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Departamento de Engenharia Civil
ESTRATEacuteGIAS PARA INTERVENCcedilOtildeES DE REPARACcedilAtildeO E
REFORCcedilO EM ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO
Dissertaccedilatildeo apresentada para a obtenccedilatildeo do grau de Mestre em Engenharia Civil Especialidade de Construccedilatildeo Urbana
Autor
Tiago Andreacute Pais Madeira Boto
Orientador
Prof Doutor Ricardo Nuno Francisco do Carmo
Instituto Superior de Engenharia de Coimbra
Coimbra dezembro de 2015
Each player must accept the cards
life deals him or her
But once they are in hand
he or she alone must decide
how to play the cards
in order to win the game
iii Tiago Pais Boto
AGRADECIMENTOS
A presente dissertaccedilatildeo natildeo poderia ter sido realizado sem a imprescindiacutevel ajuda de vaacuterias
pessoas e entidades pelo que expresso aqui a minha gratidatildeo particularmente
Ao Doutor Ricardo Nuno Francisco do Carmo meu orientador cientiacutefico pela
disponibilidade apoio colaboraccedilatildeo e amizade manifestada durante a realizaccedilatildeo deste trabalho
e ao longo de todo o meu percurso acadeacutemico
Ao Mestre Paulo Maranha Nunes Tiago pela disponibilidade e partilha de referecircncias
bibliograacuteficas para a realizaccedilatildeo da presente dissertaccedilatildeo assim como as saacutebias palavras e
ensinamentos transmitidos ao longo do percurso acadeacutemico
Aos meus colegas de curso especialmente ao Joatildeo Carlos Oacutescar Santos e Helena Alves
pela amizade revisatildeo e partilha de livros
Um agradecimento especial ao pessoal que partilhou a casa em Coimbra durante o percurso
acadeacutemico e todos os amigos Zeacute Miguel Jorge Renato e Paulo a amizade e companheirismo
foram muito importantes
Agrave Inecircs Castro Joana Costa Vanessa Simotildees e Teresa Loureiro pela disponibilidade na
ajuda e revisatildeo do documento
Agrave minha famiacutelia especialmente aos meus pais pelo apoio e incentivo e conjuntamente com
o meu irmatildeo por continuarem-me a aturar Sem eles nada seria possiacutevel
iv
RESUMO
Jaacute se passaram algumas deacutecadas desde que o betatildeo eacute o principal material de construccedilatildeo
que ergue cidades e estruturas nas civilizaccedilotildees contemporacircneas Num passado natildeo muito
longiacutenquo a aacuterea da durabilidade manutenccedilatildeo e prevenccedilatildeo das estruturas de betatildeo natildeo foi vista
como prioridade chegando a ser negligenciada por consequecircncia hoje existem graves
problemas nalgumas construccedilotildees de betatildeo Por outro lado devido ao excedente de construccedilatildeo
habitacional em Portugal e agrave a atual conjuntura econoacutemicafinanceira que a Europa atravessa
o setor da construccedilatildeo tem sofrido um abrandamento acentuado A consciecircncia e postura de
sustentabilidade das novas geraccedilotildees e entidades competentes acentuou a necessidade de
preservar reparar e reforccedilar muito do patrimoacutenio no parque habitacional portuguecircs e europeu
O projeto de intervenccedilatildeo numa estrutura nunca eacute abordada da mesma maneira natildeo existem duas
estruturas iguais e haacute particularidades neste tipo de projetos que natildeo existem num projeto de
uma estrutura nova Para intervir numa estrutura jaacute construiacuteda eacute necessaacuterio um conhecimento
abrangente em vaacuterias temaacuteticas tais como regulamentaccedilatildeo meacutetodos de avaliaccedilatildeo de
seguranccedila definiccedilatildeo das caracteriacutesticas mecacircnicas dos materiais teacutecnicas de reparaccedilatildeo e
reforccedilo metodologias de diagnostico e intervenccedilatildeo comportamento estrutural etc
Atualmente existe muita informaccedilatildeo acerca da temaacutetica de reparaccedilatildeo e reforccedilo de estruturas de
betatildeo armado no entanto haacute ainda alguma falta de documentaccedilatildeo onde a informaccedilatildeo aparece
de forma integral e objetiva
Consideando o apresentado anteriormente tentou-se compilar informaccedilatildeo sobre os principais
assuntos que interessam a um projeto de reparaccedilatildeoreforccedilo de estruturas de betatildeo armado
nomeadamente as normas e legislaccedilatildeo aplicaacutevel exemplos de metodologias de inspeccedilatildeo e
intervenccedilatildeo os principais ensaios em laboratoacuterio e in situ para caracterizaccedilatildeo dos materiais
principais teacutecnicas de reparaccedilatildeoreforccedilo Sobre este toacutepico e a tiacutetulo de exemplo aprofundou-
se com mais detalhe as consideraccedilotildees relativas ao dimensionamento com reforccedilo com FRPacutes
v Tiago Pais Boto
ABSTRACT
It has been a few decades since the concrete is the main building material used to raised cities
and structures in the contemporary civilizations In a not so distant past the area of durability
maintenance and prevention of concrete structures has not been seen as a priority being
neglected and therefore today there are serious problems in some concrete structures On the
other hand due to the surplus of the housing construction in Portugal and the current
economicfinancial that Europe is going through the construction industry has been suffering
a sharp slowdown The consciousness and attitude of sustainability of the new generations
and competent authorities accented the need to maintain repair and enhance much of the
Portuguese and European housing stock and patrimony
The intervention project in a structure is never addressed the same way there are not two
equal structures and there are special features on this type of project that do not exist a new
structure project To intervene in a structure already built it is necessary comprehensive
knowledge of various topics such as regulations safety assessment methods definition of the
mechanical characteristics of the materials techniques of reparation and reinforcement
diagnostic and intervention methodologies structural behavior and so on
Currently there is a lot of information about the subject of reparation and reinforcement of
reinforced concrete structures however there is still some lack of documentation where the
information appears fully and objectively
Considering the previously presented We tried attempt to compile the information on the
main issues which are of interest to the project of reparationreinforcement of reinforced
concrete structures in particular the guidelines and applicable legislation examples of
inspection methodologies and interventions the main tests in laboratories and in situ to
characterize the materials the main techniques in reparationreinforcement On this topic and
for example deepened in more detail considerations on the design with reinforcement with
FRPs
Palavras-chave
Patologias Diagnostico Inspeccedilatildeo Ensaios in situ Ensaios laboratoriais Reforccedilo Estruturas de
Betatildeo Armado
KEYWORDS
Pathology Diagnosis Inspection Testing situ Laboratory tests Reinforcement Concrete
Structures
vi
vii Tiago Pais Boto
Iacutendice
AGRADECIMENTOS iii
RESUMO iv
ABSTRACT v
IacuteNDICE DE FIGURAS 1
IacuteNDICE DE TABELAS 4
ACROacuteNIMOS 4
SIMBOLOGIA 6
1 INTRODUCcedilAtildeO 13
11 Enquadramento 13
12 Objetivos 14
13 Estrutura da dissertaccedilatildeo 15
2 Normas Regulamentaccedilatildeo e Documentaccedilatildeo teacutecnica 17
21 Normas europeias mais relevantes e que devem consultadas na realizaccedilatildeo de um
projeto de reabilitaccedilatildeo estrutural 17
22 Importacircncia da Norma EN NP 1504 em projetos de reforccediloreparaccedilatildeo 17
23 Os regulamentos publicados em Portugal na aacuterea do projeto estrutural 22
24 Por fim aconselha-se consulta da seguinte documentaccedilatildeo que apresenta
recomendaccedilotildees relevantes para na realizaccedilatildeo de um projeto de reabilitaccedilatildeo estrutural 22
3 Avaliaccedilatildeo e diagnoacutestico do estado de conservaccedilatildeo das estruturas de betatildeo armado 25
31 Introduccedilatildeo 25
32 Metodologia de inspeccedilatildeo 25
33 Ensaios in situ e Ensaios laboratoriais 26
331 Anaacutelise e monitorizaccedilatildeo de vibraccedilotildees em estruturas 26
332 Ensaios de ultrassons em betatildeo 27
333 Deteccedilatildeo de armaduras com recurso do pacoacutemetro 30
334 Deteccedilatildeo de corrosatildeo em armaduras por mediccedilatildeo dos potenciais eleacutetricos 32
335 Determinaccedilatildeo do teor de cloretos no betatildeo 33
336 Ensaio de aderecircncia por traccedilatildeo (pull-off) 35
337 Resistecircncia aacute compressatildeo com recurso ao escleroacutemetro do tipo Schmidt 36
338 Avaliaccedilatildeo da profundidade de carbonataccedilatildeo com indicador de fenolftaleiacutena 38
viii
339 Observaccedilatildeo boroscoacutepica de cavidades e fendas 40
3310 Mediccedilatildeo de deslocamentos em juntas e fendas com o alongacircmetro 41
3311 Determinaccedilatildeo da resistecircncia de betotildees a partir de provetes ciliacutendricos 42
3312 Mediccedilatildeo da espessura da seccedilatildeo atraveacutes de ensaios impacto-eco 44
4 Patologias em Estruturas de Betatildeo Armado 47
41 Introduccedilatildeo 47
42 Erros de projeto 48
43 Deficiente execuccedilatildeo 49
44 Erros de Exploraccedilatildeo Manutenccedilatildeo 49
441 Mecanismos Mecacircnicos 49
442 Mecanismos Quiacutemicos 52
443 Mecanismos Fiacutesicos 56
5 Reparaccedilatildeo e Reforccedilo de Estruturas de betatildeo armado 59
51 Enquadramento Geral de uma intervenccedilatildeo de reforccedilo 59
52 Aspetos teacutecnicos a considerar em situaccedilotildees de reparaccedilatildeo ou reforccedilo estrutural 59
53 Metodologias de intervenccedilatildeo 60
54 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de estruturas existentes 62
55 Caracterizaccedilatildeo do tipo de intervenccedilatildeo 65
56 Paracircmetros principais a considerar no dimensionamento do Reforccedilo 66
57 Mecanismos de transferecircncia de tensotildees de acordo com CEB Nordm162 68
571 Transferecircncia de tensotildees atraveacutes de compressatildeo direta betatildeo sobre betatildeo 68
572 Transferecircncia de tensotildees atraveacutes de adesatildeo betatildeobetatildeo 69
573 Transferecircncia de tensotildees atraveacutes de fricccedilatildeo betatildeobetatildeo 69
574 Transferecircncia de tensotildees de compressatildeo atraveacutes camadas de resina 70
575 Transferecircncia de forccedilas das armaduras de reforccedilo para armaduras de reforccedilo ou
armaduras existentes 72
58 Principais Teacutecnicas de reparaccedilatildeo e reforccedilo estrutural 73
581 Meacutetodos de proteccedilatildeoreparaccedilatildeo eletroquiacutemica 73
582 Reforccedilo de seccedilotildees com encamisamentocolagem de chapas metaacutelicas (EBR)
Externally bonded reinforcement 82
583 Reforccedilo de seccedilotildees com encamisamento de betatildeo armado 95
ix Tiago Pais Boto
584 Reforccedilo de estruturas em betatildeo com colagem de compoacutesitos FRP (Poliacutemeros
reforccedilados com fibras) 105
6 Exemplos de casos praacuteticos de reparaccedilatildeo e reforccedilo 113
61 Cais de carga geral do porto de Aveiro 113
62 Viaduto Duarte Pacheco 117
63 Reabilitaccedilatildeo da ponte cais da Trafaria 122
64 Reabilitaccedilatildeo da ponte de Arraacutebida 125
7 CONCLUSOtildeES E DESENVOLVIMENTOS FUTUROS 130
71 CONCLUSOtildeES 130
72 DESENVOLVIMENTOS FUTUROS 130
REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS 131
Anexo 1 141
8 Consideraccedilotildees gerais de reforccedilo com FRP agrave flexatildeo e corte em seccedilotildees retangulares de
acordo com ACI 440 e ACI 318 141
81 Reforccedilo agrave flexatildeo 143
811 Modos de ruina 143
812 Hipoacuteteses baacutesicas do dimensionamento 143
813 Criteacuterio de seguranccedila da resistecircncia agrave flexatildeo 144
814 Niacutevel de extensatildeo no FRP 144
815 Niacutevel de tensatildeo no FRP 145
816 Fator de reduccedilatildeo de ductilidade 146
817 Estados limites de serviccedilo 146
818 Aplicaccedilatildeo a seccedilotildees retangulares 147
819 Tensatildeo no accedilo para estados limites de utilizaccedilatildeo 150
8110 Tensatildeo no FRP para estados limites de utilizaccedilatildeo 152
8111 Fluxograma para verificaccedilatildeo da capacidade resistente da seccedilatildeo reforccedilada agrave flexatildeo
153
82 Reforccedilo ao esforccedilo transverso de uma viga ou pilar de betatildeo armado 155
821 Configuraccedilotildees geomeacutetricas de reforccedilo 155
822 Resistecircncia Nominal de corte 155
823 Valor de caacutelculo da contribuiccedilatildeo do FRP 156
824 Tensatildeo efetiva do FRP 157
x
825 Extensatildeo efetiva para configuraccedilatildeo de envolvimento total da seccedilatildeo com FRP 157
826 Extensatildeo efetiva para configuraccedilatildeo de envolvimento da seccedilatildeo com FRP em forma
de U e nas duas faces 158
827 Coeficiente de reduccedilatildeo ambiental 119914119942 159
1 Tiago Pais Boto
IacuteNDICE DE FIGURAS
Figura 1-1 Peso () da Reabilitaccedilatildeo Residencial na Produccedilatildeo Total da Construccedilatildeo para 14 paiacuteses da Europa
(AECOPS 2009) 14
Figura 2-1 Etapas de um processo de reparaccedilatildeoreforccedilo (Silva 2008) 21
Figura 3-1 Esquema do equipamento para registo de vibraccedilotildees (oz diagnostico2015) 27
Figura 3-2 Equipamento para ensaios de ultrassons no betatildeo (ATCP Physical Engineering) 28
Figura 3-3Ilustraccedilatildeo das trecircs metodologias para realizaccedilatildeo de ensaios ultrassons (ATCP Physical Engineering)
28
Figura 3-4 Pacoacutemetro (geotechpedia 2012) 31
Figura 3-5 Equipamento para mediccedilatildeo do teor de cloretos in situ (oz diagnostico 2015) 34
Figura 3-6 Esquematizaccedilatildeo do ensaio de aderecircncia por traccedilatildeo pull-off (oz diagnostico 2015) 36
Figura 3-7 Escleroacutemetro de Schmidt (Nabrande Wikipedia 2015) 37
Figura 3-8 Reaccedilatildeo da fenolftaleiacutena numa carote de betatildeo (oz diagnostico 2015) 39
Figura 3-9 Esquematizaccedilatildeo de um boroscoacutepio (oz diagnostico 2015) 40
Figura 3-10Alongacircmetro mecacircnico (oz diagnostico 2015) 41
Figura 3-11 Extraccedilatildeo de carote com localizaccedilatildeo preacutevia da malha de armaduras (oz diagnostico 2015) 43
Figura 3-12 Parte do equipamento para realizaccedilatildeo do ensaio (impacto-ecoimpact Echo instruments 2015) 44
Figura 4-1 Modelo de Tuutti evoluccedilatildeo dos niacuteveis de deterioraccedilatildeo ao longo da vida uacutetil de uma estrutura (Concrete
Institute of Australia 2015) 48
Figura 4-2Modelo simplificado do processo de corrosatildeo nas armaduras (ACosta1997) 54
Figura 4-3 Evoluccedilatildeo dos niacuteveis de concentraccedilatildeo de CO2 nos uacuteltimos 50 anos 55
Figura 5-1 Comportamento teoacuterico dos modelos de anaacutelise (Appleton Jamp Costa A 2011) 63
Figura 5-2 Tensatildeo de corte em funccedilatildeo da tensatildeo normal em superfiacutecie de betatildeo tratada com jacto de areia (CEB
Bulletin drsquoinformation nordm1621983) 70
Figura 5-3 Espessura da camada de resina e correspondente resistecircncia agrave traccedilatildeo (CEB Bulletin drsquoinformation
nordm162 1983) 71
Figura 5-4Tensatildeo de corte em funccedilatildeo do deslizamento para vaacuterias espessuras de chapa de accedilo coladas (CEB
Bulletin drsquoinformation nordm162 1983) 72
Figura 5-5 Transferecircncia de forccedilas atraveacutes das armaduras de reforccedilo (CED 2015) 72
Figura 5-6Esquema de proteccedilatildeo catoacutedica por corrente imposta com recurso a acircnodo inerte distribuiacutedo (adaptado
de G Kakuba 2005) 75
Figura 5-7Esquema de proteccedilatildeo catoacutedica por corrente imposta com recurso a acircnodos internos (adaptado de G
Kakuba 2005) 75
Figura 5-8 Esquema de proteccedilatildeo catoacutedica com recurso a acircnodos de sacrifiacutecio sem necessidade de fonte de corrente
contiacutenua (adaptado de G Kakuba 2005) 76
Figura 5-9Malha de titacircnio (Global Sources 2015) 77
Figura 5-10 Fita de malha de titacircnio (Chemical Newtech 2015) 77
Figura 5-11 Acircnodo de titacircnio ativado (Global Sources 2015) 78
2
Figura 5-12 Aplicaccedilatildeo de tinta orgacircnica condutora (CONREHAB Cathodic protection 2015) 78
Figura 5-13 Acircnodo enterrado de magneacutesio (AEGION 2015) 79
Figura 5-14Sistema de acircnodo adesivo de zinco (Jianhai Qiu 2002) 79
Figura 5-15Acircnodo de zinco envolvido em argamassa de elevada porosidade (CCASMI Corrosion Services
2015) 80
Figura 5-16Sistema de proteccedilatildeo catoacutedica com malha de zinco (FOSROC 2015) 80
Figura 5-17Aplicaccedilatildeo de metais por projeccedilatildeo em estrutura de betatildeo armado (Structural Technologies 2015) 81
Figura 5-18 Diagrama de Pourbaix para Fe-H2O a 25ordmC (SJSU2015) 81
Figura 5-19Reforccedilo com encamisamento metaacutelico eliacuteptico para seccedilotildees retangulares (Aboutaha RS et all 1999)
84
Figura 5-20 Dimensotildees recomendadas no reforccedilo agrave flexatildeo de uma viga em betatildeo armado (Gomes A Appleton
J1997) 84
Figura 5-21 Dimensotildees recomendadas no reforccedilo ao esforccedilo transverso de uma viga em betatildeo armado (Gomes
A Appleton J) 85
Figura 5-22 Deformaccedilatildeo de pilares devido agrave formaccedilatildeo de roacutetulas plaacutesticas ldquoph-plastic hingesrdquo (SCRIP academic
publisher 2015) 86
Figura 5-23Esquematizaccedilatildeo de um encamisamento metaacutelico (Chai Y H et al 1991) 86
Figura 5-24Seccedilatildeo de betatildeo confinada com anel e encamisamento metaacutelico (Attard M M Setunge S 1996) 87
Figura 5-25 Modelo de caacutelculo de pilares agrave flexatildeo composta (Gomes A Appleton J) 90
Figura 5-26 Modelo de caacutelculo agrave flexatildeo de vigas reforccediladas por colagem de chapas metaacutelicas (Gomes A
Appleton J) 91
Figura 5-27 Distribuiccedilatildeo plaacutestica das tensotildees de aderecircncia (Gomes A Appleton J) 93
Figura 5-28 Encamisamento de pilares com betatildeo armado (Santos 2008) 95
Figura 5-29Disposiccedilatildeo das armaduras mais utilizado no encamisamento de vigas (Gomes A Appleton J) 96
Figura 5-30 Disposiccedilatildeo das armaduras mais utilizado no encamisamento de pilares (Gomes A Appleton J)
97
Figura 5-31Espessura a betonar em funccedilatildeo do material e teacutecnica utilizada (Gomes A Appleton J) 97
Figura 5-32Modelo de caacutelculo agrave flexatildeo de vigas reforccediladas por encamisamento de betatildeo armado (Gomes A
Appleton J) 98
Figura 5-33 Modelo de caacutelculo para verificaccedilatildeo da ligaccedilatildeo betatildeo existentebetatildeo novo (Gomes A Appleton J)
99
Figura 5-34Pilar com encamisamento de betatildeo armado total (Aacutelvaro Sousa 2008) 102
Figura 5-35Modelo de caacutelculo dos esforccedilos resistentes agrave flexatildeo composta (Aacutelvaro Sousa 2008) 104
Figura 5-36 Compoacutesito de FRP (Formas Preacute-Fabricada e Curada ldquoin siturdquo) (LJuvandes et all 2007) 106
Figura 5-37 Comportamento agrave traccedilatildeo de fibras e metais (ACI 440R-96 1996) 107
Figura 5-38 Aplicaccedilatildeo do sistema FRP (adaptado de BASF 2007) 110
Figura 5-39Fatores condicionantes para a durabilidade dos FRPrsquos 110
Figura 6-1 Vista do Cais de Carga do porto de Aveiro (LOURENCcedilO Z 2007) 113
3 Tiago Pais Boto
Figura 6-2 Corte da viga frontal com a ilustraccedilatildeo das diferentes zonas anoacutedicas do sistema de proteccedilatildeo catoacutedica
(LOURENCcedilO Z 2007) 114
Figura 6-3 Instalaccedilatildeo das fitas de malha de TiMMO (LOURENCcedilO Z 2007) 115
Figura 6-4 Unidade Central de controlo e monitorizaccedilatildeo (LOURENCcedilO Z 2007) 115
Figura 6-5 Meacutedia dos valores do decrescimento do potencial (72 h) em funccedilatildeo da densidade de corrente
(LOURENCcedilO Z 2007) 117
Figura 6-6 Vista geral viaduto Duarte Pacheco (httpwwwpanoramiocom 2014) 117
Figura 6-7 Alccedilado do Viaduto Duarte Pacheco (APPLETON J et al 2004) 118
Figura 6-8 Fendilhaccedilatildeo das reaccedilotildees alcali-siacutelica no betatildeo nas vigas do tabuleiro (APPLETON J et al 2004)119
Figura 6-9 Fendilhaccedilatildeo em pilar e trabalho de injeccedilatildeo (APPLETON J et al 2004) 120
Figura 6-10 Reabilitaccedilatildeo de apoios moveis (APPLETON J et al 2004) 120
Figura 6-11 Substituiccedilatildeo de apoios moacuteveis bloqueados e deformados (APPLETON J et al 2004) 120
Figura 6-12Reforccedilo com laminados de fibra de carbono (APPLETON J et al 2004) 121
Figura 6-13Reconstruccedilatildeo das lajes consola e dos passeios (APPLETON J et al 2004) 121
Figura 6-14Vista geral do viaduto Duarte Pacheco apoacutes intervenccedilatildeo (APPLETON J et al 2004) 122
Figura 6-15 Ponte Cais da Trafaria (a2p estudos e projetos 2004) 122
Figura 6-16 Estado de degradaccedilatildeo da estrutura (a2p estudos e projetos 2004) 123
Figura 6-17 Intervenccedilotildees nas vigas da ponte cais da Trafaria (a2p estudos e projetos 2004) 124
Figura 6-18 Vista geral Ponte da Arraacutebida (Gaiurb 2015) 125
Figura 6-19 Ilustraccedilatildeo do mapeamento das Patologias (APPLETON J et al 2002) 126
Figura 6-20 Localizaccedilatildeo das zonas ensaiadas (APPLETON J et al 2002) 127
Figura 6-21 Corrosatildeo das armaduras (APPLETON J et al 2002) 128
Figura 8-1 Fator de reduccedilatildeo do momento resistente em funccedilatildeo da extensatildeo do accedilo (adaptado por Joaquim barros
et al) 146
Figura 8-2Distribuiccedilatildeo de extensotildees e de tensotildees na verificaccedilatildeo aos estados limites uacuteltimos (nas equaccedilotildees h foi
substituiacutedo por 119889119891) (adaptado por Joaquim barros et al) 148
Figura 8-3 Distribuiccedilatildeo de tensotildees e extensotildees na verificaccedilatildeo dos estados limites de utilizaccedilatildeo (adaptado por
Joaquim barros et al) 152
Figura 8-4Diagrama para verificaccedilatildeo aos ELU em reforccedilo de seccedilotildees em betatildeo armado com FRP (adaptado de
Joaquim barros et al) 154
Figura 8-5Configuraccedilotildees geomeacutetricas do reforccedilo ao corte com FRP (ACI 4402R-08) 155
Figura 8-6Valores correspondentes ao coeficiente 120595119891 (adaptaccedilatildeo de Joaquim barros et al) 156
Figura 8-7Identificaccedilatildeo dos paracircmetros intervenientes na formulaccedilatildeo do reforccedilo com FRP (ACI 4402R) 157
4
IacuteNDICE DE TABELAS
Tabela 2-1 Organizaccedilatildeo da Norma EN NP 1504 18
Tabela 3-1 Qualidade do betatildeo em funccedilatildeo da velocidade de propagaccedilatildeo dos ultrassons (Japanese Society of
Construction) 30
Tabela 3-2Risco de corrosatildeo ativa em funccedilatildeo do niacutevel de potencial 33
Tabela 4-1 Caracteriacutesticas do betatildeo em funccedilatildeo da temperatura (Adaptado de Rosso (1975) Neville (1923) 51
Tabela 5-1 Aspetos teacutecnicos a considerar para situaccedilotildees de reparaccedilatildeo e reforccedilo (Joseacute Vasconcelos Paiva et all
LNEC 2006) 60
Tabela 5-2Metodologia a seguir para projeto de reparaccedilatildeoreforccedilo (ACI Committee 364 1999) 61
Tabela 5-3 Coeficiente 120593119877 para danos provocados por sismos (CEB 1983) 64
Tabela 5-4 Coeficiente 120593119877 para danos provocados por incecircndios (CEB 1983) 64
Tabela 5-5 Coeficiente 120593119877 para danos provocados pela corrosatildeo (CEB 1983) 65
Tabela 5-6Relaccedilatildeo entre Coeficiente de Capacidade e Grau de Intervenccedilatildeo 66
Tabela 5-7 Coeficientes de minoraccedilatildeo (120574prime119862) para betatildeo cofrado em obra (CEB 1983) 66
Tabela 5-8 Coeficientes de minoraccedilatildeo (120574prime119862) para betatildeo projetado (CEB 1983) 66
Tabela 5-9 Coeficientes de minoraccedilatildeo (120574prime119878) para Accedilo (CEB 1983) 67
Tabela 5-10Forccedila de Adesatildeo consoante a interface de ligaccedilatildeo 69
Tabela 5-11 Seacuterie galvacircnica dos materiais 74
Tabela 5-12Propriedades das Principais Fibras (Manoochehr Zoghi 2014) 108
Tabela 5-13 Principais vantagens e desvantagens das fibras FRP (Aacutelvaro Sousa 2008) 112
Tabela 6-1 Resultados obtidos durante dois ciclos de polarizaccedilatildeo despolarizaccedilatildeo (LOURENCcedilO Z 2007) 116
Tabela 6-2 Meacutedia dos valores de decrescimento de potencial obtido em cada zona e em cada ciclo de polarizaccedilatildeo
(LOURENCcedilO Z 2007) 116
Tabela 0-1Valores de coeficiente de minoraccedilatildeo 119862119864 142
Tabela 8-2 Limite de tensatildeo no FRP para carregamentos de longa duraccedilatildeo e accedilotildees ciacuteclicas 147
ACROacuteNIMOS
A - Fibra de Aramida
ACI ndash American Concrete Institute
AECOPS - Associaccedilatildeo de Empresas de Construccedilatildeo Obras Publicas e Serviccedilos
AFRP ndash Aramid Fiber Reinforced Polymer Poliacutemero reforccedilado com fibras de aramida
ASCE ndash American society of civil engineering
ASTM ndash American Society for Testing and Materials
A-HM ndash Fibras de Aramida de elevado moacutedulo de elasticidade
5 Tiago Pais Boto
A-IM ndash Fibras de Aramida de moacutedulo de elasticidade intermeacutedio
BRI ndash Building Research Institute
C - Fibra de carbono
CE ndash Marcaccedilatildeo de no Espaccedilo Econoacutemico Europeu
CFRP ndash Carbon Fiber Reinforced Polymer Poliacutemero reforccedilado com fibras de carbono
CEN - Comiteacute Europeu de Normalizaccedilatildeo
CEB ndash Comiteacute Europeacuteen du Beacuteton
CONREPNET - Thematic network on performance based rehabilitation of reinforced concrete
structures
CPF - Controlo de produccedilatildeo de faacutebrica
CNR ndash Consiglio Nazionale delle Ricerche
C-HM ndash Fibras de Carbono de elevado moacutedulo de elasticidade
C-HS ndash Fibras de Carbono de elevada resistecircncia
DEF ndash Delayed Ettringite Formation
DSC ndash Differential Scanning Calorimetry
DMTA ndash Dynamic Mechanical Thermal Analysis
FRP ndash Fiber Reinforced Polymer
G - Fibra de vidro
GFRP ndash Glass Fiber Reinforced Polymer Poliacutemero reforccedilado com fibras de vidro
G-S ndash Fibras de Vidro de elevada resistecircncia
G-AR ndash Fibras de Vidro de resistecircncia meacutedia
G-E ndash Fibras de Vidro com propriedades similares a G-AR mas de densidade inferior
IBC ndash International Existing Building Code
JCI ndash Japan Concrete Institute
JCSS ndash Joint Committee on Structural Safety
K - Fibra de Kevlar
LNEC ndash Laboratoacuterio Nacional de Engenharia Civil
NACE ndash National Association of Corrosion Engineers
RBA ndash Regulamento do Betatildeo Armado
REBA ndash Regulamento de Estruturas de Betatildeo Armado
REBAP ndash Regulamento de Estruturas de Betatildeo Armado e Preacute-Esforccedilado
RSA ndash Regulamento de Seguranccedila e Accedilotildees para Estruturas de Edifiacutecios e Pontes
6
SIMBOLOGIA
Maiuacutesculas Latinas
AgCl ndash Cloreto de prata
119860119904119890119902
ndash Aacuterea de armadura equivalente
119860119904119894 ndash Aacuterea da armadura existente
119860119904119903 ndash Aacuterea da armadura de reforccedilo
119860119888119894 ndash Aacuterea do betatildeo existente
119860119888119903 ndash Aacuterea do betatildeo de reforccedilo
119860119888119888119903 ndash Aacuterea do betatildeo de recobrimento que natildeo se considera confinado
119860119904119903 ndash Aacuterea da armadura de reforccedilo
119860119904119908119894 ndash Aacuterea da armadura de esforccedilo transverso inicial por metro
119860119904 ndash Aacuterea da armadura convencional de traccedilatildeo
119860119891 ndash Aacuterea de FRP
119860119891119907 ndash Aacuterea de reforccedilo de FRP ao corte
119860119887 ndash Aacuterea da seccedilatildeo das armaduras longitudinais
119860119904119895 ndash Aacuterea estimada dos aneacuteis de accedilo
CaCO3 ndash Carbonato de Caacutelcio
Ca(HCO3)2 ndash Bicarbonato de Caacutelcio
Ca(OH)2 ndash Hidroacutexido de Caacutelcio
CaO ndash Oacutexido de Caacutelcio
CL- ndash Cloro
Ca+ ndash Caacutelcio
CO2 ndash Dioacutexido de Carbono
119862119864 ndash Coeficiente de reduccedilatildeo da accedilatildeo do meio ambiente
C1 ndash Concentraccedilatildeo de CO2 no exterior [gm3]
C2 ndashConcentraccedilatildeo de CO2 na frente de carbonataccedilatildeo [gm3]
119863119895 ndash Diacircmetro externo do encamisamento
D ndash Coeficiente de difusatildeo do CO2 no betatildeo [m2s]
E ndash Moacutedulo de Elasticidade
7 Tiago Pais Boto
119864119904119895 ndash Moacutedulo de elasticidade do accedilo de encamisamento
119864ƒ ndash Moacutedulo de elasticidade do FRP
119865119887 ndash Forccedila de corte resistente de uma bucha metaacutelica
119865119890 ndash Ferro
119865119910119904119895 ndash Tensatildeo de cedecircncia do accedilo de encamisamento
119865119904119889 ndash Forccedila de traccedilatildeo de reforccedilo
H2O ndash Aacutegua
L ndash Comprimento da Ligaccedilatildeo
119871119870 ndash Comprimento da chapa metaacutelica
119871119890 ndash Comprimento de colagem efetivo do FRP
K ndash Coeficiente de carbonataccedilatildeo [m s-05]
K ndash Potaacutessio
119870119868119899119894119888119894119886119897 ndash Caracteriacutesticas iniciais de rigidez
119870119903119890119904119894119889119906119886119897 ndash Caracteriacutesticas residuais de rigidez
K2O ndash Oacutexido de Potaacutessio
Mg ndash Magneacutesio
119872119877119889 ndash Momento resistente da seccedilatildeo reforccedilada
119872119899 ndash Momento fletor resistente de caacutelculo
119872119906 ndash Momento fletor solicitante da combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel Nmm
119872119904 ndash Momento no momento elaacutestico do elemento
119872119877119863 ndash Momento resistente
119873119877119889119891119894119899119886119897
ndash Esforccedilo axial resistente afetado pelo coeficiente de monolitismo
119873119877119889 ndash Esforccedilo axial resistente
119873119904119889 ndash Esforccedilo axial atuante
Na2O ndash Oacutexido de Soacutedio
Na ndash Soacutedio
119877119899 ndash Resistecircncia nominal de um elemento estrutural
119877119899120579 ndash Resistecircncia nominal de um elemento estrutural submetido a temperaturas elevadas
119877119889 ndash Valor de caacutelculo do esforccedilo resistente da estrutura
119877prime119889 ndash Esforccedilo de caacutelculo residual resistente
8
119877119868119899119894119888119894119886119897 ndash Caracteriacutesticas iniciais de resistecircncia
119877119903119890119904119894119889119906119886119897 ndash Caracteriacutesticas residuais de resistecircncia
119877119903 ndash Resistecircncia da estrutura apoacutes reforccedilo
119877119894 ndash Resistecircncia da estrutura supondo que eacute nova
119878119904119895 ndash Espaccedilamento igual agrave unidade
119878prime119889 ndash Esforccedilo de caacutelculo atuante
SO4 ndash Sulfato
119878 ndash Espaccedilamento dos varotildees de accedilo
S ndash Forccedila
119878119889 ndash Valor de caacutelculo atuante na estrutura
Tc ndash Temperatura Criacutetica
Tg ndash Temperatura de transiccedilatildeo viacutetrea
T95 ndash Temperatura Caracteriacutestica
119881119906 ndash Resistecircncia do pilar ao esforccedilo transverso
119881119888 ndash Resistecircncia do betatildeo ao corte
119881119904 ndash Resistecircncia das armaduras ao corte
119881119899 ndash Resistecircncia ao corte da contribuiccedilatildeo das cargas verticais
119881119904119895 = Resistecircncia miacutenima necessaacuteria ao corte do encamisamento de accedilo
1198810 ndash Forccedila de corte induzida pela capacidade de flexatildeo maacutexima provaacutevel da roacutetula plaacutestica
119881119904119889 ndash Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119881119877119889119898119886119909 ndash Esforccedilo transverso maacuteximo
V ndash Velocidade de propagaccedilatildeo do impulso ultra-soacutenico do betatildeo
119881119877119889119898119886119909 ndash Esforccedilo transverso maacuteximo
119881119904119889 ndash Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119881119889 ndash Velocidade do som pelo meacutetodo direto
119881119894 ndash Velocidade do som pelo meacutetodo indireto
119881119901 ndash Velocidade ultrassoacutenica (Kms)
119882 ndash Watt unidade de medida de potecircncia eleacutetrica no sistema internacional de unidades
119882119860119875 ndash Accedilotildees permanentes
119882119878119900119887 ndash Accedilotildees da sobrecarga
119885119890119902 ndash Braccedilo equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
9 Tiago Pais Boto
119885119894 ndash Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
119885119903 ndash Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura de reforccedilo
Minuacutesculas Latinas
a ndash Quantidade necessaacuteria para carbonatar uma unidade de volume de betatildeo [gm3]
119887 ndash Largura da chapa metaacutelica
119887119903 ndash Largura da seccedilatildeo de betatildeo reforccedilada
119887119894 ndash Largura da seccedilatildeo de betatildeo da viga inicial
119887119903 ndash Largura da seccedilatildeo de betatildeo reforccedilada
119887119896 ndash Largura da seccedilatildeo retangular de betatildeo
c ndash Distancia da fibra mais comprimida ao eixo neutro
119889119890119902 ndash Altura uacutetil equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
119889119903 ndash Altura uacutetil da seccedilatildeo reforccedilada relativamente agrave armadura de reforccedilo
119889119894 ndash Altura uacutetil da seccedilatildeo reforccedilada relativamente agrave armadura existente
119889119904 ndash Distancia entre a fibra do betatildeo mais comprimida e o centro geomeacutetrico da armadura de
traccedilatildeo
119889119891 ndash Altura total do elemento de betatildeo armado
119889119891119907 ndash Altura uacutetil do reforccedilo de FRP
119889119904119895 ndash Espessura da placa de encamisamento metaacutelico
119891119888 ndash Resistecircncia do betatildeo agrave compressatildeo
119891119888119889 ndash Valor de caacutelculo da resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
119891119891119890 ndash Tensatildeo de traccedilatildeo efetiva no FRP
119891119897 ndash Tensatildeo maacutexima de confinamento do encamisamento de accedilo
119891119910119895 ndash Tensatildeo limite de proporcionalidade do accedilo
119891prime119888119888 ndash Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo confinado
119891prime119888 ndash Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo natildeo confinado
119891prime119897 ndash Tensatildeo maacutexima de confinamento do encamisamento de accedilo
119891119910 ndash Tensatildeo de cedecircncia das armaduras longitudinais
119891119904119910119889119894 ndash Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura existente
119891119904119910119889119903 ndash Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
10
119891119904119910119889119894 ndash Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura existente
119891119888119905119898 ndash Resistecircncia meacutedia agrave traccedilatildeo do betatildeo
ƒ119891119906 ndash Resistecircncia uacuteltima de caacutelculo do FRP
119891119888119889119888119891 ndash Valor de caacutelculo corrigido da resistecircncia aacute compressatildeo do betatildeo
ƒ119891119906lowast ndash Resistecircncia uacuteltima do FRP segundo o fabricante
119891119891119890 ndash Tensatildeo efetiva no FRP niacutevel alcanccedilado na rotura da seccedilatildeo
119891119904119904 ndash Tensatildeo para o accedilo natildeo preacute-esforccedilado para estados limites de utilizaccedilatildeo
119891119904119910 ndash Tensatildeo de cedecircncia para o accedilo natildeo preacute-esforccedilado
119891119888119904 ndash Resistecircncia de compressatildeo do betatildeo para estados limites de utilizaccedilatildeo
119891119904 ndash Tensatildeo de traccedilatildeo no accedilo
119891119891119904 ndash Tensatildeo no FRP causado pelo momento no regime elaacutestico do elemento de betatildeo armado
119896 ndash Razatildeo entre a profundidade do eixo neutro e a profundidade medida no mesmo lado do
eixo neutro
119896119907 ndash Coeficiente de reduccedilatildeo de aderecircncia
1198961 ndash Coeficiente que tem em conta a resistecircncia do betatildeo
1198962 ndash Fator que tem em conta a configuraccedilatildeo do reforccedilo
119897119904 ndash Comprimento de emenda dos varotildees
mV ndash milivolt (Volt eacute a unidade de tensatildeo eleacutetrica ou diferenccedila de potencial eleacutetrico)
119899 ndash Nuacutemero de buchas colocadas no comprimento L2
119899119891 ndash Nuacutemero de camadas de FRP
119901 ndash Diacircmetro equivalente do betatildeo fissurado em torno da armadura longitudinal
119904119891 ndash Espaccedilamento do FRP na direccedilatildeo do eixo da viga
t ndash Tempo [s]
119905119895 ndash Espessura do encamisamento
119905119891 ndash Espessura de cada camada de FRP
119908119891 ndash Largura por unidade de FRP
χ ndash Profundidade de carbonataccedilatildeo [m]
Maiuacutesculas Gregas
ΔL ndash Variaccedilatildeo de Comprimento
11 Tiago Pais Boto
empty ndash Coeficiente de ductilidade
120579 ndash Angulo das bielas do betatildeo
Φ ndash Coeficiente de capacidade
Minuacutesculas Gregas
120572119888119908 ndash Fator que tem em conta o estado de tensatildeo na biela comprimida
120573 ndash Orientaccedilatildeo das fibras de FRP
1205731 ndash Factor de transformaccedilatildeo do diagrama de tensotildees podendo assumir-se 08
120574119888 ndash Coeficiente de minoraccedilatildeo das propriedades resistentes do betatildeo em estruturas novas
120574119899119877 ndash Coeficiente de monolitismo para a flexatildeo ( 120574119899119877 = 09 valor sugerido por Eurocoacutedio 8
parte14)
120574119899119881 ndash Coeficiente de monolitismo para a esforccedilo transverso ( 120574119899119881 = 08 valor sugerido por
Eurocoacutedio 8 parte14)
120574prime119862 ndash Coeficiente de minoraccedilatildeo para betatildeo projetado e cofrado em obra
120574prime119904 ndash Coeficiente de minoraccedilatildeo para accedilo
120574119899119877 ndash Coeficiente de monolitismo
1205741 e 1205731 ndash Coeficientes Multiplicadores de 119891119888 para determinar a tensatildeo equivalente do betatildeo agrave
compressatildeo
120574119892 ndash Coeficiente de majoraccedilatildeo de accedilotildees permanentes em estruturas novas
120574prime119902 ndash Coeficiente de majoraccedilatildeo de accedilotildees variaacuteveis em estruturas existentes
120574119902 ndash Coeficiente de majoraccedilatildeo de accedilotildees permanentes em estruturas existentes
δ ndash Deformaccedilatildeo
120576119891119906 ndash Extensatildeo uacuteltima de caacutelculo do FRP
120576119891119906lowast ndash Extensatildeo uacuteltima do FRP segundo o fabricante
120576119891119889 ndash Valor de caacutelculo da extensatildeo de rotura do FRP
120576119891119890 ndash Extensatildeo efetiva do FRP
120576119888119906 ndash Extensatildeo maacutexima admitida no betatildeo comprimido
120576119887119894 ndash Extensatildeo do betatildeo no substrato (betatildeo de recobrimento) no momento de instalaccedilatildeo do FRP
120576119904 ndash Extensatildeo nas armaduras
120576119887119894 ndash Extensatildeo do betatildeo (betatildeo de recobrimento) no momento de instalaccedilatildeo do FRP
120576119904119910 ndash Extensatildeo nas armaduras correspondente aacute tensatildeo de cedecircncia
12
120576119891 ndash Extensatildeo no FRP
ξ ndash Fator de Correccedilatildeo (depende da compactaccedilatildeo da fluidez e das adiccedilotildees presentes no betatildeo)
120588119904 ndash Percentagem de reforccedilo da armadura convencional
120588119891 ndash Percentagem de reforccedilo de FRP
120590119878119889 ndash Tensatildeo normal aplicada
120590119877119889 ndash Tensatildeo normal resistente
120590119873 ndash Tensatildeo Normal
120591119878119889 ndash Tensatildeo de corte aplicada
120591119877119889 ndash Tensatildeo de corte resistente
120591119877 ndash Tensatildeo de Corte
1205911 ndash Tensatildeo tangencial na seccedilatildeo do betatildeo existente
1205912 ndash Tensatildeo tangencial na seccedilatildeo do betatildeo novo e o betatildeo existente
120591119898aacute119909 ndash Tensatildeo tangencial limite
120591119904119889 ndash Tensatildeo de aderecircncia resistente accediloresinabetatildeo
ϕ ndash Fator de reduccedilatildeo de resistecircncia ACI 318-05 (ϕ = 085)
120593119877 ndash Coeficiente empiacuterico para reduccedilatildeo de resistecircncia
120593119870 ndash Coeficiente empiacuterico para reduccedilatildeo de rigidez
micro ndash Coeficiente de Fricccedilatildeo
1205921 ndash Fator redutor da tensatildeo de compressatildeo do betatildeo fendilhado
120595119891 ndash Coeficiente de minoraccedilatildeo da resistecircncia do FRP na flexatildeo pode assumir-se 085
13 Tiago Pais Boto
1 INTRODUCcedilAtildeO
11 Enquadramento
ldquoO betatildeo armado surge como elemento primordial nas construccedilotildees em Portugal logo
apoacutes o iniacutecio da produccedilatildeo em 1894 de cimento Portland na Faacutebrica de Cimento Tejo em
Alhandra A construccedilatildeo da Igreja de Nordf Srordf de Faacutetima em 1938 nas Avenidas Novas marcou
o iniacutecio do atual domiacutenio do betatildeo armado nos nossos haacutebitos construtivosrdquo (Coias 2006)
O betatildeo eacute um material heterogeacuteneo caracterizado pela estrutura porosa constituiacutedo
essencialmente por cimento agregados brita areia aacutegua e nalguns betotildees por adjuvantes e
adiccedilotildees tais como siacutelicas de fumo cinzas volantes e escoacuterias Como o betatildeo eacute um material que
pode apresentar uma boa trabalhabilidade no estado fresco e uma elevada resistecircncia mecacircnica
(resistecircncia agrave compressatildeo) foi utilizado exaustivamente na construccedilatildeo
A durabilidade do betatildeo eacute influenciada pela sua composiccedilatildeo (razatildeo aacutegua-cimento
quantidade miacutenima e tipo de cimento) recobrimento das armaduras fendilhacatildeo processo de
cura entre outros factores As propriedades do betatildeo vatildeo-se alterando ao longo do tempo por
isso a anaacutelise de uma estrutura de betatildeo jaacute construiacuteda deve ser diferentes adaptada
comparativamente com uma a anaacutelise de betatildeo armado nova Portanto todas as estruturas de
betatildeo armado devem ser um alvo de uma atenccedilatildeo especial tanto na sua execuccedilatildeo como durante
as fases de intervenccedilatildeo durante o seu periacuteodo de vida uacutetil
ldquoEntende-se por reparaccedilatildeo todas as accedilotildees que visam repor os niacuteveis de desempenho da
estrutura para os padrotildees inicialmente previstos ou que visam corrigir e prevenir os efeitos da
degradaccedilatildeo da estrutura Uma intervenccedilatildeo de reforccedilo define-se como uma Acatildeo que incide
sobre o comportamento da estrutura visando o aumento da resistecircncia eou ductilidade dos seus
elementos melhorando assim o desempenho da estrutura relativamente ao seu estado inicialrdquo
(Rodrigues 2005)
Para tomar a decisatildeo de reforccedilar ou reparar um a estrutura eacute absolutamente necessaacuterio efetuar
um estudo preacutevio da estrutura jaacute existente onde satildeo necessaacuterias observaccedilotildees in situ que na
maioria das vezes satildeo complementadas com a realizaccedilatildeo de ensaios O historial da estrutura
tambeacutem tem que ser analisado fatores como redistribuiccedilatildeo de cargas carregamentos sucessivos
eou excessivos efeitos de retraccedilatildeo e fluecircncia satildeo condicionantes importantes que devem ser
conhecidos para que a intervenccedilatildeo de reparaccedilatildeo ou reforccedilo seja bem-sucedida Geralmente a
decisatildeo de reparar ou reforccedilar uma estrutura depende do resultado da inspeccedilatildeo agrave estrutura
existente e da anaacutelise da relaccedilatildeo custobenefiacutecio (Rodriguez 1991)
A reparaccedilatildeo e reforccedilo estrutural do patrimoacutenio construiacutedo dependendo do grau e
extensatildeo das intervenccedilotildees tecircm implicaccedilotildees de ordem arquitetoacutenica estrutural econoacutemica
histoacuterica e social pelo que todos os aspetos deveratildeo ter tido em conta (LNEC Pompeu 2008)
14
De acordo com o trabalho de JAVieitez e JLRamirez (1984) os principais fatores que
levam agrave necessidade de reparaccedilatildeo e reforccedilo satildeo a existecircncia de erros de projeto presentes em
515 dos casos e os agentes agressivos de degradaccedilatildeo satildeo a razatildeo para 31 das situaccedilotildees
Em relaccedilatildeo aos defeitos de execuccedilatildeo estes estatildeo presentes em cerca de 385 dos casos mas
apenas 187 eacute que conduzem a intervenccedilotildees Os defeitos na qualidade dos materiais aparecem
em 162 dos casos Por fim o mau uso ou falta de manutenccedilatildeo das estruturas justificam 134
das intervenccedilotildees e as causas naturais excecionais justificam apenas 4 Os resultados
apresentados satildeo referentes a Espanha mas satildeo substancialmente parecidos com estatiacutesticas nos
restantes paiacuteses europeus
Segundo o relatoacuterio da AECOPS Portugal ainda tem grande carecircncia no peso da
reabilitaccedilatildeo em funccedilatildeo da produccedilatildeo total da construccedilatildeo com cerca de 7 O paiacutes que lidera o
volume de produccedilatildeo no sector da reabilitaccedilatildeo eacute a Alemanha com cerca de 33 seguindo-se a
Itaacutelia com 29 e a Finlacircndia com 26
Figura 1-1 Peso () da Reabilitaccedilatildeo Residencial na Produccedilatildeo Total da Construccedilatildeo para 14
paiacuteses da Europa (AECOPS 2009)
Existem hoje vaacuterias teacutecnicas de reparaccedilatildeo e reforccedilo de estruturas de betatildeo armado umas
com mais aplicaccedilatildeo que outras mas que partilham o objetivo comum de aumentar a
durabilidade e a capacidade resistente da construccedilatildeo Seja qual for a teacutecnica escolhida todas
devem seguir um conjunto de consideraccedilotildees recomendaccedilotildees Neste tipo de intervenccedilotildees
necessaacuterio natildeo soacute conhecer bem a teacutecnica de reforccedilo ou reparaccedilatildeo mas tambeacutem as
caracteriacutesticas dos materiais empregues e garantir que a sua aplicaccedilatildeo eacute a mais correta
12 Objetivos
O trabalho desenvolvido nesta dissertaccedilatildeo tem como principal objetivo sistematizar a
informaccedilatildeo de um projeto de reforccediloreparaccedilatildeo em estruturas de betatildeo armado A presente
compilaccedilatildeo bibliograacutefica refere um conjunto de estrateacutegias que os intervenientes na elaboraccedilatildeo
de um projeto de reforccedilo em estruturas de betatildeo armado podem consultar e assim enriquecer
15 Tiago Pais Boto
os conhecimentos necessaacuterios na elaboraccedilatildeo deste Como objetivo mais especiacutefico procurou-se
com este documento contribuir para o esclarecimento dos seguintes toacutepicos
Qual a regulamentaccedilatildeo aplicaacutevel normas e boletins teacutecnicos (neste assunto dar-se-aacute
grande relevacircncia agrave Norma EN NP 1504)
Breve descriccedilatildeo das metodologias de inspeccedilatildeo caracterizaccedilatildeo das propriedades dos
materiais atraveacutes de ensaios laboratoriais e em situ
Identificaccedilatildeo dos principais erros de exploraccedilatildeo e manutenccedilatildeo que estatildeo associados agraves
patologias em estruturas de betatildeo armado
Apresentaccedilatildeo das principais teacutecnicas de reparaccedilatildeoreforccedilo com especial enfase na
utilizaccedilatildeo de FRPacutes
Introduccedilatildeo do mecanismo de transferecircncia de tensotildees ao abrigo do CEB boletim nordm162
e descriccedilatildeo geral da metodologia em caso de reforccedilo estrutural
Consideraccedilotildees gerais sobre o dimensionamento do reforccedilo agrave flexatildeo e ao corte de seccedilotildees
retangulares em betatildeo armado
13 Estrutura da dissertaccedilatildeo
A estrutura desta dissertaccedilatildeo estaacute organizada em seis capiacutetulos incluindo a introduccedilatildeo
conclusotildees e desenvolvimentos futuros as referecircncias bibliograacuteficas e um anexo Segue-se a
descriccedilatildeo de cada capiacutetulo abrangendo os objetivos gerais pretendidos
No Capitulo 1 onde se encontra a introduccedilatildeo procurou-se dar a conhecer a importacircncia
do betatildeo como material na engenharia civil expondo o porquecirc da necessidade em reparar e
reforccedilar as estruturas de betatildeo armado
No Capitulo 2 descreve-se de forma sucinta e atualizada as Normas Regulamentaccedilatildeo
e documentaccedilatildeo teacutecnica que abrange uma intervenccedilatildeo de reparaccedilatildeo e reforccedilo em estruturas de
betatildeo armado dando especial enfase e descriccedilatildeo agrave norma EN NP 1504
O Capitulo 3 reporta a avaliaccedilatildeo e diagnoacutestico do estado de conservaccedilatildeo das estruturas
de betatildeo armado sugerindo uma possiacutevel metodologia de inspeccedilatildeo Satildeo descritos vaacuterios ensaios
in situ e em laboratoacuterio detalhando os mais utilizados e aqueles que melhor ajudam a
caracterizar as propriedades mecacircnicas dos materiais assim como o estado de conservaccedilatildeo da
estrutura
Apresentam-se no Capitulo 4 as causas das patologias mais comuns nas estruturas
nomeadamente os erros de projeto e as causas dos principais erros cometidos no processo de
execuccedilatildeo Satildeo ainda indicados os mecanismos mecacircnicos quiacutemicos e fiacutesicos de deterioraccedilatildeo
das estruturas de betatildeo armado
O Capitulo 5 reporta um dos principais capiacutetulos da dissertaccedilatildeo as teacutecnicas de reparaccedilatildeo
e reforccedilo de estruturas em betatildeo armado Comeccedilando com uma breve introduccedilatildeo e depois
passando para os aspetos teacutecnicos que devem ser tidos em consideraccedilatildeo no projeto de
intervenccedilatildeo numa estruturas de betatildeo armado Descreve-se ainda uma possiacutevel metodologia de
16
intervenccedilatildeo sugerida pelo ACI Committee 364 onde os seguintes itens satildeo abordados breve
caracterizaccedilatildeo do tipo de intervenccedilatildeo verificaccedilatildeo da seguranccedila das estruturas existentes e
paracircmetros principais no dimensionamento de reforccedilo No reforccedilo estrutural eacute fundamental
compreender o mecanismo de transferecircncia de tensotildees Neste capiacutetulo satildeo descritos
minuciosamente cinco mecanismos de transferecircncia de tensotildees de acordo com o boletim nordm162
do CEB
Jaacute no capiacutetulo 6 capiacutetulo apresenta-se 4 exemplos de casos reais de reparaccedilatildeo e reforccedilo
em estruturas de betatildeo armado expondo as patologias o procedimento adotado material
utilizado recomendaccedilotildees dimensionamento etc
As conclusotildees finais acerca de toda a abordagem feita na temaacutetica de reparaccedilotildees e reforccedilo
em estruturas de betatildeo armado assim como a sugestatildeo dos desenvolvimentos futuros
encontram-se no Capitulo 7
A dissertaccedilatildeo termina com as referecircncias bibliograacuteficas que serviram de suporte na
concretizaccedilatildeo da mesma
Na seccedilatildeo de anexo seguindo o ACI 440 e o ACI 318 satildeo descritas consideraccedilotildees gerais
acerca do criteacuterio de dimensionamento de reforccedilo agrave flexatildeo e ao esforccedilo transverso com recurso
a FRPacutes para secccedilotildees retangulares
17 Tiago Pais Boto
2 Normas Regulamentaccedilatildeo e Documentaccedilatildeo teacutecnica
A facilidade de acesso e partilha de informaccedilatildeo teacutecnica eacute cada vez maior e o trabalho
de investigaccedilatildeo cientiacutefica realizado nos uacuteltimos anos conduziu a um vasto leque de informaccedilatildeo
na temaacutetica da reparaccedilatildeoreforccedilo de estruturas de betatildeo armado
Agrave semelhanccedila de um projeto de uma estrutura nova de betatildeo armado a realizaccedilatildeo de um
projeto de reparaccedilatildeo ou reforccedilo em estruturas de betatildeo armado existentes deve ter em
consideraccedilatildeo a regulamentaccedilatildeo nacional coacutedigos europeus em vigor Na falta de
regulamentaccedilatildeo nacional ou em complemento desta deve-se recorrer a regulamentos normas
internacionais ou documentaccedilatildeo teacutecnica de referecircncia emitidos por entidades crediacuteveis
Poreacutem este tipo de recomendaccedilotildees nem sempre eacute seguida na praacutetica conduzindo por
vezes a prejuiacutezos para o projetista e para o dono de obra resultantes da reduccedilatildeo dos padrotildees
de qualidade exigidos De acordo com um artigo do CONREPNET em 2004 ldquoVinte e cinco por
cento dos donos-de-obra estatildeo descontentes com o desempenho dos materiais de reparaccedilatildeo e
proteccedilatildeo no periacuteodo de 5 anos apoacutes a reabilitaccedilatildeo setenta e cinco por cento estatildeo insatisfeitos
no periacuteodo de 10 anosrdquo (CONREPNET 2004)
Realccedila-se a importacircncia da necessidade em avaliar em cada situaccedilatildeo qual eacute a
documentaccedilatildeo teacutecnica adequada pois natildeo existem dois projetos iguais
21 Normas europeias mais relevantes e que devem consultadas na
realizaccedilatildeo de um projeto de reabilitaccedilatildeo estrutural
Eurocoacutedigo 1 - Bases de Projeto e Accedilotildees em Estruturas (CEN 2002)
Eurocoacutedigo 2 - Projeto de Estruturas de Betatildeo (CEN 2004)
Eurocoacutedigo 7 - Projeto Geoteacutecnico (CEN 2004)
Eurocoacutedigo 8 - Parte 1-4 Reforccedilo e Recuperaccedilatildeo de Edifiacutecios (CEN 2004)
Norma EN NP 1504 - Produtos e Sistemas para a Proteccedilatildeo e Reparaccedilatildeo de Estruturas
de Betatildeo
22 Importacircncia da Norma EN NP 1504 em projetos de reforccediloreparaccedilatildeo
Como resultado da lacuna de normas e regulamentaccedilatildeo nesta aacuterea foi criado a Norma
NP EN 1504 pelo Comiteacute Europeu de Normalizaccedilatildeo (CEN) com o tiacutetulo de ldquoProdutos e
sistemas para a proteccedilatildeo reparaccedilatildeo de estruturas de betatildeordquo em meados da deacutecada de 80
apresentando um conjunto de normas alusivas agrave reparaccedilatildeo e proteccedilatildeo de estruturas de
betatildeoCom esta norma o projetista pode em funccedilatildeo das caracteriacutesticas da obra fazer a melhor
opccedilatildeo com abrigo de um documento normativo Desde 1 de Janeiro de 2009 que a Norma NP
EN 1504 estaacute implementada por todos os organismos do CEN Salienta-se que ao tornar esta
norma nacional por cada um dos paiacuteses foram retiras em Dezembro de 2008 todas as normas
que estariam em conflito com esta Esta norma reuacutene toda a informaccedilatildeo sobre produtos e
18
sistemas para a manutenccedilatildeo e proteccedilatildeo reabilitaccedilatildeo e reforccedilo de estruturas de betatildeo (Silva
2008)
Para uma melhor organizaccedilatildeo e consulta a norma encontra-se dividida em dez partes
como descrito na tabela que se segue
Tabela 2-1 Organizaccedilatildeo da Norma EN NP 1504
Nuacutemero do
Documento Descriccedilatildeo
EN 1504- 1 Descreve os termos e definiccedilotildees compreendidos na norma
EN 1504- 2 Fornece especificaccedilotildees para produtossistemas de proteccedilatildeo superficial do betatildeo
EN 1504- 3 Fornece especificaccedilotildees para a reparaccedilatildeo estrutural e natildeo-estrutural
EN 1504- 4 Fornece especificaccedilotildees para colagem estrutural
EN 1504- 5 Fornece especificaccedilotildees para injeccedilatildeo do betatildeo
EN 1504- 6 Fornece especificaccedilotildees para ancoragem de armaduras
EN 1504- 7 Fornece especificaccedilotildees para proteccedilatildeo contra a corrosatildeo das armaduras
EN 1504- 8 Descreve o controlo da qualidade e avaliaccedilatildeo da conformidade das empresas fabricantes
EN 1504- 9 Define os princiacutepios gerais para o uso de produtos e sistemas na reparaccedilatildeo e proteccedilatildeo de betatildeo
EN 1504- 10 Fornece informaccedilatildeo sobre a aplicaccedilatildeo e o controlo da qualidade dos trabalhos
A primeira parte (EN NP1504-1) como referido no quadro anterior remete para os
termos e definiccedilotildees gerais compreendidos na norma Estas definiccedilotildees satildeo entatildeo orientadas para
a classificaccedilatildeo constituiccedilatildeo quiacutemica e definiccedilotildees dos principais produtos abordando tambeacutem
os sistemas para a reparaccedilatildeo proteccedilatildeo manutenccedilatildeo e reforccedilo de estruturas de betatildeo armado
A parte 2 da NP EN 1504 (2006) especifica os sistemas para a proteccedilatildeo superficial do
betatildeo em estruturas novas ou todas as que necessitem de intervenccedilotildees de reparaccedilatildeo eou
reforccedilo Caracteriza e descreve o desempenho de cada um dos sistemas de acordo com os
requisitos miacutenimos definidos pela norma e de acordo os princiacutepios definidos na parte 9
(incluindo aspetos de durabilidade)
A parte 3 da NP EN 1504 (2006) especifica as reparaccedilotildees estruturais e natildeo estruturais
nomeadamente betotildees e argamassas caracterizadas em 4 classes (R4 R3 R2e R1) Estas
classes estatildeo subdivididas em argamassas de reparaccedilatildeo estrutural e natildeo estrutural quer isto
dizer que o projetista tem ou natildeo de considerar as transferecircncias de carga Esta parte enuncia
tambeacutem os requisitos necessaacuterios caracteriacutesticas de desempenho (incluindo aspetos de
durabilidade) dos produtos utilizados em reparaccedilotildees estruturais e natildeo estruturais para prolongar
a vida uacutetil das estruturas
19 Tiago Pais Boto
A parte 4 da NP EN 1504 (2006) especifica sistemas e caracteriacutesticas de desempenho
(incluindo aspetos de durabilidade) para os produtos utilizados na reparaccedilatildeo e reforccedilo de
estruturas de betatildeo atraveacutes de
Colagem atraveacutes de placas exteriores em accedilo compoacutesitos armados com fibras ou outros
materiais que verifiquem os requisitos necessaacuterios
Colagem de componentes betatildeo endurecido sobre betatildeo endurecido geralmente esta
praacutetica eacute efetuada com elementos de betatildeo preacute-fabricado
Utilizaccedilatildeo de uma cola adesiva de junta entre uma superfiacutecie de betatildeo fresco com uma
superfiacutecie de betatildeo endurecido resultando em uma nova estrutura
A parte 5 da NP EN 1504 (2006) especifica sistemas e caracteriacutesticas de desempenho
(incluindo aspetos de durabilidade) para produtos de injeccedilatildeo para tratamento de fendas com
larguras entre 01 e 08mm medido agrave superfiacutecie As caracteriacutesticas de desempenho dividem-se
em 3 classes referidas
Caracteriacutestica de desempenho e requisitos agrave base de poliuretanos e acriacutelicos utilizados
para o enchimento duacutectil de fendas
Caracteriacutestica de desempenho e requisitos agrave base de epoxys polieacutesteres e produtos de
base cimentosa utilizados para o enchimento de fendas com transmissatildeo de forccedilas
Caracteriacutestica de desempenho e requisitos agrave base de poliuretanos e acriacutelicos para
enchimento expansivo das fendas
A parte 6 da NP EN 1504 (2008) especifica sistemas e caracteriacutesticas de desempenho
(incluindo aspetos de durabilidade) e seguranccedila de produtos utilizados na realizaccedilatildeo de
ancoragens para deste modo funcionarem como uma estrutura monoliacutetica seja em estruturas
que necessitem de reparaccedilatildeo ou reforccedilo Esta parte da norma abrange especificaccedilotildees do
Principio 4 (reforccedilo estrutural) - meacutetodo 42 e a parte 9 ldquo ldquoInstalaccedilatildeo de armaduras aderidas em
orifiacutecios preformados ou perfurados no betatildeordquo
A parte 7 da NP EN 1504 (2008) especifica sistemas e caracteriacutesticas de desempenho
(incluindo aspetos de durabilidade) de produtos de proteccedilatildeo contra a corrosatildeo das armaduras
Esta parte refere particularmente dois tipos de revestimento de armaduras
Revestimento ativo para armaduras estes revestimentos contecircm pigmentos
electroquimicamente ativos fornecendo proteccedilatildeo catoacutedica ou entatildeo funcionam apenas
inibidores um exemplo eacute o cimento Portland devido agrave sua elevada alcalinidade
Revestimentos de barreira este tipo de revestimento de base polimeacuterica isola a armadura
da aacutegua envolvente na matriz cimentosa
A parte 8 da NP EN 1504 (2006) especifica ensaios para verificaccedilatildeo de conformidade
rotulagem e marcaccedilatildeo CE dos produtos Menciona tambeacutem que os produtos usados em
reparaccedilatildeo e reforccedilo de estruturas de betatildeo armado tecircm que verificar um requisito de
conformidade designado por 2+ que significa que os produtos precisam de verificar
20
Controlo de produccedilatildeo de faacutebrica (CPF)
Ensaios de tipo iniciais
Inspeccedilatildeo e fiscalizaccedilatildeo contiacutenua e aprovaccedilatildeo do CPF
Fiscalizaccedilatildeo continua avaliaccedilotildees e aprovaccedilotildees do CPF
A parte 9 da NP EN 1504 (2009) especifica meacutetodos e princiacutepios gerais da reparaccedilatildeo
de betatildeo baseados na experiencia e no sucesso de muitos anos No entanto eacute admitida a opccedilatildeo
de utilizaccedilatildeo ou necessidade de novos meacutetodos em certas condiccedilotildees especiacuteficas
Os 11 princiacutepios referidos pela norma estatildeo organizados essencialmente em duas partes
Defeitos do betatildeo devido agrave deterioraccedilatildeo princiacutepio 1 ao 6
Defeitos das armaduras devido agrave deterioraccedilatildeo princiacutepio 7 ao 11
O meacutetodo apresentado pela parte 9 da norma e exemplificado na figura seguinte
representa as quatro fases de reparaccedilatildeo de uma estrutura de betatildeo armado a fase de diagnoacutestico
a fase deliberativa a fase de dimensionamento e a fase de execuccedilatildeo
21 Tiago Pais Boto
Figura 2-1 Etapas de um processo de reparaccedilatildeoreforccedilo (Silva 2008)
A parte 10 da NP EN 1504 (2008) especifica a aplicaccedilatildeo dos produtos e o controlo da
qualidade na execuccedilatildeo dos trabalhos de reparaccedilatildeo e reforccedilo de estruturas de betatildeo armado
Abrange tambeacutem o controlo de seguranccedila sauacutede e manutenccedilatildeo
Esta parte refere alguns ensaios para determinaccedilatildeo das causas das patologias existentes
distribuiacutedos em
Ensaios destrutivos
Ensaios natildeo destrutivos
22
Ensaios quiacutemicos
O controlo da qualidade dos trabalhos executados deve apresentar informaccedilotildees especiacuteficas tais
como
Preparaccedilatildeo da superfiacutecie
Aplicaccedilatildeo dos produtos
Controlo da qualidade e higiene e seguranccedila
23 Os regulamentos publicados em Portugal na aacuterea do projeto estrutural
Regulamento para o emprego do Beacuteton Armado (Dec 4036 de 2831918)
Regulamento do Betatildeo Armado ndash RBA (Dec25948 de 16101935)
Regulamento de Estruturas de Betatildeo Armado ndash REBA (Dec 47723 de 2551967)
Regulamento de Estruturas de Betatildeo Armado e Preacute-Esforccedilado ndash (REBAP Dec 349-c83
de 3071983)
Regulamento de Seguranccedila e Accedilotildees para Estruturas de Edifiacutecios e Pontes ndash (RSA
1983)
24 Por fim aconselha-se consulta da seguinte documentaccedilatildeo que apresenta
recomendaccedilotildees relevantes para na realizaccedilatildeo de um projeto de
reabilitaccedilatildeo estrutural
Boletim de informaccedilatildeo nordm 162 (1983) ndash ldquoAssessment of Concrete Structures and Design
Procedures for Upgrading (Redesign)rdquo [13] Comiteacute Euro-Internacional do Betatildeo
(CEB)
Boletim de informaccedilatildeo nordm14 ndash ldquoExternally bonded FRP reinforcement for RC
structuresrdquo
Technical report October 2001 [14] Emitido pela Federaccedilatildeo Internacional do Betatildeo
(FIB)
Boletim de informaccedilatildeo nordm18 ndash ldquoManagement maintenance and strengthening of
concrete structuresrdquo Technical report April 2001 Emitido pela FIB
ldquoGuidelines for the design and construction of externally FRP systems for
strengthening concrete sctruturesrdquo ACI Comiteacute 440 Sub-Comiteacute 440F Emitido pelo
Instituto Americano do Betatildeo (ACI ndash American Concrete Institute)
Manual Nordm 4 ndash ldquoStrengthening Reinforced Concrete Structures with Externally-Bonded
Fibre Reinforced Polymers (FRPs)rdquo Emitido pelo ldquoIntelligent Sensing for Innovative
Structures Canada Research Networkrdquo (ISIS Canada)
CANCSA-S806-02 (R2007) F - ldquoDesign and Construction of Building Components
with Fibre - Reinforced Polymersrdquo Emitido pela ldquoCanadian Standards Associationrdquo
(CSA)
23 Tiago Pais Boto
JCI TC952 1998 ldquoContinuous fiber reinforced concreterdquo Emitido pelo Instituto
Japonecircs do Betatildeo (JCI ndash Japan Concrete Institute)
ldquoPractical Guideline for Investigation Repair and Strengthening of Cracked Concrete
Structuresrdquo 2003 Emitido pelo JCI
ldquoDesign guidelines of FRP reinforced concrete building sctruturesrdquo 1993 Emitido
pelo ldquoBuilding Research Instituterdquo (BRI) pertencente aoMinisteacuterio da Construccedilatildeo
Japonecircs
International Building Code (IBC) Chapter 34 ldquoExisting building allowancesrdquo
Emitido por International code council 2009
SIA 462 Pre-Standard SIA 462 Assessment of the Structural Safety of Existing
Structures Swiss Society of Engineers and Architects Zurich Switzerland 1994
SIA 269 Swiss Standard SIA 269 Existing Structures ndashBasis for Examination and
Interventions Swiss Society of Engineers and Architects Zurich Switzerland 2011
ASCE 41-06 2006 Seismic Rehabilitation of Existing Buildings American Society of
Civil Engineers Reston Virginia
ACI 437R -03 ldquoStrength Evaluation of Existing Concrete Buildingsrdquo American
Concrete Institute 2003
Joint Committee on Structural Safety (JCSS) Report 032 Probabilistic Assessment of
Existing Structures 2001
ldquoGuide for the design and construction of externally bonded FRP systems for
strengthening existing sctruturesrdquo 2004 Emitido pelo CNR (Consiglio Nazionale
delle Ricerche)
Fichas teacutecnicas dos produtores de FRP tais como SampP SIKA MBT etc
24
25 Tiago Pais Boto
3 Avaliaccedilatildeo e diagnoacutestico do estado de conservaccedilatildeo das estruturas
de betatildeo armado
31 Introduccedilatildeo
Antes de realizar uma intervenccedilatildeo numa estrutura de betatildeo armado com o objetivo de
reforccedilar ou de reparar eacute essencial proceder a uma inspeccedilatildeo direcionada e minuciosa para
detetar todas as anomalias que satildeo necessaacuterias de ser corrigidas para garantir a seguranccedila e
estabilidade da estrutura
Como em geral a maioria dos ensaios satildeo monetariamente caros e a sua realizaccedilatildeo pode
afetar eou danificar a construccedilatildeo estes deveratildeo ser previamente delineados nomeadamente
quanto ao nuacutemero e locais de realizaccedilatildeo
Os ensaios podem ser definidos em ensaios natildeo-destrutivos (NDT) ou ensaios
destrutivos Os natildeo-destrutivos satildeo claramente preferenciais para as construccedilotildees devido agrave baixa
intrusatildeo que conferem agrave estrutura
Sempre que possiacutevel as inspeccedilotildees devem obedecer a procedimentos normalizados e a
criteacuterios teacutecnicos adequados ao tipo de estrutura tipo de elemento a inspecionar A inspeccedilatildeo
deve tambeacutem ser exequiacutevel e eficaz de modo a produzir informaccedilatildeo uacutetil e consistente para que
toda a equipa multidisciplinar envolvida seja capaz de assimilar e compreender com clareza
32 Metodologia de inspeccedilatildeo
A seguir apresentam-se as principais etapas genericamente abrangidas numa inspeccedilatildeo Estas
etapas definem de certa a forma uma metodologia a adotar
Consulta recolha e anaacutelise de elementos escritos e desenhados dos projetos anteriores
elementos alusivos a inspeccedilotildees anteriores informaccedilatildeo acerca do meio ambiente Eacute
tambeacutem fundamental a realizaccedilatildeo de um inqueacuterito direcionado aos responsaacuteveis pela
manutenccedilatildeo das estruturas
Preparaccedilatildeo da inspeccedilatildeo isso passa por uma visita preacutevia ao local para identificaccedilatildeo das
construccedilotildees e dos elementos a avaliar e identificaccedilatildeo do programa funcional dos
diversos espaccedilos
Preparaccedilatildeo das fichas de inspeccedilatildeo ou do software previsto para anotaccedilatildeo de toda a
informaccedilatildeo a registar
26
Verificaccedilatildeo de todas as ferramentas e equipamentos necessaacuterios para o dia da inspeccedilatildeo
providenciando os meios de apoio agrave inspeccedilatildeo tais como veiacuteculos de inspeccedilatildeo especial
ou ateacute mesmo autorizaccedilotildees permissotildees municipais
O processo de diagnoacutestico passa por
1) Inspeccedilatildeo visual distinguindo os mecanismos fiacutesicos e quiacutemicos envolvidos
2) Inspeccedilatildeo detalhada de maneira que se compreenda a relaccedilatildeo causaefeito
3) Conhecimento acerca do comportamento dos materiais e teacutecnicas de
construccedilatildeo utilizadas
4) Realizaccedilatildeo de ensaios in situ destrutivos e natildeo destrutivos
5) Recolha se possiacutevel de amostras e carotes para ensaios laboratoriais
6) Anaacutelise de resultados consideraccedilotildees finais e elaboraccedilatildeo de relatoacuterio
33 Ensaios in situ e Ensaios laboratoriais
331 Anaacutelise e monitorizaccedilatildeo de vibraccedilotildees em estruturas
Para uma avaliaccedilatildeo da capacidade de resistecircncia em estruturas de betatildeo armado eacute
fundamental avaliar o comportamento dinacircmico para que desta forma se possam selecionar
medidas de reparaccedilatildeo ou reforccedilo Os dados podem referentes agraves solicitaccedilotildees dinacircmicas a que a
estrutura estaacute constantemente sujeita da envolvente ou a partir da aplicaccedilatildeo de vibraccedilotildees
impostas
3311 Equipamento
Aceleroacutemetros de alta sensibilidade com preacute amplificador incorporado A gama de
frequecircncias de mediccedilatildeo normalmente estaacute compreendida entre 01 Hz a 1KHz e
sensiacuteveis a aceleraccedilotildees da ordem de 005 mms-2
Um computador portaacutetil com software especiacutefico
Cabos de ligaccedilatildeo
Caixas de ligaccedilatildeo dos sensores
3312 Metodologia
Os sinais dos transdutores satildeo introduzidos num PC dotado de software adequado que
executa o processamento de dados e fornece a informaccedilatildeo relevante sobre as vibraccedilotildees da
construccedilatildeo
- Intensidade das vibraccedilotildees
- Valores maacuteximos da aceleraccedilatildeo velocidade ou deslocamento nos pontos analisados
27 Tiago Pais Boto
- Frequecircncias dominantes nos sinais das vibraccedilotildees
- Representaccedilatildeo graacutefica dos sinais de aceleraccedilatildeo velocidade ou deslocamentos medidos ao
longo do tempo
- Verificaccedilatildeo automaacutetica e alarme se forem excedidos os valores limites preacute-estabelecidos
Figura 3-1 Esquema do equipamento para registo de vibraccedilotildees (oz diagnostico2015)
332 Ensaios de ultrassons em betatildeo
Os ensaios ultrassoacutenicos resume-se na determinaccedilatildeo da velocidade de propagaccedilatildeo dum
impulso ultrassoacutenico entre dois pontos de mediccedilatildeo tendo em vista adquirir informaccedilotildees sobre
Caracteriacutesticas mecacircnicas do betatildeo nomeadamente o seu moacutedulo de elasticidade
Homogeneidade
Presenccedila de fendas vazios ou outras descontinuidades
O impulso ultrassoacutenico eacute gerado num ponto do elemento em estudo atraveacutes de um
transdutor emissor a partir dum sinal eleacutetrico Apoacutes atravessar o betatildeo o sinal ultrassoacutenico eacute
captado por um outro transdutor-recetor colocado num outro ponto que o transforma
novamente em sinal eleacutetrico O tempo gasto no percurso eacute medido na unidade de medida central
sendo assim possiacutevel calcular a velocidade de propagaccedilatildeo
28
A correlaccedilatildeo existente entre a velocidade de propagaccedilatildeo do impulso ultrassoacutenico no
betatildeo (V) e o seu moacutedulo de elasticidade (E) permite ter uma ideia da classe a que pertence o
betatildeo ensaiado (Viacutetor Coias ldquoInspeccedilotildees e Ensaios na reabilitaccedilatildeo de edifiacuteciosrdquo 2006)
3321 Equipamento
O equipamento eacute geralmente composto por uma unidade central onde alberga o
gerador de impulsos eleacutetricos o circuito de leitura e os dois transdutores Para calibraccedilatildeo do
equipamento utiliza-se um invar (barra padratildeo)
Figura 3-2 Equipamento para ensaios de ultrassons no betatildeo (ATCP Physical Engineering)
3322 Metodologia
Existem trecircs meacutetodos possiacuteveis para a realizaccedilatildeo deste tipo de ensaios
Direto
Semidirecto
Indireto
Figura 3-3Ilustraccedilatildeo das trecircs metodologias para realizaccedilatildeo de ensaios ultrassons (ATCP
Physical Engineering)
29 Tiago Pais Boto
Os meacutetodos diretos e semidirecto tecircm como finalidade a avaliaccedilatildeo das caracteriacutesticas
mecacircnicas a homogeneidade e a deteccedilatildeo de descontinuidades no betatildeo O meacutetodo semidirecto
aplica-se apenas na impossibilidade de colocaccedilatildeo de transdutores segundo o meacutetodo direto
O meacutetodo indireto aplica-se fundamentalmente na determinaccedilatildeo da profundidade de
fendas
Para melhorar a transmissatildeo acuacutestica eacute aconselhaacutevel a utilizaccedilatildeo de uma massa de
contato entre os tradutores e a superfiacutecie do betatildeo Aconselha-se tambeacutem que esses pontos de
contato sejam efetuados em superfiacutecies lisas
Considerando-se que o resultado do teste pelo meacutetodo indireto eacute menos preciso
recomenda-se comparar esses resultados com os resultados do teste pelo meacutetodo direto
Meacutetodo direto 119881119901 (119898119898
120583119904) =
119889119894119904119905119886119899119888119894119886 (119898119898)
119905119890119898119901119900 119889119890 119901119903119900119901119886119892119886ccedilatilde119900 (120583119904)lowast 105 (31)
Meacutetodo indireto 119881119894 (119898119898
120583119904) =
119889119894119904119905119886119899119888119894119886 (119898119898)
119905119890119898119901119900 119889119890 119901119903119900119901119886119892119886ccedilatilde119900 (120583119904) (32)
119881119889 = 105 lowast 119881119894 (33)
Onde
Vd = velocidade do som pelo meacutetodo direto
Vi = velocidade do som pelo meacutetodo indireto
Vp= velocidade ultrassoacutenica (Kms)
Para obter a resistecircncia do betatildeo satildeo apresentadas vaacuterias expressotildees deduzidas por diversos
autores como por exemplo a expressatildeo seguinte referida na Japanese Society of Construction
119865119888 = 215 lowast 119881119901 minus 620 (34)
Onde
119865119888= Resistecircncia do betatildeo agrave compressatildeo (MPa)
30
Tabela 3-1 Qualidade do betatildeo em funccedilatildeo da velocidade de propagaccedilatildeo dos ultrassons
(Japanese Society of Construction)
Velocidade (ms) Qualidade do betatildeo
gt4500 Excelente
3500 a 4500 Bom
3000 a 3500 Regular
2000 a 3000 Mediacuteocre
lt2000 Mau
O ensaio deve ser realizado segundo as normas de referecircncia
BS 1881-2031986 ldquoRecommendations for measurement of velocity of ultrasonic pulses
in concreterdquo
ASTM C597-09 ldquoStandard test method for pulse velocity through concreterdquo
333 Deteccedilatildeo de armaduras com recurso do pacoacutemetro
Os ensaios realizados com recurso a um pacoacutemetro aleacutem de permitirem medir o
recobrimento tambeacutem satildeo utilizados para deteccedilatildeo posicionamento dimensatildeo e direccedilatildeo das
armaduras em estruturas de betatildeo armado ou betatildeo preacute-esforccedilado A deteccedilatildeo de cabos de preacute-
esforccedilo apresenta algumas limitaccedilotildees devido agraves caracteriacutesticas proacuteprias dos elementos de preacute-
esforccedilo e agraves capacidades do equipamento (Viacutetor Coias ldquoInspeccedilotildees e Ensaios na reabilitaccedilatildeo de
edifiacuteciosrdquo 2006)
3331 Equipamento
O pacoacutemetro eacute um aparelho portaacutetil composto pela unidade de leitura por dois detetores
e por dois espaccediladores O alcance de mediccedilatildeo depende do diacircmetro do varatildeo e do tamanho do
detetor podendo ir ateacute 360 mm com uma precisatildeo de aproximadamente 2 mm ou 5 ateacute 75 por
cento do alcance O ajuste do zero eacute automaacutetico bastando para tal afastar o elemento detetor de
elementos metaacutelicos O meacutetodo de deteccedilatildeo de armaduras eacute auxiliado por um sistema aacuteudio
variaacutevel com a distacircncia agraves armaduras
31 Tiago Pais Boto
Figura 3-4 Pacoacutemetro (geotechpedia 2012)
3332 Metodologia
Apoacutes a calibragem do aparelho e caso se tenha acesso ao projeto seleciona-se a
dimensatildeo dos varotildees de accedilo e o recobrimento se pretende controlar Se natildeo tivermos informaccedilatildeo
acerca do tipo de armadura que estamos a tentar identificar poderaacute ser vantajoso nesta fase
remover o recobrimento da armadura num local onde natildeo seja muito inconveniente a fim de
acertar a calibraccedilatildeo e eventualmente identificar o tipo de armadura
O recobrimento eacute medido usando a face normal de trabalho do elemento detetor grande
Tendo-se identificado a face normal de trabalho do elemento detetor pode-se explorar a
superfiacutecie do elemento a inspecionar A identificaccedilatildeo da posiccedilatildeo dos varotildees quando o som
emitido for alto e agudo
Para determinar a direccedilatildeo da armadura move-se e roda-se o elemento detetor no sentido
de aumentar o sinal sonoro Quando o elemento detetor estiver cuidadosamente posicionado
dessa maneira o eixo do varatildeo estaraacute paralelo com o eixo longitudinal do elemento detetor O
recobrimento em miliacutemetros poderaacute ser observado na parte esquerda do visor O
microprocessador do aparelho determina automaacutetica o diacircmetro dos varotildees a partir de duas
leituras no mesmo local utilizando um espaccedilador apropriado
O elemento detetor pequeno deve ser usado quando se estaacute na presenccedila de malha soldada
ou de varotildees proacuteximos ou entatildeo quando o elemento detetor grande for incapaz de fornecer
uma discriminaccedilatildeo mais pormenorizada da zona a sondar
Este equipamento fornece boa capacidade de resoluccedilatildeo para desenhar
pormenorizadamente as armaduras que se encontram mais proacuteximas Para uma faacutecil perceccedilatildeo
da disposiccedilatildeo das armaduras nos elementos de betatildeo armado a superfiacutecie do elemento a sondar
vai sendo marcada agrave medida que vatildeo sendo detetadas armaduras
O ensaio deve seguir as recomendaccedilotildees da norma de referecircncia Norma BS 1881-204 1988
Testing concrete ldquoRecommendations on the use of electromagnetic cover metersrdquo
32
334 Deteccedilatildeo de corrosatildeo em armaduras por mediccedilatildeo dos potenciais eleacutetricos
A corrosatildeo das armaduras pode ser avaliada atraveacutes da mediccedilatildeo dos potenciais eleacutetricos
aplicados na superfiacutecie do betatildeo relativamente a um eleacutetrodo de referecircncia Este tipo de ensaios
permite localizar as aacutereas onde a corrosatildeo estaacute presente ou prestes a verificar-se antes de os
efeitos se tornarem visiacuteveis
Esta teacutecnica permite localizar as aacutereas onde a estrutura de betatildeo armado precisa de ser
reparada ou protegida e atraveacutes da sua aplicaccedilatildeo repetida pode ser usada para minimizar assim
os seus custos de manutenccedilatildeo
3341 Equipamento
O equipamento eacute composto por
Ceacutelula de mediccedilatildeo em cloreto de prata (AgCl)
Medidor com ligaccedilatildeo que permite leituras digitais em unidades de tensatildeo (volt) ou
resistecircncia (ohm)
Recipientes com liacutequido para reabastecer a ceacutelula de mediccedilatildeo
Cabo de ligaccedilatildeo
Brocas diamantadas de 10 e 18 mm de diacircmetro
Martelo e escopro
Alicate de aperto
Bico para contacto com armadura e chave de Allen
Cabo de ligaccedilatildeo
Extensatildeo telescoacutepica para fixaccedilatildeo da ceacutelula de mediccedilatildeo
Berbequim com percussatildeo
Balde e esponja
3342 Metodologia
Apoacutes a escolha de uma aacuterea em funccedilatildeo do estado aparente do betatildeo definem-se zonas
de leitura da aacuterea a estudar e define-se o nuacutemero de leituras a realizar em funccedilatildeo da degradaccedilatildeo
aparente do betatildeo Procede-se agrave limpeza com uma escova de accedilo de um varatildeo da armadura
previamente localizado com o detetor de armaduras Fixa-se o eleacutetrodo secundaacuterio atraveacutes do
alicate de aperto ao varatildeo da armadura e liga-se o eleacutetrodo ao voltiacutemetro atraveacutes do cabo
fornecido Procede-se agrave molhagem das superfiacutecies vatildeo onde seratildeo efetuadas as leituras de modo
a humedecer em profundidade o betatildeo a estudar Coloca-se o eleacutetrodo primaacuterio sucessivamente
em cada ponto de leitura medindo-se no voltiacutemetro do equipamento o potencial eleacutetrico
33 Tiago Pais Boto
Durante a realizaccedilatildeo de todas as mediccedilotildees o operador deve assegurar-se que a esponja do topo
do eleacutetrodo primaacuterio se encontra devidamente humedecida
Tabela 3-2Risco de corrosatildeo ativa em funccedilatildeo do niacutevel de potencial
Niacutevel de Potencial (mV) Risco de corrosatildeo ativa ()
-260 a -410 Ateacute 95
-110 a -260 Incerto
gt-100 Ateacute 5
Esta metodologia estaacute descrita em Norma ASTM C 876-91 (R1999) Standard Test Method
for Half-Cell Potentials of Uncoated Reinforcing Steel in concrete
335 Determinaccedilatildeo do teor de cloretos no betatildeo
A determinaccedilatildeo do teor de cloretos no betatildeo consiste precisamente em determinar o
teor soluacutevel em aacutecido de cloretos existentes no betatildeo Em traccedilos gerais uma amostra de poacute de
betatildeo a ensaiar eacute dissolvida numa soluccedilatildeo aacutecida normalizada para que os iotildees de cloreto reajam
com o aacutecido Um eleacutetrodo dotado de um sensor de temperatura eacute introduzido na soluccedilatildeo
medindo a reaccedilatildeo eletroquiacutemica A tensatildeo gerada pela concentraccedilatildeo de iotildees afeta
simultaneamente a temperatura da soluccedilatildeo a qual eacute medida pelo aparelho eletroacutenico Este
aparelho apresenta instantemente a percentagem de iotildees num mostrador (Viacutetor Coias
ldquoInspeccedilotildees e Ensaios na reabilitaccedilatildeo de edifiacuteciosrdquo 2006)
3351 Equipamento
O equipamento utilizado eacute composto por
Eleacutetrodo com sensor de temperatura montado exteriormente
Cabos e ligaccedilotildees
Aparelho eletroacutenico de leitura com circuitos compensadores da temperatura e
microprocessador para conversatildeo direta em percentagens de cloretos
Embalagens contendo soluccedilotildees aacutecidas com coloraccedilatildeo diferente para calibraccedilatildeo do
eleacutetrodo
Balanccedila para pesar as amostras
Embalagens contendo a soluccedilatildeo aacutecida onde se vai misturar cada amostra
Garrafa com agente de molhagem do eleacutetrodo
34
Concha para recolha do poacute e soprador para amostragem
Alicate de fixaccedilatildeo broca buchas chave de bocas e chave de fendas
Detetor de armaduras
A calibragem eacute feita antes de cada ensaio utilizando duas soluccedilotildees padratildeo
Figura 3-5 Equipamento para mediccedilatildeo do teor de cloretos in situ (oz diagnostico 2015)
3352 Metodologia
Haacute que localizar previamente a posiccedilatildeo das armaduras com um detetor de armaduras
Selecionado o local de ensaio preferencialmente onde a posiccedilatildeo das armaduras se encontra
mais exteriormente do elemento estrutural em estudo Em seguida posiciona-se a concha de
recolha do poacute fixando-a com o alicate de fixaccedilatildeo atraveacutes de uma bucha de fixaccedilatildeo Depois
fazem-se trecircs furos no betatildeo a ensaiar agrave profundidade a que se pretende determinar o teor em
cloretos de modo a recolher cerca de 20 g de poacute que devem guardados num saco de plaacutestico
hermeticamente fechado Se se pretender um perfil do teor de cloretos haacute que furar e recolher
o poacute em menos trecircs niacuteveis de profundidade (Viacutetor Coias 2006)
Perto da superfiacutecie
Ao niacutevel das armaduras
A uma distacircncia de 2 ou 3 cm abaixo das armaduras
Uma amostragem de 3 g retirada do poacute extraiacutedo eacute dissolvida em 20 ml de uma soluccedilatildeo
aacutecida Coloca-se o eleacutetrodo jaacute calibrado na garrafa de ensaio e lecirc-se o teor de cloretos que seraacute
automaticamente indicado no mostrador do aparelho A leitura pode ser obtida em percentagem
ou PPM (partes por milhatildeo) consoante a funccedilatildeo selecionada
O ensaio deve seguir as recomendaccedilotildees das normas de referecircncia
35 Tiago Pais Boto
Norma BS 1881-6 1971 Methods of testing concrete Analysis of hardened concrete
Norma AASHTO T260‑84 Standard Method of Test for Sampling and testing for
chloride ion in concrete and concrete raw materials
336 Ensaio de aderecircncia por traccedilatildeo (pull-off)
Os ensaios de aderecircncia por traccedilatildeo direta pull-off satildeo fundamentais para o ecircxito de trabalhos
de reparaccedilatildeo e reforccedilo em estruturas de betatildeo armado pois a garantia de uma boa aderecircncia
entre os materiais existentes e os materiais novos eacute fundamental (Viacutetor Coias ldquoInspeccedilotildees e
Ensaios na reabilitaccedilatildeo de edifiacuteciosrdquo 2006) Este tipo de ensaio consiste na aplicaccedilatildeo de uma
forccedila de traccedilatildeo exercida manualmente atraveacutes de um aparelho concebido para esse fim A
traccedilatildeo eacute transmitida axialmente atraveacutes de uma peccedila metaacutelica colada previamente ao provete
O aumento gradual da forccedila pode ser observado diretamente numa escala (MPa) A forccedila
maacutexima eacute registada assim que se daacute o arrancamento do provete na secccedilatildeo mais fraacutegil (Viacutetor
Coias ldquoInspeccedilotildees e Ensaios na reabilitaccedilatildeo de edifiacuteciosrdquo 2006)
Analisando o provete pode-se observar se a secccedilatildeo de rotura pertence a um dos
materiais ou se por outro lado estaacute contida na superfiacutecie de ligaccedilatildeo entre os materiais Dada a
sua grande simplicidade este ensaio pode ser executado na proacutepria estrutura traduzindo melhor
as condiccedilotildees reais existentes
3361 Equipamento
Carotadora portaacutetil
Coroa diamantada
Caixa diferencial
Aparelho mecacircnico de aderecircncia
Equipamento de arrancamento com pastilhas metaacutelicas
Detetor de armaduras
Cola epoxiacutedica
Extensatildeo monofaacutesica
Mangueira para aacutegua
36
Figura 3-6 Esquematizaccedilatildeo do ensaio de aderecircncia por traccedilatildeo pull-off (oz diagnostico 2015)
3362 Metodologia
Com o auxiacutelio de uma carotadora executa-se um entalhe circular com cerca de 4 cm de
diacircmetro perpendicular agrave superfiacutecie do material A profundidade deve ser suficiente para que
ultrapasse o plano de ligaccedilatildeo dos materiais atingindo assim o substrato do betatildeo A superfiacutecie
eacute entatildeo regularizada com o auxiacutelio de uma grossa a poeira deve ser retirada com acetona
Procede-se agrave colagem da peccedila metaacutelica (pastilha) ao provete a de betatildeo com uma cola epoxiacutedica
exercendo uma pressatildeo moderada durante alguns minutos conforme mencionado nas normas
de referecircncia (Viacutetor Coias 2006)
Apoacutes uma hora pode-se entatildeo colocar o aparelho de ensaio de modo que este acople a
peccedila metaacutelica coloca-se o indicador a zero e inicia-se o ensaio propriamente dito
O ensaio deve seguir as recomendaccedilotildees das normas de referecircncia
Norma BS 1881-207 1992 Testing concrete Recommendations for the assessment of
concrete strength by near-to-surface test
Norma ASTM D4541-95 Stand Test Method for Pull-Off Strength
337 Resistecircncia aacute compressatildeo com recurso ao escleroacutemetro do tipo Schmidt
O ensaio com o escleroacutemetro permite obter de forma simples e natildeo destrutiva a
resistecircncia agrave compressatildeo de elementos de betatildeo Sendo um ensaio baseado na resistecircncia
37 Tiago Pais Boto
superficial os valores obtidos satildeo apenas representativos de uma camada ateacute 5 cm de
profundidade Contudo o ensaio eacute uacutetil para avaliar a homogeneidade do betatildeo verificar se
existe um determinado niacutevel miacutenimo de resistecircncia e decidir sobre a necessidade de fazer
ensaios mais completos A tensatildeo de rotura agrave compressatildeo referente a provetes cuacutebicos ou
ciliacutendricos pode ser estimada com base numa correlaccedilatildeo com o iacutendice escleromeacutetrico
3371 Equipamento
O equipamento utilizado eacute denominado de escleroacutemetro do tipo Schmidt Quando se
pressiona o veio de compressatildeo do escleroacutemetro contra a superfiacutecie de betatildeo a ensaiar
comprime-se uma mola existente no interior do aparelho Quando o veio atinge o fim do seu
curso eacute libertada instantaneamente uma massa que choca com a sua extremidade interior O
choque eacute transmitido agrave superfiacutecie a ensaiar a qual reage provocando um ressalto O mesmo
veio transmite esse ressalto agrave massa moacutevel que ao deslocar-se faz mover um ponteiro visiacutevel
no exterior do invoacutelucro do aparelho e regista o ponto maacuteximo do ressalto da massa Quanto
mais dura e compacta for a superfiacutecie do betatildeo maior seraacute o ressalto
O valor de referecircncia obtido atraveacutes da escala do aparelho iacutendice escleromeacutetrico
permite avaliar o valor de resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo tendo em conta o acircngulo entre o
eixo longitudinal do escleroacutemetro e a superfiacutecie ensaiada (Viacutetor Coias 2006)
Figura 3-7 Escleroacutemetro de Schmidt (Nabrande Wikipedia 2015)
O ensaio deve seguir as recomendaccedilotildees das normas de referecircncia
BS 1881 parte 202
ASTM C 505-85
38
3372 Registo e anaacutelise de dados
A mediccedilatildeo num determinado local deve corresponder 5 ou 10 leituras O registo de
dados deve ser efetuado num impresso proacuteprio incluindo
Identificaccedilatildeo da obra
Nome do operador
Data
Localizaccedilatildeo da aacuterea ensaiada na estrutura
Acircngulo do escleroacutemetro com a horizontal
Descriccedilatildeo da aacuterea ensaiada
Descriccedilatildeo do betatildeo
A resistecircncia de caacutelculo
Idade e condiccedilotildees de cura
Observaccedilotildees do aspeto da superfiacutecie do betatildeo
Zonas em que o ensaio natildeo teve validade
Nuacutemero de seacuterie do escleroacutemetro utilizado ou a sua identificaccedilatildeo simplificada
O tratamento dos dados depende do fim a que destina a informaccedilatildeo final podendo-se
registar apenas os valores meacutedios da tensatildeo de rotura agrave compressatildeo do betatildeo referente a provetes
cuacutebicos os ciliacutendricos incluindo os valores meacutedios de dispersatildeo Ou entatildeo pode-se tambeacutem
estimar os valores caracteriacutesticos da tensatildeo de rotura
338 Avaliaccedilatildeo da profundidade de carbonataccedilatildeo com indicador de fenolftaleiacutena
Este ensaio eacute de execuccedilatildeo simples A escolha adequada do local onde seraacute feita a anaacutelise
eacute fundamental sobretudo quando se trata de edifiacutecios de elevado valor patrimonial
Geralmente a carbonataccedilatildeo progride com a frente paralela agrave superfiacutecie a frente de
carbonataccedilatildeo quando atravessa o recobrimento das armaduras o accedilo despassiva iniciando o
processo de corrosatildeo das armaduras originando uma perda de resistecircncia e comprometendo a
durabilidade do betatildeo (Viacutetor Coias 2006) Conhecendo a posiccedilatildeo da frente de carbonataccedilatildeo eacute
possiacutevel estimar a extensatildeo das zonas a reparar
3381 Equipamento
Fazem parte do equipamento
Berbequim com percussatildeo
Martelo e escopro
Aspersor
Reacutegua graduada em miliacutemetros
Soluccedilatildeo alcooacutelica de fenolftaleiacutena a 01 por cento
Detetor de armaduras
39 Tiago Pais Boto
3382 Metodologia
Os pontos de mediccedilatildeo devem ser criteriosamente selecionados de forma a poderem-se
comparar diferentes mediccedilotildees Esta seleccedilatildeo deve ter tambeacutem em conta o tipo de controlo que
se pretende fazer e o grau de rigor pretendido Nomeadamente os elementos estruturais com as
superfiacutecies expostas aos agentes ambientais devem ser objeto de um maior nuacutemero de mediccedilotildees
A seleccedilatildeo exata do ponto de mediccedilatildeo deveraacute ter em conta a posiccedilatildeo das armaduras que devem
ser localizadas previamente com um detetor de armaduras a fim de natildeo serem danificadas
Os pontos selecionados devem ser previamente identificados e localizados numa planta
da estrutura
A profundidade dos furos ou cavidades seraacute superior em pelo menos 1 cm ao
recobrimento medido com o detetor de armaduras A limpeza correta do furo eacute essencial para a
fiabilidade dos resultados que deixaratildeo de ter validade se existirem resiacuteduos de poacute nas zonas
interiores natildeo carbonatadas
Utilizando um aspersor com a soluccedilatildeo alcooacutelica de fenolftaleiacutena molham-se a
superfiacutecies internas do furo do ensaio e observa-se a sua coloraccedilatildeo rosada sendo possiacutevel medir
a profundidade da frente de carbonataccedilatildeo na transiccedilatildeo de uma zona para a outra (Viacutetor Coias
2006)
O ensaio deve seguir as recomendaccedilotildees da norma de referecircncia RILEM CPC ndash 18 e E391 ndash
LNEC
Figura 3-8 Reaccedilatildeo da fenolftaleiacutena numa carote de betatildeo (oz diagnostico 2015)
40
339 Observaccedilatildeo boroscoacutepica de cavidades e fendas
O diagnoacutestico de patologias das estruturas e dos materiais bem como o seu
levantamento satildeo em muitos casos facilitados pela possibilidade de inspecionar o interior de
cavidades e fendas de pequenas dimensotildees existentes nesses materiais ou elementos estruturais
A boroscopia eacute uma teacutecnica baseada na utilizaccedilatildeo de um instrumento oacutetico o boroscoacutepio e
constitui uma forma muito pouco intrusiva de efetuar tais observaccedilotildees
3391 Equipamento
Na sua versatildeo mais simples o boroscoacutepio consiste numa haste delgada dotada numa
das extremidades de um ocular e na outra duma objetiva e um prisma A fim de permitir a
iluminaccedilatildeo da cavidade a observar um segundo sistema oacutetico montado no interior da mesma
haste conduz um feixe luminoso intenso que eacute dirigido para o campo observado (Viacutetor Coias
2006) A haste pode ser ligeiramente inclinada em relaccedilatildeo agrave vertical e rodada a toda a volta o
que aliado ao grande acircngulo do sistema oacutetico montado na sua extremidade possibilita uma
observaccedilatildeo com poucos acircngulos mortos
Aleacutem da observaccedilatildeo direta a ocular pode permitir atraveacutes de adaptadores apropriados
montar uma maacutequina fotograacutefica de 35 mm ou uma cacircmara de viacutedeo possibilitando o registo
de imagens do campo observado
Figura 3-9 Esquematizaccedilatildeo de um boroscoacutepio (oz diagnostico 2015)
41 Tiago Pais Boto
3392 Metodologia
Uma vez selecionados os pontos de observaccedilatildeo torna-se necessaacuterio a menos que se
trate de fendas suficientemente largas executar um ou mais furos com cerca de 10 mm de
diacircmetro Depois de montado o sistema e feita a ligaccedilatildeo agrave fonte de iluminaccedilatildeo a haste de
observaccedilatildeo eacute introduzida no orifiacutecio observando-se visualmente o seu interior
3310 Mediccedilatildeo de deslocamentos em juntas e fendas com o alongacircmetro
As construccedilotildees apresentam com frequecircncia fissuras ou fendas resultantes de
deformaccedilotildees ocasionadas por variadas causas como sejam por exemplo assentamentos
diferenciais variaccedilotildees de temperatura alteraccedilatildeo das solicitaccedilotildees ou das propriedades
mecacircnicas dos materiais execuccedilatildeo de obras subterracircneas na vizinhanccedila de construccedilotildees
existentes etc Sendo aquelas fissuras ou fendas manifestaccedilotildees do comportamento estrutural
haacute normalmente interesse em acompanhar a variaccedilatildeo da sua abertura ao longo do tempo em
diversos pontos do seu desenvolvimento (Viacutetor Coias 2006)
O alongacircmetro eacute um dispositivo mecacircnico que se utiliza para medir com precisatildeo
pequenos deslocamentos em juntas e fissuras
33101 Equipamento
O alongacircmetro mecacircnico tem uma base que pode medir 200 mm mas haacute outras medidas
e eacute utilizado para medir as distacircncias entre os pontos definidos por cada par de bases circulares
metaacutelicas com um diacircmetro de 5 mm Usa-se um invar para corrigir os valores lidos devido agrave
influecircncia tanto de variaccedilotildees de temperatura no aparelho como de esforccedilos a que este possa ser
submetido durante a sua utilizaccedilatildeo
Figura 3-10Alongacircmetro mecacircnico (oz diagnostico 2015)
42
33102 Metodologia
Apoacutes seleccedilatildeo e marcaccedilatildeo dos locais onde seratildeo realizadas as mediccedilotildees satildeo previamente
colocados simetricamente pares de bases metaacutelicas especialmente concebidas com 5 mm de
diacircmetro coladas ao elemento em estudo A anaacutelise das leituras ao longo do tempo permite ter
uma ideia da tendecircncia do movimento agravamento estabilizaccedilatildeo recuperaccedilatildeo ou uma
variaccedilatildeo ciacuteclica Esta base de dados permitiraacute eventualmente ajudar a estabelecer relaccedilotildees de
causa-efeito com as accedilotildees a que a construccedilatildeo estaacute sujeita
3311 Determinaccedilatildeo da resistecircncia de betotildees a partir de provetes ciliacutendricos
Sendo este tambeacutem um ensaio semi-destrutivo ou mesmo destrutivo torna-se necessaacuterio
a escolha criteriosa dos locais para recolha dos provetes O ensaio consiste genericamente na
determinaccedilatildeo da resistecircncia atual dos betotildees atraveacutes do ensaio de rotura agrave compressatildeo de
provetes ciliacutendricos
33111 Equipamento
Para a realizaccedilatildeo deste ensaio eacute necessaacuterio
bull Pacoacutemetro
bull Caroteadora
bull Coroas diamantadas com diacircmetro miacutenimo interior de 75 mm
bull Aspirador para extraccedilatildeo de carotes na direccedilatildeo ascendente ou para extraccedilatildeo de carotes
segundo qualquer direccedilatildeo
33112 Metodologia
A seleccedilatildeo exata do local de extraccedilatildeo das carotes deveraacute ter sempre em conta a seguranccedila
estrutural do elemento a sondar no sentido de ser o menos possiacutevel afetada Deste modo em
pilares correntes (de edifiacutecios) o furo de extraccedilatildeo deveraacute localizar‑se sensivelmente a meio da
altura ou o mais possiacutevel afastado das ligaccedilotildees aos restantes elementos estruturais (vigas ou
lajes) Do mesmo modo em vigas o furo de extraccedilatildeo das carotes deveraacute localizar‑se entre 15
e 14 do vatildeo na zona onde os esforccedilos de flexatildeo satildeo mais reduzidos Para aleacutem dos
condicionamentos atraacutes referidos deveraacute ser tido em conta que recolha das carotes deve ser
feita de modo a interferir o miacutenimo com as armaduras do elemento a sondar Para tal deve ser
usado um pacoacutemetro antes da extraccedilatildeo das carotes
As carotes apoacutes a sua extraccedilatildeo deveratildeo ser imediatamente identificadas marcando-as
com laacutepis de cera ou por outro processo igualmente eficaz Depois deveratildeo ser devidamente
acondicionadas a fim de natildeo sofrerem quaisquer danos durante o transporte No caso de alguma
43 Tiago Pais Boto
carote ter intersectado uma armadura o corte dessa carote antes do ensaio deveraacute ser feito de
modo a eliminar o troccedilo afetado pela presenccedila da armadura
Os ensaios de rotura agrave compressatildeo simples dos provetes devem ser realizados em laboratoacuterio
de acordo com a Norma E 226 do LNEC (Viacutetor Coias 2006)
Figura 3-11 Extraccedilatildeo de carote com localizaccedilatildeo preacutevia da malha de armaduras (oz
diagnostico 2015)
33113 Registo e anaacutelise de resultados
O registo dos dados eacute efetuado em impresso proacuteprio incluindo
Identificaccedilatildeo da obra
Nome do operador
Data
Localizaccedilatildeo e identificaccedilatildeo dos pontos de extraccedilatildeo das carotes recorrendo a um
desenho esquemaacutetico
Observaccedilotildees sobre o aspeto da superfiacutecie do betatildeo
Zonas em que as extraccedilotildees natildeo foram vaacutelidas
Os resultados obtidos deveratildeo ser processados tendo por base a metodologia
preconizada na publicaccedilatildeo da Concrete Society Technical Report nordm 11 onde satildeo indicados
vaacuterios fatores de correccedilatildeo a aplicar sobre os resultados dos provetes ensaiados que tecircm em
conta entre outros a direccedilatildeo da carotagem a relaccedilatildeo alturadiacircmetro do provete o corte dos
agregados a presenccedila de material de recobrimento a forma dos provetes a resistecircncia
potencial etc (Viacutetor Coias 2006)
44
3312 Mediccedilatildeo da espessura da seccedilatildeo atraveacutes de ensaios impacto-eco
Este meacutetodo consiste em emitir um impacto mecacircnico sobre uma superfiacutecie originando
impulsos que satildeo projetados ao longo do material As ondas refletidas por uma falha interna
satildeo captadas por um recetor posicionado na mesma superfiacutecie do impacto (Malhotra 1984
ACI-364 1993)
33121 Equipamento
Para a realizaccedilatildeo deste ensaio eacute necessaacuterio
Computador portaacutetil preparado para operar em condiccedilotildees adversas que deveraacute
ter instalado o software adequado para o processamento dos sinais (possibilidade
de definir diferentes resoluccedilotildees dos sinais) e uma placa especiacutefica para aquisiccedilatildeo
dos sinais
Transdutor piezoeleacutetrico com extremidade coacutenica acoplado ao suporte das
massas impactoras ou outro equivalente
Massa impactoras esferas metaacutelicas com diacircmetros de 5 8 125 mm ou outras
equivalentes
Todo o sistema deveraacute estar devidamente operacional e calibrado pelo que deveraacute fazer-
se acompanhar da folha de calibraccedilatildeo devidamente atualizada Para apoio agrave execuccedilatildeo dos
ensaios deveraacute prever-se a eventual utilizaccedilatildeo de um boroscoacutepio ou de equipamento de ultra-
sons (Viacutetor Coias 2006)
Figura 3-12 Parte do equipamento para realizaccedilatildeo do ensaio (impacto-ecoimpact Echo
instruments 2015)
45 Tiago Pais Boto
33122 Metodologia
Para a colocaccedilatildeo dos transdutores os pontos selecionados devem ser em zonas onde natildeo
existem juntas e irregularidades superficiais para que desta forma natildeo influenciem os
resultados
Deve-se portanto remover quaisquer materiais de revestimento nomeadamente os
rebocos jaacute no caso de pinturas de espessura reduzida deve-se comparar os resultados com zonas
sem a referida pintura
Na superfiacutecie do elemento a ensaiar marca-se uma malha de pontos de referecircncia onde
a abertura e quantidade vem em funccedilatildeo da espessura ou largura da seccedilatildeo transversal do
elemento Devem tambeacutem ser garantidos no miacutenimo 9 pontos e em elementos laminares 16
pontos
Sobre cada um dos pontos eacute realizado o ensaio utilizando a massa de impacto previamente
selecionada atraveacutes de testes preliminares
A realizaccedilatildeo deste ensaio deve seguir a norma Norma ASTM C1383-98a Standard Test
Method for Measuring the P-Wave Speed and the Thickness of Concrete Plates Using the
Impact-Echo Method
46
47 Tiago Pais Boto
4 Patologias em Estruturas de Betatildeo Armado
41 Introduccedilatildeo
Em Engenharia Civil o conceito de patologia estaacute associado aos fenoacutemenos que afetam
o comportamento anoacutemalo de uma construccedilatildeo Este conceito pode ser diferenccedilado em patologia
estrutural e em patologia natildeo estrutural Patologia estrutural eacute para os fenoacutemenos que afetam a
funcionalidade estrutural dos elementos da construccedilatildeo nomeadamente as fundaccedilotildees
infraestrutura e superestrutura Patologia natildeo estrutural alberga todos os outros fenoacutemenos que
afetam os restantes elementos da construccedilatildeo
Dada a natureza quiacutemica do betatildeo a sua macro e micro estrutura encontra-se em
constante mudanccedila devido agrave sua estrutura porosa estar sempre em contato com o meio
ambiente Atraveacutes de diversos mecanismos nomeadamente a permeaccedilatildeo difusatildeo e absorccedilatildeo
satildeo transportados diversos agentes necessaacuterios agrave corrosatildeo ao accedilo CO2 aacutegua sulfatos cloretos
Devido agrave sua constituiccedilatildeo e caracteriacutesticas dos constituintes do betatildeo estes podem desenvolver
reaccedilotildees quiacutemicas internas originando patologias
A existecircncia de armaduras no interior do betatildeo e a deficiente proteccedilatildeo das mesmas pode
originar processos de corrosatildeo acelerados originando severas patologias que podem colocar
em causa a proacutepria estabilidade da estrutura
As patologias podem verificar-se devido a erros de projeto erros de execuccedilatildeo erros de
exploraccedilatildeo e manutenccedilatildeo O uacuteltimo erro remete essencialmente para os mecanismos
mecacircnicos fiacutesicos e quiacutemicos a que o betatildeo armado poderaacute estar exposto Este assunto seraacute
abordado com mais detalhe nesta dissertaccedilatildeo Jaacute em relaccedilatildeo aos erros de projeto e de execuccedilatildeo
estando intrinsecamente ligados agrave construccedilatildeo de estruturas novas seratildeo apenas enunciados
neste documento
Segundo um modelo proposto por Tuutti para o mecanismo de detioraccedilatildeo das estruturas
satildeo identificadas principalmente duas fases distintas a iniciaccedilatildeo e a propagaccedilatildeo Na fase de
iniciaccedilatildeo a penetraccedilatildeo e alojamento das substacircncias agressivas vai aumentando ateacute valores
criacuteticos de forma pouco significativa ateacute ao iniacutecio da fase de propagaccedilatildeo Na fase de
propagaccedilatildeo segundo o modelo de Tuutti a evoluccedilatildeo eacute idecircntica a um crescimento exponencial
ao longo da vida uacutetil da estrutura exemplificado pelo graacutefico apresentado na figura seguinte
48
Figura 4-1 Modelo de Tuutti evoluccedilatildeo dos niacuteveis de deterioraccedilatildeo ao longo da vida uacutetil de
uma estrutura (Concrete Institute of Australia 2015)
Segundo Tuutti os instantes representados no graacutefico da Figura 4-1 correspondem agraves
diferentes condiccedilotildees de deterioraccedilatildeo que ocorrem na fase de propagaccedilatildeo
Instante T0 Iniacutecio da corrosatildeo das armaduras
Instante T1 Ocorrecircncia da propagaccedilatildeo da corrosatildeo
Instante T2 Niacutevel de corrosatildeo elevado
42 Erros de projeto
Geralmente os erros de projeto estrutural mais recorrentes e significativos satildeo
Falta de detalhes nos projetos
Erros de dimensionamento
Falta de compatibilidade entre os vaacuterios projetos de especialidade
Deficiente avaliaccedilatildeo das accedilotildees e esforccedilos impostos nomeadamente o efeito teacutermico
Ausecircncia de pormenorizaccedilatildeo adequada do recobrimento e das armaduras
Deficiecircncia avaliaccedilatildeo da agressividade da classe de exposiccedilatildeo
Especificaccedilotildees inadequadas dos materiais
Deficiente avaliaccedilatildeo do controlo de deformaccedilatildeo fendilhacatildeo
Deficiente avaliaccedilatildeo na drenagem e impermeabilizaccedilatildeo
49 Tiago Pais Boto
43 Deficiente execuccedilatildeo
Jaacute na fase de execuccedilatildeo das estruturas de betatildeo armado os erros mais comuns geralmente
satildeo
Falta de rigor e controlo tecnoloacutegico
Erro de interpretaccedilatildeo de projetos
Armaduras mal posicionadas
Deslocamentos das cofragens
Descofragem prematura
Ausecircncia de espaccediladores para garantir recobrimentos
Deficiente vibraccedilatildeo do betatildeo
Segregaccedilatildeo do betatildeo
Falta de fiscalizaccedilatildeo
Juntas de dilataccedilatildeo mal posicionadas ou mesmo ausecircncia das mesmas
Escolha de materiais inadequados ou sem homologaccedilatildeo e marcaccedilatildeo CE
Abatimentos das superfiacutecies de betonagem
44 Erros de Exploraccedilatildeo Manutenccedilatildeo
Como referido anteriormente os erros de exploraccedilatildeomanutenccedilatildeo satildeo remetidos para
os principais mecanismos mecacircnicos fiacutesicos e quiacutemicos a que o betatildeo armado poderaacute estar
exposto
441 Mecanismos Mecacircnicos
Cristalizaccedilatildeo dos sais
A cristalizaccedilatildeo dos sais acontece na passagem da situaccedilatildeo de natildeo saturaccedilatildeo para a de
saturaccedilatildeo ou sobressaturaccedilatildeo e acontece na circunstacircncia de abaixamento da temperatura
evaporaccedilatildeo ou por acreacutescimo de sal Comeccedilam-se entatildeo a formar sais cristalizaccedilatildeo nos espaccedilos
porosos do betatildeo exercendo deste modo uma pressatildeo de nas paredes capilares do betatildeo (Viacutetor
Coias 2006)
Retraccedilatildeo (secagem por evaporaccedilatildeo quiacutemica e teacutermica)
O efeito da retraccedilatildeo do betatildeo seja ela secagem por evaporaccedilatildeo retraccedilatildeo plaacutestica ou por
efeito teacutermico origina uma diminuiccedilatildeo no volume das peccedilas de betatildeo Por consequecircncia pode
originar tensotildees de traccedilatildeo no betatildeo e se estes esforccedilos natildeo forem libertados por exemplo
atraveacutes de juntas de dilataccedilatildeo Quando as tensotildees de traccedilatildeo forem superiores agrave resistecircncia do
betatildeo agrave traccedilatildeo surge o aparecimento de fendas
A retraccedilatildeo por secagem acontece devido agrave evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua presente nos
poros capilares que natildeo foi usada no processo de hidrataccedilatildeo do cimento Este processo sendo
50
lento pode demorar anos ateacute se evidenciarem as primeiras patologias em elementos estruturais
espessos
A retraccedilatildeo quiacutemica tambeacutem designada por endoacutegena ou autogeacutenea ocorre devido agrave
evoluccedilatildeo quiacutemica resultante da hidrataccedilatildeo da pasta de cimento Este processo pode ocorrer
mesmo sem trocas de aacutegua quando o betatildeo tem uma idade jovem e provoca fendas de pequena
profundidade
Por uacuteltimo a retraccedilatildeo teacutermica ocorre apoacutes um arrefecimento teacutermico ateacute atingir a
temperatura ambiente consequecircncia de uma elevaccedilatildeo preacutevia e acentuada da temperatura Uma
peccedila monoliacutetica de betatildeo sujeita a variaccedilotildees de temperatura da ordem dos 40ordmC ou 50ordmC sofre
uma deformaccedilatildeo de alguns deacutecimos de miliacutemetros por cada metro de comprimento Os efeitos
deste alongamento e encurtamento satildeo despreziacuteveis se a peccedila dilatar livremente mas surgem
tensotildees internas se estiver rigidamente confinada (Viacutetor Coias 2006)
Abrasatildeo
Esta caracteriza-se essencialmente por accedilotildees repetidas de fricccedilatildeo ou impacto repetido
Eacute um mecanismo de deterioraccedilatildeo no betatildeo importante para estruturas em que estejam em
contato com a aacutegua em escoamento em especial quando esta arraste detritos e areias A erosatildeo
pode desenvolver-se rapidamente assim que a camada superficial do betatildeo desaparecer (Rui
Ferreira 2000)
Cavitaccedilatildeo
A cavitaccedilatildeo acontece devido aacute formaccedilatildeo de bolhas de vapor provocada por uma variaccedilatildeo
brusca da velocidade do escoamento ou diminuiccedilatildeo de pressatildeo na aacutegua que por sua vez
quando atingem zonas de pressatildeo normal rebentam Esta accedilatildeo hidrodinacircmica ganha
preponderacircncia apenas em estruturas total ou parcialmente submersas
Variaccedilotildees de temperatura
O efeito da temperatura em estruturas de betatildeo armado pode causar enormes esforccedilos
quando natildeo existem juntas de dilataccedilatildeo As tensotildees originadas podem ser de compressatildeo ou de
traccedilatildeo consoante a variaccedilatildeo da temperatura seja positiva ou negativa respetivamente A
principal consequecircncia nas estruturas eacute a fendilhacatildeo do betatildeo que se inicia assim que as tensotildees
originadas forem superiores agrave resistecircncia de traccedilatildeo ou compressatildeo do betatildeo
Temperaturas elevadas (incecircndio)
Dependendo da temperatura do tempo de exposiccedilatildeo e da velocidade de arrefecimento
as propriedades dos materiais nomeadamente o betatildeo e o accedilo satildeo alteradas levando a um
51 Tiago Pais Boto
decreacutescimo da resistecircncia dos elementos estruturais alteraccedilatildeo na coloraccedilatildeo esfarelamento
superficial fendilhaccedilatildeo e ateacute ao proacuteprio colapso da estrutura
Segundo Rosso (1975) o ciclo caracteriacutestico de um incecircndio numa edificaccedilatildeo eacute
categorizada em trecircs fases a inicial a intermeacutedia e a final Na fase inicial verifica-se um
aumento severo da temperatura ateacute cerca dos 250-300ordmC provocando perdas da resistecircncia
mecacircnica agrave compressatildeo em cerca de 5 Quando os elementos satildeo sujeitos a temperaturas
superiores a 300ordmC a perda da resistecircncia mecacircnica agrave compressatildeo jaacute eacute bastante consideraacutevel e
agrava-se em situaccedilotildees de arrefecimento raacutepido Na entrada da segunda fase ocorre um
fenoacutemeno designado por ldquoflash overrdquo Nesta fase ocorrem os efeitos mais nocivos para as
estruturas de betatildeo armado Segundo Rosso (1975) raramente excede temperaturas de 1250-
1300ordmC Na uacuteltima fase jaacute caracterizada pela extinccedilatildeo do fogo o aspeto mais relevante eacute a
velocidade de arrefecimento Quando este eacute feito lentamente existe a possibilidade de uma
recuperaccedilatildeo da resistecircncia inicial de ateacute 90 dependendo da temperatura maacutexima atingida
(Rosso T FAUUSP 1975)
Tabela 4-1 Caracteriacutesticas do betatildeo em funccedilatildeo da temperatura (Adaptado de Rosso (1975)
Neville (1923)
Temperatura [ordmC] Cor Aspeto Visual Desempenho
lt250 Cinza Perda de resistecircncia pequena e irregular
285-300 Cinza-Rosa Fissuraccedilatildeo superficial lascamento explosivo
300 Rosa Iniacutecio de mudanccedila de cor
50-400 Rosa Reduccedilatildeo do Modulo de deformaccedilatildeo
535-550 Roxo Fissuraccedilatildeo profunda friabilidade superficial
575 Vermelho claro Destacamento dos gratildeos de quartzo
650 Cinza esbranquiccedilado Perda das propriedades mecacircnicas
790-800 Cinza esbranquiccedilado Lascamentos do recobrimento das armaduras com
exposiccedilatildeo ateacute 25 da superfiacutecie das mesmas
900 Amarelo alaranjado Superfiacutecie pulverulenta
1000 Amarelo claro Superfiacutecie pulverulenta
Ciclos de gelodegelo
O betatildeo sendo um material poroso absorve e reteacutem aacutegua nos seus poros Quando sujeito a
temperaturas negativas a aacutegua presente nos poros congela originando um aumento de volume
em cerca de 9 Se este aumento de volume for restringido geram-se tensotildees no interior do
betatildeo causando fendilhaccedilatildeo agrave superfiacutecie Por sua vez quando o processo se inverte resulta na
degradaccedilatildeo do material verificando-se escamaccedilatildeo do betatildeo Esta accedilatildeo depende da frequecircncia
dos ciclos gelodegelo da porosidade do betatildeo da classe de exposiccedilatildeo em que se encontra o
betatildeo da rapidez e duraccedilatildeo do arrefecimento e da idade do betatildeo que por sua vez eacute proporcional
agrave resistecircncia (Viacutetor Coias 2006)
52
442 Mecanismos Quiacutemicos
Reaccedilotildees alcalis-agregado
As reaccedilotildees mais importantes satildeo as aacutelcalis-siacutelica e aacutelcalis-silicatos Estas reaccedilotildees
resultam da reaccedilatildeo dos metais alcalinos presentes no betatildeo (K2O e Na2O) e os silicatos
presentes nos agregados
Os paracircmetros fundamentais que influenciam esta reaccedilatildeo satildeo a compactaccedilatildeo cura
razatildeo aacuteguacimento quantidade de agregado ativo e a quantidade de aacutelcalis no betatildeo (COSTA
A ldquoPatologia do Betatildeo Armado 2007)
Agregados Reativos + Humidade + Alcalinidade Elevada rarrRisco de Reaccedilatildeo aacutelcalis-agregado
Ataque pelos aacutecidos sais e aacuteguas puras
Atraveacutes da interaccedilatildeo da pasta de cimento com hidroacutexido de caacutelcio silicato de caacutelcio e o
aluminato de caacutelcio formam-se sais de caacutelcio soluacuteveis destruindo os poros da pasta A
agressividade dos aacutecidos depende da solubilidade dos sais de caacutelcio que satildeo originados quer
isto dizer que quanto maior eacute a solubilidade mais acelerado seraacute o ritmo de deterioraccedilatildeo
As aacuteguas puras sendo estas aacuteguas correntes contecircm um elevado poder dissolvente
dissolvem o hidroacutexido de caacutelcio originando a perda das propriedades ligantes e a decomposiccedilatildeo
da pasta de cimento Estas aacuteguas quando contecircm um teor elevado de iotildees de caacutelcio a
agressividade diminui Jaacute quando haacute a presenccedila de dioacutexido de carbono e alcalis dissolvidos a
agressividade aumenta
Ataque pelos sulfatos
A deterioraccedilatildeo eacute originada pela Formaccedilatildeo de Etringite Retardada (DEF) A origem daacute-
se no processo da reaccedilatildeo do aluminato do cimento Portland endurecido com o iatildeo sulfato
provocando uma reaccedilatildeo expansiva do betatildeo A principal causa eacute um aumento da temperatura
durante o endurecimento do betatildeo e o seu efeito eacute devido a tensotildees internas que podem
provocar a fendilhaccedilatildeo do betatildeo
As causas mais importantes desta accedilatildeo quiacutemica eacute o ambiente agressivo a que a estrutura
de betatildeo estaacute exposta e a permeabilidade do betatildeo
Accedilatildeo da aacutegua do mar
A grande quantidade de iotildees agressivos na aacutegua do mar tais como CL- SO4-- Ca++
Mg++ Na+ K+ entram em reaccedilatildeo com a pasta de cimento levando agrave deterioraccedilatildeo do betatildeo
Corrosatildeo das armaduras
O betatildeo eacute um composto com alto teor alcalino essencialmente devido agraves reaccedilotildees de
hidrataccedilatildeo dos silicatos de caacutelcio constituintes do cimento originando hidroacutexidos de caacutelcio
Em condiccedilotildees onde o pH eacute elevado proporciona agraves armaduras presentes no betatildeo um
comportamento passivo originado por uma pelicula de oacutexido de ferro ou seja uma pelicula
passivante (Politico G 2006)
53 Tiago Pais Boto
Quando a pelicula passivante do accedilo eacute destruiacuteda inicia-se o mecanismo de corrosatildeo As
armaduras funcionam como condutores eleacutetricos e o betatildeo como eletroacutelito isto quer dizer que
funciona como um condutor ioacutenico abrangendo simultaneamente as zonas anoacutedicas e
catoacutedicas A dissoluccedilatildeo do accedilo no acircnodo origina a libertaccedilatildeo de iotildees ferrosos permanecendo
um excesso de eletrotildees no accedilo e estes devido agrave diferenccedila de potencial migram para a zona
catoacutedica atraveacutes da armadura Quando reagem com a aacutegua formam-se iotildees hidroacutexidos que
migram para a zona anoacutedica (Joana Silva 2007)
As principais equaccedilotildees no processo de corrosatildeo das armaduras satildeo
Dissoluccedilatildeo do accedilo (Reaccedilatildeo Anoacutedica) 119865119890 rarr 119865119890++ + 2119890minus (41)
Reduccedilatildeo do oxigeacutenio (Reaccedilatildeo Catoacutedica) 119874221 + 1198672119874 + 2119890minus rarr 2119874119867minus (42)
Produtos da corrosatildeo 119865119890++ + 2119874119867minus rarr 119865119890(119874119867)2 (43)
ldquoNa zona anoacutedica ocorrem em geral reaccedilotildees secundaacuterias cujos produtos da corrosatildeo
podem originar aumentos de volume significativos criando no betatildeo elevadas tensotildees internas
que podem promover fenoacutemenos de fissuraccedilatildeo eou delaminaccedilatildeo do recobrimento das
armadurasrdquo (A Costa J Appleton 1999) As reaccedilotildees referidas satildeo
119865119890 + 31198672119874 rarr 119865119890(119874119867)3 + 3119867+ + 3119890minus (44)
3119865119890 + 41198672119874 rarr 11986511989031198744 + 8119867+ + 8119890minus (45)
119865119890 + 21198672119874 rarr 119865119890119874(119874119867minus) + 3119867+ + 3119890minus (46)
119865119890119874(119874119867minus) + 1198742 rarr 11986511989031198744 (47)
54
Figura 4-2Modelo simplificado do processo de corrosatildeo nas armaduras (ACosta1997)
Accedilatildeo dos cloretos
A accedilatildeo dos cloretos ocorre devido a trecircs mecanismos de transporte permeaccedilatildeo absorccedilatildeo
e difusatildeo Estes mecanismos podem ocorrer isoladamente ou em simultacircneo estando
dependentes do grau de humidade do betatildeo da presenccedila de aacutegua e do coeficiente de
permeabilidade do betatildeo Os cloretos no betatildeo armado provocam uma aceleraccedilatildeo das reaccedilotildees
anoacutedicas promovendo o processo de dissoluccedilatildeo das armaduras
De acordo com Rozenberg no mecanismo de corrosatildeo provocado pela accedilatildeo dos
cloretos o cloreto de ferro originado no acircnodo originaacuterio da combinaccedilatildeo dos iotildees de ferro e
cloretos reage com os iotildees de hidroacutexido consumindo-os e originando hidroacutexido de ferro Da
diminuiccedilatildeo dos iotildees hidroacutexido leva a uma diminuiccedilatildeo do pH do betatildeo proporcionando a
destruiccedilatildeo da peliacutecula passiva das armaduras (I M Rozenberg 2002)
2119865119890 + 6119862119897minus rarr 21198651198901198621198973minus + 4119890minus (48)
119865119890119862119897minus + 2119874119867minus rarr 119865119890(119874119867)2 + 3119862119897minus (49)
Carbonataccedilatildeo do betatildeo
Este eacute um fator de grande importacircncia na deterioraccedilatildeo das estruturas de betatildeo armado
Quanto maiores forem as percentagens de cimento Portland no betatildeo menor seraacute a
profundidade de carbonataccedilatildeo na estrutura havendo mais cal a carbonatar aumenta a
impermeabilidade agrave penetraccedilatildeo do CO2 Face ao aumento dos niacuteveis de concentraccedilatildeo de CO2
verificado nos uacuteltimos anos este mecanismo de deterioraccedilatildeo tem importacircncia significativa na
deterioraccedilatildeo das armaduras
55 Tiago Pais Boto
Figura 4-3 Evoluccedilatildeo dos niacuteveis de concentraccedilatildeo de CO2 nos uacuteltimos 50 anos
ldquoQuando o processo de corrosatildeo atinge as armaduras torna-se de extrema importacircncia
avaliar a profundidade da mesma ldquoEste processo pode ser dividido em trecircs zonas distintas a
zona carbonatada o hidroacutexido de caacutelcio jaacute foi consumida pelo dioacutexido de carbono
transformando-o em carbonato de caacutelcio (CaCO3) a zona natildeo carbonatada onde ainda natildeo
existe penetraccedilatildeo de dioacutexido de carbono e finalmente a fronteira delimitadora das duas zonas
descritas chamada frente de carbonataccedilatildeordquo (A Costa J Appleton 1999)
De acordo com a 1ordf lei de Fick e sendo este um processo de difusatildeo de dioacutexido de
carbono a corrosatildeo avanccedila em profundidade ao longo do tempo podendo entatildeo ser
representada atraveacutes de
120594 = 119870radic119905 (410)
Onde
χ - Profundidade de carbonataccedilatildeo [m]
K - Coeficiente de carbonataccedilatildeo [m s-05]
t - tempo [s]
Sendo que a constante de carbonataccedilatildeo (K) depende da razatildeo aacuteguacimento (AC) do
coeficiente de difusatildeo do CO2 no betatildeo e da quantidade presente na atmosfera do tipo e
quantidade de cimento e do teor de humidade do betatildeo relacionando as condicionantes
mencionadas da seguinte formardquo (A Costa 1997)
56
119870 = radic2119863
119886(1198621 minus 1198622) (411)
Onde
D - coeficiente de difusatildeo do CO2 no betatildeo [m2s]
a - Quantidade necessaacuteria para carbonatar uma unidade de volume de betatildeo [gm3]
1198621 - Concentraccedilatildeo de CO2 no exterior [gm3]
1198622 - Concentraccedilatildeo de CO2 na frente de carbonataccedilatildeo [gm3]
O processo da carbonataccedilatildeo do betatildeo pode ser explicado da seguinte forma
No processo de cura do betatildeo atraveacutes da hidrataccedilatildeo dos silicatos e do oacutexido de caacutelcio
(CaO) contido no cimento gera-se o hidroacutexido de caacutelcio Ca(OH)2
CaO + H2O rarr Ca(OH) (412)
O hidroacutexido de caacutelcio em contato com a atmosfera reage com o dioacutexido de carbono CO2
formando assim o carbonato de caacutelcio CaCO3 insoluacutevel Esta reaccedilatildeo eacute ainda afetada pela
humidade relativa presente na atmosfera potenciando o consumo do hidroacutexido de caacutelcio
Ca(OH)2 presente diminuindo a alcalinidade da estrutura ou seja diminuiccedilatildeo dos iacuteons OH-
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (413)
Em seguida o ataque do dioacutexido de carbono CO2 presente na aacutegua e na atmosfera sobre
o hidroacutexido de caacutelcio Ca(OH)2 e o carbonato de caacutelcio CaCO3 gera o bicarbonato de caacutelcio
Ca(HCO3)2
Ca(OH)2 + 2CO2 rarr Ca(HCO3)2 (414)
CaCO3 + CO2 + H2O rarr Ca(HCO3)2 (415)
O bicarbonato de caacutelcio Ca(HCO3)2 eacute soluacutevel na aacutegua Portanto a exposiccedilatildeo da estrutura
a ambientes com altos teores de dioacutexido de carbono potencia a degradaccedilatildeo do betatildeo ao longo
do tempo
443 Mecanismos Fiacutesicos
Os mecanismos fiacutesicos responsaacuteveis pelas patologias nas estruturas podem para melhor
enquadramento ser divididos em dois grupos accedilotildees previsiacuteveis e accedilotildees imprevisiacuteveis ou de
carater acidental Nas accedilotildees previsiacuteveis estatildeo os problemas patoloacutegicos resultantes da ausecircncia
ou inadequada manutenccedilatildeo da estrutura Por sua vez estas causas satildeo ldquofrutordquo da falta de
conhecimento teacutecnico da falta de rigor profissional e problemas econoacutemicos As accedilotildees
imprevisiacuteveis satildeo caracterizadas pela ocorrecircncia de accedilotildees acidentais e accedilotildees sem contribuiccedilatildeo
da accedilatildeo humana resultado da agressividade do meio Provocando vaacuterias deterioraccedilotildees nas
estruturas de betatildeo (enunciadas nas accedilotildees acidentais seguidamente descritas)
57 Tiago Pais Boto
Vento e Sismo
As accedilotildees do vento e sismo satildeo accedilotildees dinacircmicas nas estruturas que por vezes quando
significativas causam ataques mecacircnicos significativos
Crescimento de vegetaccedilotildees
O crescimento de vegetaccedilotildees (tais como musgos algas raiacutezes etc) quando se formam em
zonas porosas do betatildeo e fendas originam forccedilas expansivas causando ataques mecacircnicos
Acumulaccedilatildeo de sujidades ou lixos e contaminaccedilatildeo por oacuteleos e gorduras
Este tipo de contaminaccedilatildeo quando promove a criaccedilatildeo de bacteacuterias anaeroacutebicas e aeroacutebicas
causando um ataque quiacutemico da passa de cimento
Microorganismos
Os microrganismos que produzem aacutecido huacutemico causam um ataque quiacutemico aacute pasta de
cimento
58
59 Tiago Pais Boto
5 Reparaccedilatildeo e Reforccedilo de Estruturas de betatildeo armado
51 Enquadramento Geral de uma intervenccedilatildeo de reforccedilo
A decisatildeo de intervenccedilatildeo numa estrutura existente em betatildeo armado com o objetivo de
reforccedilar prende-se agrave necessidade de melhorar ou corrigir uma situaccedilatildeo deficiente de seguranccedila
estrutural independentemente dos vaacuterios estados limites sendo que habitualmente eacute relacionado
ao estado limite uacuteltimo
Uma intervenccedilatildeo sobre as accedilotildees traduz-se normalmente pela imposiccedilatildeo de restriccedilotildees agrave
utilizaccedilatildeo da estrutura Eacute o caso por exemplo do procedimento apoacutes a ocorrecircncia dum acidente
estrutural em que se aplicam regra geral de imediato restriccedilotildees de utilizaccedilatildeo do edifiacutecio ateacute
se esclarecer a situaccedilatildeo geral em que a estrutura se encontra (Joseacute Vasconcelos Paiva at all
LNEC 2006)
Satildeo igualmente consideradas accedilotildees de reparaccedilatildeo ou reforccedilo quando existe uma
redistribuiccedilatildeo de esforccedilos entre os diversos elementos estruturais quer isto dizer que neste tipo
de intervenccedilotildees natildeo eacute executada nenhuma teacutecnica de reforccedilo especiacutefica mas sim uma
intervenccedilatildeo ativa com a aplicaccedilatildeo de sistemas de forccedilas autoequilibradas
52 Aspetos teacutecnicos a considerar em situaccedilotildees de reparaccedilatildeo ou reforccedilo
estrutural
Na tabela seguinte indicam-se os principais aspetos teacutecnicos que devem ser alvo de
anaacutelise em projetos de reparaccedilatildeo ou reforccedilo (Joseacute Vasconcelos Paiva et all LNEC 2006)
60
Tabela 5-1 Aspetos teacutecnicos a considerar para situaccedilotildees de reparaccedilatildeo e reforccedilo (Joseacute
Vasconcelos Paiva et all LNEC 2006)
Seguranccedila
Estrutural
Caracteriacutesticas geomeacutetricas e propriedades dos materiais constituintes dos elementos
estruturais jaacute construiacutedos e estado de conservaccedilatildeo desses materiais
Aplicabilidade das accedilotildees das regras de combinaccedilatildeo e dos coeficientes de seguranccedila
estabelecidos para construccedilotildees novas
Periacuteodo de vida uacutetil da estrutura apoacutes a intervenccedilatildeo
Anaacutelise
Estrutural
Distribuiccedilatildeo de esforccedilos antes da intervenccedilatildeo
Distribuiccedilatildeo de esforccedilos depois da intervenccedilatildeo
Soluccedilotildees de
interligaccedilatildeo entre
elementos ou
materiais
Por colagem
Por soldadura
Por fricccedilatildeo ou atrito
Por confinamento (pressatildeo transversal)
Com ferrolhos (corte e traccedilatildeo)
Com ligadores metaacutelicos (ex parafusos pregos)
Por comportamento diferido
Dimensionamento
(definiccedilatildeo da
capacidade
resistente)
Funcionamento em serviccedilo
Resistecircncia uacuteltima
Interaccedilatildeo entre materiais novos e jaacute existentes
Funcionamento em seacuterie ou em paralelo
Tipo de esforccedilo dominante (compressatildeo traccedilatildeo flexatildeo esforccedilo transverso)
Durabilidade
Durabilidade relativa dos materiais
Coexistecircncia natildeo reativa
Resistecircncia agrave corrosatildeo e ao fogo
Resistecircncia das ligaccedilotildees agrave fadiga
53 Metodologias de intervenccedilatildeo
Embora seja difiacutecil propor uma sequecircncia de etapas adequada a todos os casos de
reparaccedilatildeoreforccedilo sugere-se a metodologia apresentada por (ACI Committee 364 1999)
61 Tiago Pais Boto
Tabela 5-2Metodologia a seguir para projeto de reparaccedilatildeoreforccedilo (ACI Committee 364
1999)
FASE A ndash AVALIACcedilAtildeO DO ESTADO DA ESTRUTURA
A1 Recolha de informaccedilatildeo
A11 Elementos de
projeto
i Peccedilas desenhadas
ii Peccedilas escritas
A12 Elementos de obra
i Telas finais
ii Registos da fiscalizaccedilatildeo
iii Livro de obra
A13 Histoacuteria da
estrutura
i Registo de alteraccedilotildees de uso da estrutura
ii Registo de anteriores intervenccedilotildees de reparaccedilatildeoreforccedilo
A14 Levantamento da
geometria da estrutura
atual
i Recolha da dimensatildeo real dos elementos estruturais
ii Verificaccedilatildeo da introduccedilatildeo supressatildeo de elementos
estruturais
iii Verificaccedilatildeo da conformidade do sistema estrutural do
projetoobra
A2 Inspeccedilatildeo da estrutura
A21 Abordagem niacutevel
1
i Registo visualizaccedilatildeo anaacutelise e eventual quantificaccedilatildeo
de defeitos visiacuteveis e potenciais nos elementos estruturais
(fendilhacatildeo deformaccedilatildeo deterioraccedilatildeo do betatildeo
deterioraccedilatildeo do accedilo etc)
A22 Abordagem niacutevel
2
i Quantificaccedilatildeo das propriedades mecacircnicas do betatildeo e do
accedilo atraveacutes de ensaios in-situ ou em laboratoacuterio
ii Quantificaccedilatildeo das anomalias registadas na abordagem
niacutevel 1 atraveacutes de ensaios in-situ ou em laboratoacuterio
FASE B ndash AVALIACcedilAtildeO DA SEGURANCcedilA DA ESTRUTURA
B11 Verificaccedilatildeo da
seguranccedila da estrutura
face agraves condiccedilotildees
iniciais de projeto
i Verificaccedilatildeo aos estados limites uacuteltimos
ii Verificaccedilatildeo aos estados limites de utilizaccedilatildeo
B12 Verificaccedilatildeo da
seguranccedila da estrutura
face agraves novas exigecircncias
de utilizaccedilatildeo
i Verificaccedilatildeo aos estados limites uacuteltimos
ii Verificaccedilatildeo aos estados limites de utilizaccedilatildeo
FASE C ndash CARACTERIZACcedilAtildeO DO TIPO E OBJECTIVOS DA INTERVENCcedilAtildeO
C1Face aos resultados
das fases A e B deveraacute
adotar-se uma das
seguintes estrateacutegias
i Natildeo intervir
ii Reparar em pequena escala
iii Reparar e eventualmente reforccedilar
iv Reforccedilar
v Demolir
FASE D ndash PROJECTO DE REPARACcedilAtildeOREFORCcedilO
62
54 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de estruturas existentes
Tendo em conta que natildeo se trata de estruturas novas a escolha do modelo de
comportamento estrutural deve ser adequada agrave realidade da estrutura possibilitando assim a
verificaccedilatildeo da seguranccedila em relaccedilatildeo aos estados limites de utilizaccedilatildeo e estados limites uacuteltimos
Deste modo a verificaccedilatildeo dos estados uacuteltimos eacute exposta pela seguinte equaccedilatildeo
119878119889 le 119877119889 (51)
O valor de caacutelculo do esforccedilo que atua na estrutura eacute caracterizado por Sd este valor
deve ser calculado tendo em consideraccedilatildeo o historial de cargas da estrutura O valor de caacutelculo
do esforccedilo resistente residual do elemento eacute caracterizado por Rd Define-se por esforccedilo
resistente residual a capacidade de resistecircncia a cargas apoacutes este ter sido sujeito ao historial de
cargas durante toda a sua vida uacutetil
Apoacutes a execuccedilatildeo das etapas definidas na metodologia de intervenccedilatildeo apresentada por
(ACI Committee 364 1999) deve-se proceder agrave modelaccedilatildeo da estrutura existente tendo em
conta as propriedades mecacircnicas dos materiais e a disposiccedilatildeo estrutural Depois eacute necessaacuterio
quantificar as accedilotildees obter os coeficientes de majoraccedilatildeo de accedilotildees e definir quais os modelos de
anaacutelise mais adequados e por fim utilizar um software de caacutelculo automaacutetico para determinar
os esforccedilos atuantes Sd
Quantificaccedilatildeo de accedilotildees Regulamento de Seguranccedila e Accedilotildees Para Estruturas de Edifiacutecios e
Pontes (RSA 1983) e Eurocoacutedigo 1 (CEN 2002)
Coeficientes de majoraccedilatildeo de accedilotildees Coeficientes de seguranccedila propostos no Boletim nordm 162
do CEB (CEB 1983)
120574prime119892 = 1375 times (120574119892 minus 01) rarr 119864119904119905119903119906119905119906119903119886119904 119889119886119899119894119891119894119888119886119889119886119904
125 times (120574119892 minus 01) rarr 119864119904119905119903119906119905119906119903119886119904 119904atilde119904 (52)
120574prime119902 = 165 times 120574119902 rarr 119864119904119905119903119906119905119906119903119886119904 119889119886119899119894119891119894119888119886119889119886119904
15 times 120574119902 rarr 119864119904119905119903119906119905119906119903119886119904 119904atilde119904 (53)
120574prime119892 = Coeficiente de majoraccedilatildeo de accedilotildees permanentes em estruturas existentes
120574prime119902= Coeficiente de majoraccedilatildeo de accedilotildees variaacuteveis em estruturas existentes
Modelos de anaacutelise
Modelo elaacutestico linear
63 Tiago Pais Boto
Modelo elaacutestico linear com redistribuiccedilatildeo de esforccedilos
Modelo plaacutestico
Modelo natildeo linear
Figura 5-1 Comportamento teoacuterico dos modelos de anaacutelise (Appleton Jamp Costa A 2011)
Onde
S= Forccedila
δ=Deformaccedilatildeo
Para a determinaccedilatildeo de esforccedilos resistentes devem ser tomadas em consideraccedilatildeo as
caracteriacutesticas mecacircnicas residuais dos elementos existentes estas podem ser determinadas a
partir dos seguintes meacutetodos (CEB 1983)
i Estimativa analiacutetica ndash realiza-se uma estimativa das propriedades mecacircnicas dos
materiais a partir de graacuteficos apresentados pelo (CEB1983)
ii Ensaio de carga ndash consiste na realizaccedilatildeo de ensaios de carga da estrutura devidamente
monitorizados
iii Estimativa empiacuterica ndash consiste na multiplicaccedilatildeo das propriedades dos materiais por
coeficientes redutores que procuram ter em conta o efeito dos danos da estrutura
existente
Conforme o meacutetodo simplificado em iii o valor das caracteriacutesticas de rigidez e
resistecircncia dos materiais pode ser adquirido a partir das seguintes expressotildees
119877119903119890119904119894119889119906119886119897=120593119877 times 119877119868119899119894119888119894119886119897 (54)
119870119903119890119904119894119889119906119886119897=120593119870 times 119870119868119899119894119888119894119886119897 (55)
Onde
119877119868119899119894119888119894119886119897 ndash Caracteriacutesticas iniciais de resistecircncia 119870119868119899119894119888119894119886119897 ndash Caracteriacutesticas iniciais de rigidez
119877119903119890119904119894119889119906119886119897 ndash Caracteriacutesticas residuais de resistecircncia
119870119903119890119904119894119889119906119886119897 ndash Caracteriacutesticas residuais de rigidez
120593119877 ndash Coeficiente empiacuterico para reduccedilatildeo de resistecircncia 120593119870 ndash Coeficiente empiacuterico para reduccedilatildeo de rigidez
64
Nas tabelas seguintes satildeo indicados os valores preconizados pelo CEB (CEB ndash Bul 162 1983)
Tabela 5-3 Coeficiente 120593119877 para danos provocados por sismos (CEB 1983)
Tipo de
Construccedilatildeo
Niacutevel de Danos
Niacutevel A Niacutevel B Niacutevel C Niacutevel C
Nova 095 075 045 015
Antiga 08 06 03 0
Niacutevel A
Fendas de flexatildeo isoladas com larguras inferiores a 1 ndash 2 mm desde que um caacutelculo simples
demonstre que estas fendas natildeo satildeo devidas a deficiecircncia da armadura para as accedilotildees de
dimensionamento mas sim devidas a efeitos localizados (juntas de construccedilatildeo restriccedilotildees
devidas a paredes divisoacuterias choques ligeiros accedilotildees teacutermicas iniciais retraccedilotildees etc)
Niacutevel B Vaacuterias fendas de flexatildeo largas ou fendas de corte diagonais isoladas com larguras inferiores a
cerca de 05 mm natildeo existindo deslocamentos residuais
Niacutevel C Fendas de corte bi-diagonais eou esmagamento localizados no betatildeo devidos a corte e
compressatildeo natildeo existindo deslocamentos residuais apreciaacuteveis ocorrecircncia de fendilhacatildeo em
noacutes de ligaccedilatildeo viga pilar
Niacutevel D Rotura do nuacutecleo de betatildeo do elemento encurvadura dos varotildees (o elemento perdeu a
continuidade mas natildeo colapsou) existindo apenas pequenos deslocamentos residuais (verticais
e horizontais) ocorrecircncia de danos severos em noacutes de ligaccedilatildeo pilar viga
Tabela 5-4 Coeficiente 120593119877 para danos provocados por incecircndios (CEB 1983)
Tipo de
Construccedilatildeo
Niacutevel de Danos
Niacutevel A Niacutevel B Niacutevel C Niacutevel C
Nova 095 080 065 04
Antiga 090 075 060 030
Niacutevel A Sem danos exceto algum descasque miacutenimo do acabamento eou do betatildeo
Niacutevel B Acabamento bastante afetado algum descasque do betatildeo microfendilhaccedilatildeo generalizada da
superfiacutecie do betatildeo e eventual cor rosada o que dependeraacute dos agregados
Niacutevel C
Arranque generalizado do acabamento descasque significativo do betatildeo e eventual cor
cinzento avermelhado esbranquiccedilado os varotildees ainda estatildeo aderentes ao betatildeo apenas um
varatildeo no caso de pilares ou ateacute 10 da armadura principal no caso de vigas e lajes tenha
encurvado
Niacutevel D
Danos severos descasque generalizado do betatildeo deixando agrave vista praticamente toda a
armadura o betatildeo possui uma cor amarelo acastanhado mais do que um varatildeo no caso de
pilares ou ateacute 50 da armadura principal no case de vigas e lajes encurvou podendo existir
distorccedilatildeo dos pilares eventuais fendas de corte com poucos miliacutemetros de largura nos pilares
65 Tiago Pais Boto
eventuais fendas de flexatildeo corte com vaacuterios miliacutemetros de largura nas vigas e lajes e
possiacuteveis flechas apreciaacuteveis
Tabela 5-5 Coeficiente 120593119877 para danos provocados pela corrosatildeo (CEB 1983)
Tipo de
Construccedilatildeo
Niacutevel de Danos
Niacutevel A Niacutevel B Niacutevel C Niacutevel C
Nova 095 08 06 035
Antiga 085 07 05 025
Niacutevel A Manchas de ferrugem alguma fendilhacatildeo longitudinal perda de secccedilatildeo de armadura
lt1
Niacutevel B Manchas de ferrugem alguma fendilhacatildeo longitudinal e transversal algum descasque do
betatildeo perda de secccedilatildeo da armadura lt5
Niacutevel C Manchas de ferrugem fendilhacatildeo extensa descasque significativo do betatildeo perda de
secccedilatildeo da armadura lt10
Niacutevel D
Manchas de ferrugem fendilhacatildeo extensa descasque do betatildeo em algumas zonas
deixando a armadura agrave vista perda de secccedilatildeo da armadura lt25 eventuais deslocamentos
residuais
Tal como acontece em estruturas novas os valores de caacutelculo das caracteriacutesticas iniciais
de resistecircncia e de rigidez satildeo obtidos pela aplicaccedilatildeo dos coeficientes de minoraccedilatildeo das
propriedades dos materiais caso exista informaccedilatildeo rigorosa acerca dos materiais utilizados
Estes coeficientes de acordo com (CEB 1983) podem ser inferiores aos utilizados no caacutelculo
de estruturas novas no entanto o CEB natildeo refere um valor para os mesmos
Para verificaccedilatildeo dos estados limites de utilizaccedilatildeo satildeo calculados os esforccedilos com
combinaccedilotildees de accedilotildees no Estado Limite de Utilizaccedilatildeo No lado da resistecircncia dos materiais as
caracteriacutesticas de resistecircncia (rigidez axial e de flexatildeo) devem ser reduzidos 20 coeficiente
120593119877 ( consultar tabelas 67 e 8 do CEB 1983) (CEB 1983)
55 Caracterizaccedilatildeo do tipo de intervenccedilatildeo
De acordo com CEB para caracterizar o do tipo de intervenccedilatildeo a utilizar define-se o
coeficiente de capacidade ɸ dado pela expressatildeo seguinte
66
Φ =119877prime119889
119878prime119889 (56)
Onde
Φ = Coeficiente de capacidade
119877prime119889 =Esforccedilo de caacutelculo residual resistente
119878prime119889 =Esforccedilo de caacutelculo atuante
A decisatildeo do tipo de intervenccedilatildeo a adotar deve ter em conta os criteacuterios baseados
apresentados na tabela seguinte sugeridos pelo CEB mas tambeacutem a importacircncia e o tipo de
utilizaccedilatildeo da estrutura
Tabela 5-6Relaccedilatildeo entre Coeficiente de Capacidade e Grau de Intervenccedilatildeo
Coeficiente de Capacidadeɸ Accedilatildeo
ɸ ge 1 Natildeo reforccedilar
067 ˂ ɸ ˂ 1 Reparar e eventualmente reforccedilar
050 ˂ ɸ ˂ 067 Reforccedilar
ɸ le 050 Demolir
56 Paracircmetros principais a considerar no dimensionamento do Reforccedilo
A par do dimensionamento para estruturas novas a filosofia dos estados limites deve
ser a mesma para o dimensionamento de reforccedilo e seguir as recomendaccedilotildees dos regulamentos
em vigor nacionais e europeus
Para materiais de reforccedilo tais como o betatildeo cofrado betatildeo projetado e accedilo o CEB
recomenda coeficientes de seguranccedila de minoraccedilatildeo (120574prime119862 e 120574prime119878) indicados nas tabelas seguintes
(CEB ndash Bul 162 1983)
Tabela 5-7 Coeficientes de minoraccedilatildeo (120574prime119862) para betatildeo cofrado em obra (CEB 1983)
Controlo de Qualidade
e Inspeccedilatildeo
Espessura Adicional
˂ 100mm ˃100mm
Acessibilidade
Baixa Normal Baixa Normal
Alto 180 165 150 150
Meacutedio 195 180 165 150
Tabela 5-8 Coeficientes de minoraccedilatildeo (120574prime119862) para betatildeo projetado (CEB 1983)
Controlo de Qualidade
e Inspeccedilatildeo
Acessibilidade
Baixa Normal
67 Tiago Pais Boto
Alto 195 180
Meacutedio 210 195
Tabela 5-9 Coeficientes de minoraccedilatildeo (120574prime119878) para Accedilo (CEB 1983)
Controlo de Qualidade
e Inspeccedilatildeo Armaduras Novas
Alto 140
Meacutedio
Em relaccedilatildeo aos restantes materiais de reforccedilo os coeficientes de minoraccedilatildeo das
propriedades dos materiais devem ser calculados em funccedilatildeo ao tipo de material e sistema de
reforccedilo aplicado de forma que se mobilizem tensotildees mais baixas compatiacuteveis com a
transmissatildeo de esforccedilos (Ripper 2005)
Jaacute a determinaccedilatildeo dos esforccedilos resistentes das estruturas em betatildeo armado reforccedilada
pode ser realizada atraveacutes de
i Meacutetodos numeacutericos que recorrem agrave simulaccedilatildeo das tensotildees iniciais dos materiais
existentes
ii Meacutetodos numeacutericos que consideram a transferecircncia de tensotildees entre os materiais
existentes e os materiais de reforccedilo
iii Meacutetodos simplificados tais como o meacutetodo dos coeficientes globais
A aplicaccedilatildeo do Meacutetodo dos coeficientes globais baseia-se primeiro na determinaccedilatildeo da
resistecircncia da estrutura atraveacutes dos modelos de comportamento utilizados em estruturas de
betatildeo armado nova excluindo a existecircncia de qualquer dano e estados de tensatildeo preacutevios quer
isto dizer antes de qualquer aplicaccedilatildeo de teacutecnica de reforccedilo Ri Em seguida aplica-se um
coeficiente redutor de monolitismo 120574nR Este representa a imperfeiccedilatildeo da ligaccedilatildeo entre o
reforccedilo e a estrutura existente e supotildee que a estrutura apoacutes o reforccedilo deixa de funcionar como
uma estrutura monoliacutetica O valor eacute definido consoante o tipo de reforccedilo sendo este
responsabilidade do projetista
119877119903 = 120574119899119877 times 119877119894 (57)
119877119903 = Resistecircncia da estrutura apoacutes reforccedilo
120574119899119877 = Coeficiente de monolitismo
68
119877119894 = Resistecircncia da estrutura supondo que eacute nova
A verificaccedilatildeo das tensotildees de corte e as tensotildees normais entre o material de reforccedilo e a
estrutura existente devem ser alvo de anaacutelise neste tipo de projetos
120591119878119889 le 120591119877119889 (58)
120590119878119889 le 120590119877119889 (59)
120591119878119889 = Tensatildeo de corte aplicada
120591119877119889 = Tensatildeo de corte resistente
120590119878119889 = Tensatildeo normal aplicada
120590119877119889 = Tensatildeo normal resistente
57 Mecanismos de transferecircncia de tensotildees de acordo com CEB Nordm162
Nos projetos de reforccedilo o mecanismo de transferecircncia de tensotildees eacute fundamental para que a
estrutura apoacutes o reforccedilo seja o mais monoliacutetica possiacutevel Ou seja o material de reforccedilo e
existente natildeo tenha comportamentos muito independentes tornando-se mais previsiacutevel o seu
comportamento
571 Transferecircncia de tensotildees atraveacutes de compressatildeo direta betatildeo sobre betatildeo
Sendo a compressatildeo a melhor opccedilatildeo para transferir tensotildees entre betatildeobetatildeo devem-se
garantir alguns preacute-requisitos para se conseguir uma ligaccedilatildeo satisfatoacuteria Eacute necessaacuterio limpar a
superfiacutecies de ligaccedilatildeo assegurar uma boa rugosidade e saturar a superfiacutecie com aacutegua pelo
menos 6 horas antes de aplicar o betatildeo novo O novo betatildeo deve ser bem compactado
Geralmente ocorrem deformaccedilotildees devido agraves imperfeiccedilotildees de compactaccedilatildeo e de
confinamento Para minimizar estas deformaccedilotildees eacute necessaacuterio criar uma espessura miacutenima de
betatildeo entre as interfaces Assim esta nova espessura de betatildeo pode apresentar um moacutedulo de
elasticidade inferior comparativamente ao moacutedulo de elasticidade do conjunto
∆119871 =120590
119864times 119871 times (1 +
1198710divide119871
1198640divide119864) times 120585 (510)
Onde
ΔL = Variaccedilatildeo de Comprimento
σ = Tensatildeo no betatildeo
E = Moacutedulo de Elasticidade do betatildeo
L = Comprimento da Ligaccedilatildeo
ξ = Fator de Correccedilatildeo (depende da compactaccedilatildeo da fluidez e das adiccedilotildees presentes no betatildeo)
69 Tiago Pais Boto
572 Transferecircncia de tensotildees atraveacutes de adesatildeo betatildeobetatildeo
A ligaccedilatildeo da interface efetuada atraveacutes da adesatildeo eacute influenciada pela rugosidade e
tratamento das superfiacutecies de ligaccedilatildeo pelo meacutetodo usado na colocaccedilatildeo do betatildeo novo e pela
utilizaccedilatildeo de agentes quiacutemicos de ligaccedilatildeo ou betatildeo especial Fatores como a diferenccedila de idade
entre o betatildeo novo e velho a resistecircncia retraccedilatildeo e fluecircncia do betatildeo novo natildeo influenciam a
adesatildeo entre as superfiacutecies
Em relaccedilatildeo agrave rugosidade das superfiacutecies um estudo conduzido por F Daschner (1976)
aponta essencialmente para trecircs as principais condiccedilotildees de rugosidade (ver Tabela 5-10)
Tabela 5-10Forccedila de Adesatildeo consoante a interface de ligaccedilatildeo
Condiccedilotildees de Interface Forccedila da Adesatildeo (Nmmsup2)
Suave ou liso 10
Jato de Areia 17
Dente de Serra 19
Em 1977 K Steinwede investigou a influecircncia de vaacuterios agentes na ligaccedilatildeo entre betatildeo
velho e betatildeo novo Consegue-se obter valores de adesatildeo entre 80 a 100 da resistecircncia aacute
traccedilatildeo do betatildeo antigo quando a ligaccedilatildeo eacute efetuada com argamassas com poliacutemeros
modificados argamassas com resinas ou betatildeo projetado
Em relaccedilatildeo ao meacutetodo usado para aplicaccedilatildeo do betatildeo novo quando eacute aplicado a teacutecnica
de projeccedilatildeo ou pulverizaccedilatildeo obtecircm-se resultados mais satisfatoacuterios uma vez que a forccedila de
impacto faz com que sejam preenchidos mais poros e vazios no betatildeo existente O resultado
final da ligaccedilatildeo permite que a estrutura seja tratada como uma estrutura monoliacutetica
573 Transferecircncia de tensotildees atraveacutes de fricccedilatildeo betatildeobetatildeo
A quantidade da transferecircncia de tensotildees que se exercem atraveacutes da fricccedilatildeo depende de
vaacuterios fatores tais como
a) Tamanho e forma dos agregados presentes na interface do betatildeo
Estes fatores satildeo importantes para se obter um coeficiente de fricccedilatildeo maior Agregados
com maiores dimensotildees e arestas angulares mais iacutengremes satildeo melhores para aumentar o atrito
120583 = 120591119877 divide 120590119873 (511)
Onde
micro = Coeficiente de Fricccedilatildeo
70
120591119877 = Tensatildeo de Corte
120590119873 = Tensatildeo Normal
b) Rugosidade da superfiacutecie
A rugosidade pode ser classificada como micro-rugosidade ou como macro-rogusidade
neste caso pode-se considerar como macro rugosidade Esta seraacute maior quanto maior o
coeficiente de fricccedilatildeo e quanto maior aacuterea de contacto
Figura 5-2 Tensatildeo de corte em funccedilatildeo da tensatildeo normal em superfiacutecie de betatildeo tratada
com jacto de areia (CEB Bulletin drsquoinformation nordm1621983)
c) Tensatildeo normal de compressatildeo (120590119873) aplicada externamente
A tensatildeo normal de compressatildeo determina a forccedila de compressatildeo a que os agregados
da superfiacutecie estatildeo sujeitos Valores elevados da tensatildeo normal de compressatildeo originam
elevadas rigidez ao corte e diminui a probabilidade de rotura por deslizamento Este aumento eacute
mais evidenciado quando se tratam de superfiacutecies lisas quando as superfiacutecies satildeo mais aacutesperas
o aumento da tensatildeo normal eacute significativo apenas quando as forccedilas de corte satildeo baixas
574 Transferecircncia de tensotildees de compressatildeo atraveacutes camadas de resina
Embora a distribuiccedilatildeo de tensotildees que atua numa camada fina de resina natildeo seja
uniforme esta forccedila de ligaccedilatildeo entre interfaces eacute proporcional agrave aacuterea de superfiacutecie quer seja
betatildeobetatildeo ou betatildeoaccedilo As resinas satildeo caracterizadas pela sua elevada resistecircncia mecacircnica
embora o seu moacutedulo de elasticidade seja consideravelmente menor quando comparado com o
betatildeo A superfiacutecie onde se vai estabelecer a ligaccedilatildeo deve ter uma rugosidade natildeo muito
acentuada de maneira que a peliacutecula de resina natildeo sofra descontinuidades Embora a ligaccedilatildeo
71 Tiago Pais Boto
mecacircnica diminua nas superfiacutecies menos rugosas a ligaccedilatildeo quiacutemica providenciada pela resina
garante que em esforccedilos de flexatildeo ou de corte a rotura acontece no betatildeo
Uma ligaccedilatildeo efetuada com recurso a resinas epoxy ou polyester soacute eacute eficaz garantindo
a transferecircncia de tensotildees quando as interfaces estatildeo completamente secas qualquer presenccedila
de humidade vai influenciar drasticamente a capacidade de adesatildeo das mesmas (CEB Bulletin
drsquoinformation nordm162 1983)
Resumidamente as caracteriacutesticas mecacircnicas responsaacuteveis pela transferecircncia de tensotildees atraveacutes
da camada de resina satildeo
Compressatildeo Uma transferecircncia de tensotildees atraveacutes da compressatildeo eacute conseguida quando
as tensotildees satildeo perpendiculares
Traccedilatildeo A resistecircncia agrave traccedilatildeo com camadas de resina satildeo muitas vezes superiores agrave
resistecircncia do betatildeo agrave traccedilatildeo como jaacute foi dito anteriormente Geralmente quando existe
uma rotura no sistema esta daacute-se no betatildeo e natildeo na resina Esta resistecircncia depende
muito da espessura da camada de resina
Figura 5-3 Espessura da camada de resina e correspondente resistecircncia agrave traccedilatildeo (CEB
Bulletin drsquoinformation nordm162 1983)
Tensatildeo tangencial A resistecircncia ao corte da resina maacutexima eacute mobilizada quando as
superfiacutecies estatildeo secas e os coeficientes de fricccedilatildeo (micro) satildeo baixos com micro rugosidade
inferiores a 002mm
72
Figura 5-4Tensatildeo de corte em funccedilatildeo do deslizamento para vaacuterias espessuras de chapa de accedilo
coladas (CEB Bulletin drsquoinformation nordm162 1983)
575 Transferecircncia de forccedilas das armaduras de reforccedilo para armaduras de reforccedilo ou
armaduras existentes
A transferecircncia de forccedilas eacute feita de uma armadura atraveacutes da ligaccedilatildeo ao betatildeo envolvente
para as outras armaduras Dentro de betatildeo estas forccedilas podem gerar tensotildees de corte elevadas
Quando se utilizam varotildees de accedilo com diacircmetro inferior a 12mm eacute aconselhaacutevel a natildeo se
deixarem as extremidades livres dos varotildees alinhadas
Figura 5-5 Transferecircncia de forccedilas atraveacutes das armaduras de reforccedilo (CED 2015)
Este tipo de transferecircncias de tensotildees tambeacutem pode ser efetuado atraveacutes de ligaccedilotildees
soldadas entre os varotildees de reforccedilo
73 Tiago Pais Boto
Seja qual o tipo de mecanismo de transferecircncia de tensotildees de accedilo para accedilo o uso de
estribos (ou mais geral reforccedilo transversal) na zona de ligaccedilatildeo eacute essencial para o equiliacutebrio de
forccedilas e para aumentar a rigidez do reforccedilo
58 Principais Teacutecnicas de reparaccedilatildeo e reforccedilo estrutural
Quando eacute necessaacuterio reparar e reforccedilar uma estrutura de betatildeo armado torna-se
importante escolher as teacutecnicas mais apropriadas ao caso em estudo minimizando o niacutevel de
intrusatildeo e otimizando a durabilidade e eficiecircncia Desta maneira a escolha da metodologia deve
passar por uma minuciosa anaacutelise das causas e extensatildeo das patologias caracteriacutesticas da
estrutura condicionamentos teacutecnico sociais designo da vida uacutetil funcionalidade e viabilidade
econoacutemica
Satildeo muitas as teacutecnicas jaacute desenvolvidas a enumeraccedilatildeo e descriccedilatildeo de todas as teacutecnicas
possiacuteveis natildeo se enquadra no acircmbito definido para esta dissertaccedilatildeo pelo que se optou por referir
apenas as mais utilizadas e avanccediladas tecnologicamente
581 Meacutetodos de proteccedilatildeoreparaccedilatildeo eletroquiacutemica
Estes meacutetodos tecircm como principio alterar os potenciais das armaduras com recurso agrave
aplicaccedilatildeo de um campo eleacutetrico permitindo a restauraccedilatildeo da passividade das armaduras a
alcalinidade do betatildeo ou eliminaccedilatildeo do agente agressor parcial ou ateacute mesmo total Estes
meacutetodos aleacutem de apresentarem resultados com elevado sucesso a execuccedilatildeo causam
perturbaccedilotildees miacutenimas na funcionalidade da estrutura devido agrave diminuta amplitude das
intervenccedilotildees tais como demoliccedilotildees ou substituiccedilatildeo do betatildeo contaminado (D W Whitmore
2002)
Habitualmente usam-se as teacutecnicas
Proteccedilatildeo catoacutedica
Realcalinazaccedilatildeo
Dessalinizaccedilatildeo ou extraccedilatildeo eletroquiacutemica
Destas trecircs teacutecnicas seraacute apenas exposta a descriccedilatildeo da Proteccedilatildeo catoacutedica por ser a mais eficaz
e utilizada
5811 Proteccedilatildeo Catoacutedica
A proteccedilatildeo catoacutedica consiste genericamente na alteraccedilatildeo do potencial eleacutetrico no accedilo
para valores mais negativos Com recurso a uma fonte de corrente continua e um acircnodo
aplicado no interior do betatildeo ou agrave superfiacutecie satildeo aplicados eletrotildees agraves armaduras aumentando
assim a intensidade das reaccedilotildees catoacutedicas e diminuindo a intensidade das reaccedilotildees anoacutedicas quer
isto dizer que o accedilo passa a funcionar como caacutetodo De todos os meacutetodos eletroquiacutemicos este
eacute o uacutenico enquadrado numa norma europeia a EN 12696 2000 ldquoCathodic protection of steel in
concreterdquo Esta norma abrange a aplicaccedilatildeo de proteccedilatildeo catoacutedica em estruturas novas ou
74
existentes desde que sejam atmosfeacutericas quer isto dizer que estruturas enterradas ou submersas
natildeo satildeo abrangidas (D W Whitmore 2002)
A constituiccedilatildeo de um sistema de proteccedilatildeo catoacutedica abrange
Fonte de alimentaccedilatildeo externa
Acircnodo sistema de distribuiccedilatildeo de corrente
Caacutetodo (armaduras)
Fio eleacutetricos de ligaccedilatildeo para o fecho do sistema
Sensores de controlo e monitorizaccedilatildeo
Existem dois tipos de acircnodos os acircnodos inertes utilizados em sistemas de corrente
imposta e acircnodos galvacircnicos ou de sacrifiacutecio Ambos os tipos de acircnodos podem ser aplicados
de uma forma isoladainterna ou distribuiacuteda ao longo da estrutura Os acircnodos inertes satildeo
consumidos ao longo do tempo necessitando de uma corrente contiacutenua denominando-se
proteccedilatildeo catoacutedica por corrente imposta ou impressa estes sistemas satildeo os mais usados porque
proporcionam uma distribuiccedilatildeo de corrente mais ampla possibilitando que a proteccedilatildeo catoacutedica
atinga uma aacuterea maior Tem ainda a vantagem de alterar a intensidade de corrente transmitida
possibilitando compensar alteraccedilotildees de potencial (D W Whitmore 2002) Jaacute relativamente aos
acircnodos galvacircnicos ou sacrificiais estes satildeo menos dispendiosos e de aplicaccedilatildeo mais simples
quando aplicados na altura da construccedilatildeo da estrutura O natildeo recurso de uma fonte de energia
externa anula o perigo de interaccedilatildeo com outras estruturas em redor No entanto apresentam
algumas desvantagens que podem inviabilizar a sua escolha tais como a dificuldade de
controlar o sistema devido agrave impossibilidade de monitorizaccedilatildeo assim como o tempo de serviccedilo
uacutetil relativamente curto Para garantir um correto funcionamento da proteccedilatildeo catoacutedica eacute
necessaacuterio compreender a seacuterie galvacircnica esta eacute constituiacuteda por uma lista de metais ordenados
pelo seu niacutevel de oxidaccedilatildeo ou seja a suscetibilidade de corrosatildeo quando inseridos no eletroliacutetico
(A V Moreno et all 2007)
Tabela 5-11 Seacuterie galvacircnica dos materiais
Metal Potencial de Eleacutetrodo (volt)
Menos Nobres
Magneacutesio -2340
Anoacutedicos
Alumiacutenio -1670
Zinco -0762
Cromo -0710
Ferro -0440
Caacutedmio -0402
Niacutequel -0250
Estanho -0136
Chumbo -0126
Mais Nobres Cobre 0345
Catoacutedicos Prata 0800
Ouro 1680
75 Tiago Pais Boto
Quanto mais afastado estiver o material do acircnodo na seacuterie galvacircnica relativamente ao accedilo das
armaduras maior seraacute a diferenccedila de potencial entre estes logo o sistema de proteccedilatildeo seraacute
mais eficaz (Electrical Engineering Cathodic Protection 2004)
Figura 5-6Esquema de proteccedilatildeo catoacutedica por corrente imposta com recurso a acircnodo inerte
distribuiacutedo (adaptado de G Kakuba 2005)
Figura 5-7Esquema de proteccedilatildeo catoacutedica por corrente imposta com recurso a acircnodos internos
(adaptado de G Kakuba 2005)
76
Figura 5-8 Esquema de proteccedilatildeo catoacutedica com recurso a acircnodos de sacrifiacutecio sem
necessidade de fonte de corrente contiacutenua (adaptado de G Kakuba 2005)
Os acircnodos internos possibilitam uma proteccedilatildeo mais eficaz possibilitando a distribuiccedilatildeo
em nuacutemero e espaccedilamento conforme a densidade da armadura existente e em zonas com
requisitos de proteccedilatildeo elevados Acresce ainda a vantagem de poderem ser utilizados em
elementos com recobrimento pequeno (Joana Silva 2007) Este tipo de aplicaccedilatildeo apresenta
alguns inconvenientes tais como a possibilidade de ocorrecircncia de curto-circuito caso o acircnodo
toque nas armaduras Quando se utiliza corrente imposta a diferenccedila de potencial pode gerar
gaacutes no interior da estrutura o que leva agrave necessidade de criar um sistema de ventilaccedilatildeo (D W
Whitmore 2002)
Atualmente satildeo comercializados vaacuterios tipos de acircnodos em funccedilatildeo do material de
fabrico desta forma torna-se essencial conhecer as suas propriedades mecacircnicas e fiacutesicas
assim como a classe de exposiccedilatildeo ambiental onde vatildeo ser utilizados
Os principais materiais dos acircnodos para sistemas de corrente imposta satildeo
Malhas de titacircnio
Estas malhas de titacircnio satildeo as mais utilizadas em sistemas com acircnodos de corrente
imposta tecircm cerca de 1 a 2 mm de espessura Satildeo revestidas com oacutexidos de metais nobres
(MMO-mixed metal oxides) em forma tubular varatildeo ou fio e tecircm um periacuteodo de vida uacutetil
superior a 25 anos (ZLoureccedilo 2007) Satildeo fabricadas com tamanhos diferentes de aberturas
proporcionando a distribuiccedilatildeo de diferentes densidades de corrente suportando uma densidade
maacutexima de aproximadamente 100 mAm2
(Joana Silva 2007)
77 Tiago Pais Boto
Figura 5-9Malha de titacircnio (Global Sources 2015)
Fitas de malha de titacircnio
As fitas de malha de titacircnio tecircm geralmente 10 a 20 mm de largura satildeo tambeacutem
revestidas com oacutexidos de metais nobres (MMO) Satildeo fabricadas com vaacuterias espessuras
suportando densidades de corrente entre 3 e 6 mAm linear e tecircm a vantagem dos problemas de
delaminaccedilatildeo do betatildeo serem mais baixos Em termos de vida uacutetil anda na ordem dos 40 anos
(ZLoureccedilo 2007)
Figura 5-10 Fita de malha de titacircnio (Chemical Newtech 2015)
Acircnodos enterrados de titacircnio ativado ferro e grafite
Este tipo de acircnodos tem como constituiccedilatildeo um revestimento com oacutexidos de metais
nobres Os primeiros acircnodos eram constituiacutedos por ferro e accedilo mas como o consumo destes era
muito elevado foram substituiacutedos por acircnodos de grafite cuja taxa de consumo era inferior
dominando o mercado ateacute meados dos anos 70 (Public Works Technical Bulletin 2002) Os
acircnodos com grafite satildeo envoltos em uma composiccedilatildeo de carbono evitando assim um consumo
do acircnodo natildeo uniforme (Electrical Engineering Cathodic Protection 2004) Eacute importante
salientar que a diferenccedila de potencial entre a grafite e o accedilo eacute de 1 Volt atuando a grafite como
caacutetodo Os acircnodos mais eficientes satildeo os de titacircnio apesar do custo mais elevado
78
comparativamente com as outras tipologias Estes satildeo estaacuteveis em qualquer exposiccedilatildeo
ambiental devido ao revestimento com oacutexidos de metais nobres promovem o aumento de vida
uacutetil normalmente na ordem dos 15 a 20 anos ldquoOs acircnodos enterrados de corrente impressa satildeo
aplicados em aberturas no solo sendo posteriormente ligados por fios condutores ao poacutelo
positivo do retificador estabelecendo-se assim as ligaccedilotildees anoacutedicas Agrave semelhanccedila dos sistemas
de proteccedilatildeo catoacutedica jaacute apresentados a promoccedilatildeo das ligaccedilotildees catoacutedicas eacute efetuada atraveacutes da
ligaccedilatildeo das armaduras ao poacutelo negativo da fonte de correnterdquo (Joana Silva 2007)
Figura 5-11 Acircnodo de titacircnio ativado (Global Sources 2015)
Revestimentos ou tintas orgacircnicas condutoras
As tintas condutoras contecircm na sua composiccedilatildeo materiais de elevada condutibilidade
eleacutetrica tais como a grafite e o carbono Este tipo de acircnodos tem a vantagem de serem de
aplicaccedilatildeo muito simples em qualquer tipo de superfiacutecie e natildeo precisam de um revestimento de
proteccedilatildeo No entanto o sistema facilmente entra em curto-circuito em ambientes com
exposiccedilatildeo agrave chuva ou por contacto com a armadura exposta (Joana Silva 2007)
Figura 5-12 Aplicaccedilatildeo de tinta orgacircnica condutora (CONREHAB Cathodic protection 2015)
79 Tiago Pais Boto
Os principais materiais dos acircnodos sacrificiais ou galvacircnicos satildeo
Acircnodos enterrados de zinco alumiacutenio e magneacutesio
Estes acircnodos funcionam muito bem em sistemas de proteccedilatildeo catoacutedica em estruturas
enterradas porque fornecem correntes mais elevadas comparativamente com os outros acircnodos
sacrificiais Estes acircnodos vecircm promovidos de um fio metaacutelico para posteriormente ser ligado
agraves armaduras atraveacutes de solda geralmente satildeo envolvidos em papel para a proteccedilatildeo dos
mesmos A colocaccedilatildeo dos acircnodos deve ser colocada a um agrave distacircncia miacutenima de 1 metro da
estrutura a proteger (Electrical Engineering Cathodic Protection 2004)
Figura 5-13 Acircnodo enterrado de magneacutesio (AEGION 2015)
Acircnodos adesivos
Esta tipologia de acircnodo consiste em chapas de zinco com espessura de cerca de 025
mm que satildeo aplicadas na superfiacutecie da estrutura a proteger com o auxiacutelio de um adesivo
condutor designado por hydrogel Este tecircm a vantagem de manterem permanentemente o
contato entre o acircnodo e o betatildeo funcionando o hydrogel como um segundo eletroliacutetico (Jianhai
Qiu 2002)
Figura 5-14Sistema de acircnodo adesivo de zinco (Jianhai Qiu 2002)
80
Sistemas com nuacutecleos de zinco
A maior parte destes sistemas eacute constituiacuteda por nuacutecleos de zinco envoltos em
argamassas altamente alcalinas para promoverem a corrosatildeo do zinco O zinco ocupa a posiccedilatildeo
na serie galvacircnica do metal que corroacutei mais facilmente logo o risco de corrosatildeo nas armaduras
eacute quase nulo A aplicaccedilatildeo deste sistema eacute feita com a ligaccedilatildeo direta as armaduras atraveacutes de fios
de accedilo que transmitem a corrente galvacircnica Eacute aconselhado a aplicaccedilatildeo de uma camada de betatildeo
a cobrir o acircnodo O tempo de vida uacutetil natildeo chega aos 20 anos dependendo muito das condiccedilotildees
do betatildeo e das caracteriacutesticas do acircnodo (E Gilinsky 2006)
Figura 5-15Acircnodo de zinco envolvido em argamassa de elevada porosidade (CCASMI
Corrosion Services 2015)
Malhas de zinco
As malhas de zinco podem ser aplicadas em pilares de diversas formas devido agrave baixa
complexidade do sistema apresentam uma vida uacutetil de serviccedilo superior a 40 anos e natildeo
necessitam de manutenccedilatildeo Os espaccedilos vazios entre a superfiacutecie de betatildeo e a malha devem ser
preenchidos por uma argamassa cimentiacutecia (S F Daily 2007)
Figura 5-16Sistema de proteccedilatildeo catoacutedica com malha de zinco (FOSROC 2015)
81 Tiago Pais Boto
Metais projetados
Neste tipo de sistema a aplicaccedilatildeo deve ser feita diretamente nas armaduras da estrutura
sem aplicaccedilatildeo de camada de recobrimento apoacutes a remoccedilatildeo do betatildeo deteriorado Em zonas onde
o betatildeo estaacute relativamente seco a corrente proporcionada pelo zinco vai diminuindo ao longo
do tempo como recurso recorre-se a uma combinaccedilatildeo dos metais alumiacutenio zinco e iacutendio de
modo a melhorar a eficiecircncia do sistema ( S F Daily 2007)
Figura 5-17Aplicaccedilatildeo de metais por projeccedilatildeo em estrutura de betatildeo armado (Structural
Technologies 2015)
Os processos de proteccedilatildeo catoacutedica por corrente impressa carecem de uma continuidade
eleacutetrica entre o betatildeo e a armadura logo quanto maior for a resistividade eleacutetrica do betatildeo menor
seraacute a intensidade de corrente necessaacuteria A contaminaccedilatildeo por cloretos estaacute associada a grandes
niacuteveis de humidade aumentando a resistividade eleacutetrica Comparativamente nos casos de
carbonataccedilatildeo do betatildeo a resistividade eleacutetrica eacute muito mais reduzida
Figura 5-18 Diagrama de Pourbaix para Fe-H2O a 25ordmC (SJSU2015)
82
Entenda-se por resistividade a propriedade dos materiais que quantifica a relaccedilatildeo que
existe entre o campo eleacutetrico aplicado e densidade de corrente que percorre a unidade de volume
desse material (JM Miranda et all)
Das desvantagens que o meacutetodo de proteccedilatildeo catoacutedica com corrente impressa destaca-
se o risco de o accedilo sob a tensatildeo do campo eleacutetrico para sofrer alguma fragilizaccedilatildeo Este
fenoacutemeno eacute mais plausiacutevel de acontecer em accedilos de elevada ductilidade como eacute o caso de accedilos
de preacute-esforccedilo A causa proveacutem de valores muito elevados de potenciais negativos no accedilo
originando libertaccedilatildeo de hidrogeacutenio na interface das armaduras A perda de aderecircncia na
interface armadura-betatildeo ocorre sobretudo em varotildees de accedilo lisos Outro acontecimento
embora raro verifica-se quando a proteccedilatildeo catoacutedica nas armaduras aumenta a alcalinidade na
envolvente das armaduras podendo promover reaccedilotildees aacutelcalis-siacutelica em betotildees constituiacutedos com
agregados reativos
As intensidades de corrente que possibilitam o abrandamento ou a paragem da corrosatildeo
oscilam nos 20mAm2 de armadura A repassivaccedilatildeo das armaduras necessita de intensidades
de 20mAm2 (P Pedeferri 1998)
582 Reforccedilo de seccedilotildees com encamisamentocolagem de chapas metaacutelicas (EBR) Externally
bonded reinforcement
5821 Introduccedilatildeo
Apoacutes o sismo de 1971 em San Fernando nos Estados Unidos da Ameacuterica foi
reconhecida a necessidade de dar mais atenccedilatildeo ao reforccedilo dos elementos estruturais
nomeadamente pilares Desde entatildeo na deacutecada de 1990 muitos estudos foram conduzidos
acerca do reforccedilo de seccedilotildees estruturais nomeadamente o departamento de transportes da
Califoacuternia (CALTRAN) Esses estudos foram essencialmente em pilares de pontes com
recurso a encamisamento de chapas metaacutelicas e concluiu-se que esta opccedilatildeo de reforccedilo
proporciona um aumento da ductilidade aumento da resistecircncia ao esforccedilo transverso e maior
dissipaccedilatildeo de energia (Charlotte AC Bouvier 2003)
Este tipo de meacutetodo eacute relativamente simples consiste em colar armaduras (chapas ou
placas) agrave superfiacutecie do betatildeo por aplicaccedilatildeo de uma resina epoxy O adesivo garante a ligaccedilatildeo
entre o betatildeo e a armadura adicionada desta maneira satildeo transferidas as forccedilas da armadura
para o betatildeo por intermeacutedio de tensotildees tangenciais desenvolvidas ao longo da interface de
colagem (Juvandes 1999) Esta teacutecnica permite o reforccedilo de vigas ao esforccedilo transverso agrave
flexatildeo e o reforccedilo de pilares agrave compressatildeo simples e flexatildeo composta
A utilizaccedilatildeo de elementos metaacutelicos apresenta vaacuterias vantagens no reforccedilo e na
reparaccedilatildeo de estruturas entre as quais salientam-se os seguintes (Joseacute V Paiva et all 2006)
83 Tiago Pais Boto
Relaccedilatildeo favoraacutevel pesoresistecircncia mecacircnica
Aptidatildeo para resistir a diferentes tipos de solicitaccedilotildees
Capacidade de adaptaccedilatildeo aos espaccedilos existentes
Elevado grau de prefabricaccedilatildeo que permite a realizaccedilatildeo de operaccedilotildees de montagem
relativamente limpa e assegura a entrada imediata ldquoem serviccedilordquo da nova estrutura
Rapidez e facilidade de execuccedilatildeo
Diminuta alteraccedilatildeo nas dimensotildees arquitetoacutenicas
Natildeo requer matildeo-de-obra especializada
Em relaccedilatildeo as desvantagens as principais satildeo
Vulnerabilidade da estrutura agrave corrosatildeo e ao incendio
Manuseamento das chapas metaacutelicas devido ao seu peso
Limitaccedilatildeo das dimensotildees das chapas metaacutelicas
A solidarizaccedilatildeo do reforccedilo com o material existente eacute por vezes feita atraveacutes de
transmissatildeo de tensotildees tangenciais Deste modo para um melhor aproveitamento do reforccedilo eacute
aconselhaacutevel o uso de teacutecnicas de colagem ou buchas autoexpansiacuteveis
5822 Descriccedilatildeo da teacutecnica
O princiacutepio por traacutes desta teacutecnica eacute o encamisamento de accedilo atuar como um
confinamento passivo de reforccedilo Este encamisamento vai impedir dilataccedilotildees do betatildeo havendo
uma compressatildeo lateral a resistecircncia agrave compressatildeo eacute aumentada assim como a resistecircncia ao
corte e a ductilidade do elemento
Os elementos utilizados satildeo geralmente chapas de accedilo ou perfis metaacutelicos colados com
resinas eacutepoxy podendo ainda ser complementada com buchas metaacutelicas
Para pilares circulares o meacutetodo utiliza duas secccedilotildees semicirculares onde satildeo unidas
atraveacutes de soldadura ao longo de toda a altura do revestimento Eacute deixado um espaccedilo
aproximadamente de 2 centiacutemetros entre o pilar e o revestimento para este ser preenchido com
argamassa possibilitando uma boa ligaccedilatildeo entre os materiais e assim criar um comportamento
monoliacutetico entre os mesmos Um espaccedilo de cerca de 5 centiacutemetros eacute tambeacutem deixado entre a
parte superior e inferior do pilar para evitar possiacuteveis destacamentos do revestimento (Daudey
X and A Filiatrault 2000)
Para pilares retangulares o encamisamento metaacutelico pode ser feito com secccedilotildees
retangulares ou eliacutepticas No caso de um revestimento retangular o procedimento eacute semelhante
ao descrito anteriormente as chapas em forma de ldquoLrdquo satildeo solidarizados atraveacutes de soldadura
Para encamisamento com seccedilotildees eliacutepticas os espaccedilos vazios satildeo preenchidos com betatildeo em
vez de argamassa porque a quantidade a preencher eacute maior (Aboutaha RS et all 1999)
84
Figura 5-19Reforccedilo com encamisamento metaacutelico eliacuteptico para seccedilotildees retangulares
(Aboutaha RS et all 1999)
No caso das vigas de acordo com (Gomes A Appleton J) quando a ligaccedilatildeo do reforccedilo
eacute efetuado sem buchas metaacutelicas eacute recomendado a utilizaccedilatildeo de chapas com larguras inferiores
a 300mm e espessuras entre 3 e 5mm a espessura da resina deve estar entre 1 a 3mm
Figura 5-20 Dimensotildees recomendadas no reforccedilo agrave flexatildeo de uma viga em betatildeo armado
(Gomes A Appleton J1997)
85 Tiago Pais Boto
Figura 5-21 Dimensotildees recomendadas no reforccedilo ao esforccedilo transverso de uma viga em betatildeo
armado (Gomes A Appleton J)
A execuccedilatildeo de um reforccedilo com colagem de armaduras eacute composta por diversas etapas
sendo que as mais importantes satildeo
Tratamento da superfiacutecie do betatildeo
Nesta fase inicial do processo de reforccedilo eacute essencial garantir uma superfiacutecie limpa e
com rugosidade suficiente mas natildeo exagerada de modo que a espessura da resina se mantenha
entre 1 e 3mm
Tratamento das chapas (Gomes A Appleton J)
As chapas apoacutes o fabrico devem ser decapadas e protegidas com peliculas plaacutesticas para
se garantir a limpeza das mesmas ateacute aacute zona de aplicaccedilatildeo Estas devem ser protegidas com
pintura contra a corrosatildeo e accedilatildeo do fogo
Caracteriacutesticas da resina (Gomes A Appleton J)
A resina deve ser do tipo eacutepoxy com caracteriacutesticas relevantes tais como o moacutedulo de
elasticidade tensatildeo de rotura viscosidade e periacuteodo de aplicaccedilatildeo e endurecimento
5823 Pilares - resistecircncia agrave flexatildeo
Uma das vaacuterias razotildees da inadequada capacidade de resistecircncia agrave flexatildeo pode ter origem
na falta de confinamento do nuacutecleo de betatildeo que posteriormente pode provocar a rotura da
roacutetula plaacutestica vigapilar (ver Figura 5-20) As atuais praacuteticas de dimensionamento de pilares
apresentam um espaccedilamento mais reduzido da armadura de esforccedilo transverso o que aumenta
consideravelmente a resistecircncia agrave compressatildeo no nuacutecleo Quando aparecem fendas na interface
accedilo-betatildeo o encamisamento de accedilo vai proporcionar uma pressatildeo radial atraveacutes do
86
confinamento passivo Para aumentar a capacidade de resistecircncia axial do pilar por vezes
tambeacutem eacute utilizado um anel metaacutelico (hoop reinforcement)
Figura 5-22 Deformaccedilatildeo de pilares devido agrave formaccedilatildeo de roacutetulas plaacutesticas ldquoph-plastic hingesrdquo
(SCRIP academic publisher 2015)
Figura 5-23Esquematizaccedilatildeo de um encamisamento metaacutelico (Chai Y H et al 1991)
87 Tiago Pais Boto
Figura 5-24Seccedilatildeo de betatildeo confinada com anel e encamisamento metaacutelico (Attard M M
Setunge S 1996)
Ignorando a contribuiccedilatildeo do anel metaacutelico a contribuiccedilatildeo do encamisamento metaacutelico
para o aumento da tensatildeo de confinamento eacute dada pela expressatildeo seguinte (Chai Y H et al
1991)
119891119897 =2times119891119910119895times119905119895
(119863119895minus119905119895) (512)
Onde
119891119897 = Tensatildeo maacutexima de confinamento do encamisamento de accedilo
119891119910119895 = Tensatildeo limite de proporcionalidade do accedilo
119905119895 = Espessura do encamisamento
119863119895 = Diacircmetro externo do encamisamento
A resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo confinado pode ser estimada a partir da expressatildeo seguinte
(Chai Y H et al 1991)
119891prime119888119888 = 119891prime119888 times (2254radic1 +794119891prime119897119891prime119888
minus2119891prime119897119891prime119888
minus 1254 [MPa] (513)
Onde
119891prime119888119888 = Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo confinado
119891prime119888 = Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo natildeo confinado
119891prime119897 = Tensatildeo maacutexima de confinamento do encamisamento de accedilo
Para os pilares que possuem uma regiatildeo com uma emenda dos varotildees longitudinais na
base do pilar a rotura agrave flexatildeo do pilar ocorre atraveacutes de um mecanismo de deslizamento entre
as armaduras longitudinais e as armaduras de ligaccedilatildeo da base do pilar Verificando-se muitas
vezes este deslizamento antes de se atingir a maacutexima capacidade de resistecircncia agrave flexatildeo da
88
seccedilatildeo Aplicando uma pressatildeo radial com um anel metaacutelico (hoop reinforcement) vai evitar
esse deslizamento A investigaccedilatildeo tem mostrado que um coeficiente de atrito de μ=14 deve ser
garantido na interface da zona prevista de fendilhacatildeo Para garantir este coeficiente de atrito e
evitar que o accedilo do encamisamento entre em cedecircncia a extensatildeo do anel de accedilo (hoop
reinforcement) natildeo deve ultrapassar o valor de 120576119904119895 = 00015 (Daudey X and A Filiatrault
2000)
Entatildeo a espessura necessaacuteria para o encamisamento de accedilo pode ser calculada atraveacutes de
119905119895 =242119860119887times119891119910times119863119895
4times119901times119897119904times(00015119864119904119895) (514)
Onde
119905119895 = Espessura do encamisamento de accedilo
119860119887 = Aacuterea da seccedilatildeo das armaduras longitudinais
119891119910 = Tensatildeo de cedecircncia das armaduras longitudinais
119863119895 = Diacircmetro externo do encamisamento
119901 = Diacircmetro equivalente do betatildeo fissurado em torno da armadura longitudinal
119897119904 = Comprimento de emenda dos varotildees
119864119904119895 = Moacutedulo de elasticidade do accedilo de encamisamento
Resultado de vaacuterios estudos tendem a comprovar que um encamisamento retangular
fornece menos tensatildeo de confinamento na seccedilatildeo de betatildeo comparativamente ao encamisamento
circular ou eliacuteptico Por isso em casos de necessidade de incrementar resistecircncia agrave flexatildeo em
pilares aconselha-se a usar um encamisamento circular ou eliacuteptico Em casos onde o espaccedilo eacute
limitado obrigando a um confinamento retangular verificou-se que a colocaccedilatildeo de duas
ancoragens na parte superior e inferior do pilar iraacute aumentar a resistecircncia agrave flexatildeo do pilar
(Aboutaha RS et all 1999)
5824 Pilares - resistecircncia ao corte
A capacidade de resistecircncia ao corte de um pilar eacute a soma da contribuiccedilatildeo de resistecircncia
de cada um dos elementos constituintes do pilar ou seja
119881119906 = 119881119888 + 119881119904 + 119881119899 (515)
Onde
119881119906 = Resistecircncia do pilar ao esforccedilo transverso
89 Tiago Pais Boto
119881119888 = Resistecircncia do betatildeo ao corte
119881119904 = Resistecircncia das armaduras ao corte
119881119899 = Resistecircncia ao corte da contribuiccedilatildeo das cargas verticais
Para se conseguir melhorar a resistecircncia do pilar ao corte pode-se adicionar a
contribuiccedilatildeo do encamisamento de accedilo para resistir ao corte calculada a partir de
120573 times 119881119904119895 ge 1198810 minus 120573 times (119881119888 + 119881119904 + 119881119899) (516)
Onde
120573 = 07
119881119904119895 = Resistecircncia miacutenima necessaacuteria ao corte do encamisamento de accedilo
1198810 = Forccedila de corte induzida pela capacidade de flexatildeo maacutexima provaacutevel da roacutetula plaacutestica
Para uma estimativa de 119881119904119895 pode ser considerado como uma armadura transversal
continua de seccedilatildeo igual agrave sua espessura e espaccedilamento igual agrave unidade podendo ser calculado
por
119881119904119895 = 119860119904119895 times (119865119910119904119895
2) times
119889119904119895
119878119904119895 (517)
Onde
119881119904119895 = Resistecircncia ao corte do encamisamento de accedilo
119860119904119895 = Aacuterea estimada dos aneacuteis de accedilo
119865119910119904119895 = Tensatildeo de cedecircncia do accedilo de encamisamento (soacute 50 deste calor deve ser
considerado por isso eacute dividido por 2)
119889119904119895 = Espessura da placa de encamisamento metaacutelico
119878119904119895 = Espaccedilamento igual agrave unidade
Para seccedilotildees circulares ou retangulares com necessidade de reforccedilo ao corte o
encamisamento metaacutelico deve ser aplicado em todo o comprimento do pilar conduzindo a bons
resultados Mas devido agrave fraca ligaccedilatildeo na interface betatildeo e encamisamento metaacutelico deve-se
aplicar uma ancoragem com parafusos
5825 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de pilares aos estados limites uacuteltimos
O dimensionamento para a verificaccedilatildeo da resistecircncia agrave compressatildeo simples e resistecircncia
agrave flexatildeo de um pilar de betatildeo armado pode ser realizado pelo meacutetodo dos coeficientes globais
e tendo em conta os modelos e pressupostos semelhantes aos efetuados no caacutelculo de seccedilotildees
novas aacute flexatildeo
90
i) Dimensionamento agrave compressatildeo simples
119873119904119889 le 119873119903119889 = 120574119899119877 times (119860119888119894 times 119891119888119889119888119891 + 119860119904
119894 times 119891119904119910119889119894 ) + 120574119899119877 times (119860119888
119903 times 119891119888119889119888119891 + 119860119904119903 times 119891119904119910119889
119903 ) (518)
Onde
119873119904119889 =Esforccedilo axial atuante
119873119903119889 =Esforccedilo axial resistente
120574119899119877 = Coeficiente de monolitismo para a flexatildeo ( 120574119899119877 = 09)
119860119888119894 =Aacuterea do betatildeo existente
119891119888119889119888119891 =Valor de caacutelculo corrigido da resistecircncia aacute compressatildeo do betatildeo
119860119904119894 =Aacuterea da armadura existente
119891119904119910119889119894 =Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de existente
119860119888119903 =Aacuterea do betatildeo de reforccedilo
119860119904119903=Aacuterea da armadura de reforccedilo
119891119904119910119889119903 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
ii) Dimensionamento agrave flexatildeo e compressatildeo
Figura 5-25 Modelo de caacutelculo de pilares agrave flexatildeo composta (Gomes A Appleton J)
O esforccedilo axial resistente final e o momento devem ser afetados pelos coeficientes de
monolitismo correspondentes
91 Tiago Pais Boto
119873119877119889119891119894119899119886119897
= 119873119877119889 times 120574119899119877 (519)
119872119877119889119891119894119899119886119897
= 119872119877119889 times 120574119899119877 (520)
Onde
119873119877119889119891119894119899119886119897
=Esforccedilo axial resistente afetado pelo coeficiente de monolitismo
119873119877119889= Esforccedilo axial resistente
120574119899119872119873 = Coeficiente de monolitismo
119872119877119889119891119894119899119886119897
= Momento resistente da seccedilatildeo reforccedilada afetado pelo coeficiente de monolitismo
119872119877119889= Momento resistente da seccedilatildeo reforccedilada
5826 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de vigas aacute flexatildeo no estado limite uacuteltimo
O dimensionamento para a verificaccedilatildeo da resistecircncia agrave flexatildeo de uma viga de betatildeo
armado pode ser realizado pelo meacutetodo dos coeficientes globais admitindo que a secccedilatildeo tem
um comportamento monoliacutetico existindo uma aderecircncia perfeita e as secccedilotildees planas mantecircm-
se planas apoacutes a deformaccedilatildeo considerando um coeficiente de monolitismo para a flexatildeo de
120574119899119872 = 10
Deste modo o caacutelculo eacute semelhante ao de uma secccedilatildeo de betatildeo armado considerando-
se duas camadas de armaduras com resistecircncias diferentes exemplificado na figura seguinte
(Gomes A Appleton J)
Figura 5-26 Modelo de caacutelculo agrave flexatildeo de vigas reforccediladas por colagem de chapas metaacutelicas
(Gomes A Appleton J)
i) Caacutelculo do momento resistente
119872119877119863 = 120574119899119877 times (119860119904119890119902 times 119885119890119902 times 119891119904119910119889
119894 ) (521)
119860119904119890119902 = 119860119904
119894 + 119860119904119903 times
119891119904119910119889119903
119891119904119910119889119894 (522)
92
119885119890119902 =119860119904119894times119885119894times119891119904119910119889
119894 +119860119904119903times119885119903times119891119904119910119889
119903
119860119904119894times119891119904119910119889
119894 +119860119904119903times119891119904119910119889
119903 (523)
Admitindo z=09 vem
119872119877119863 = 120574119899119877 times (119860119904
119890119902 times 09 times 119891119904119910119889119894 ) (524)
Com a utilizaccedilatildeo de tabelas de dimensionamento determina-se 119860119904119890119902
e atraveacutes da
expressatildeo seguinte podemos calcular a aacuterea de armadura de reforccedilo (119860119904119903)
119860119904119903 =
119891119904119910119889119894
119891119904119910119889119903 times (119860119904
119890119902 times119889119890119902
119889119903minus 119860119904
119894 times119889119894
119889119903) (525)
Onde
119872119877119863 = Momento resistente
120574119899119877 = Coeficiente de monolitismo para a flexatildeo ( 120574119899119877 = 09 valor sugerido por Eurocoacutedio 8
parte14)
119860119904119890119902
=Aacuterea de armadura equivalente
119885119890119902= Braccedilo equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
119891119904119910119889119894 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura existente
119860119904119894 = Aacuterea da armadura existente
119860119904119903 = Aacuterea da armadura de reforccedilo
119891119904119910119889119903 =Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
119885119894 = Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
119885119903 = Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura de reforccedilo
119889119890119902 = Altura uacutetil equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
119889119903 = Altura uacutetil da seccedilatildeo reforccedilada relativamente agrave armadura de reforccedilo
119889119894 =Altura uacutetil da seccedilatildeo reforccedilada relativamente agrave armadura existente
ii) Verificaccedilatildeo da seguranccedila da ligaccedilatildeo betatildeo existentebetatildeo novo
Sendo a ligaccedilatildeo accedilobetatildeo de elevada importacircncia neste tipo de teacutecnica apresenta-se na
figura seguinte a configuraccedilatildeo de uma viga simplesmente apoiada admitindo uma distribuiccedilatildeo
plaacutestica uniforme das tensotildees de corte
93 Tiago Pais Boto
Figura 5-27 Distribuiccedilatildeo plaacutestica das tensotildees de aderecircncia (Gomes A Appleton J)
Ligaccedilatildeo sem buchas metaacutelicas
119865119904119889 = 119860119904119903 times 119891119904119910119889
119903 le 120591119904119889 times 119887 times119871119870
2 (526)
Sendo que
120591119904119889 = 119891119888119905119898119894119899
2 119872119875119886 (527)
Ligaccedilatildeo com buchas metaacutelicas
119865119904119889 = 119860119904119903 times 119891119904119910119889
119903 le 119899 times 119865119887 + 120574 times 120591119904119889 times 119887 times119871119870
2 (528)
Onde
119865119904119889 =Forccedila de traccedilatildeo de reforccedilo
119860119904119903 =Aacuterea da armadura de reforccedilo
119891119904119910119889119903 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
119899 = Nuacutemero de buchas colocadas no comprimento 1198711198702
119865119887 = Forccedila de corte resistente de uma bucha metaacutelica
120574 = Coeficiente de monolitismo para a flexatildeo ( 120574119899119877 = 10)
120591119904119889 = Tensatildeo de aderecircncia resistente accediloresinabetatildeo
119887 =Largura da chapa metaacutelica
94
119871119870 =Comprimento da chapa metaacutelica
5827 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de vigas ao esforccedilo transverso no estado limite uacuteltimo
Como jaacute referido anteriormente o dimensionamento ao esforccedilo transverso pode ser feito
atraveacutes da teacutecnica dos coeficientes globais tendo em conta a contribuiccedilatildeo para a resistecircncia dos
novos estribos adicionados sob a forma de chapas
i) Caacutelculo do esforccedilo transverso maacuteximo
119881119904119889 le 119881119877119889119898119886119909 =120572119888119908times119887119894times119885119894times1205921times119891119888119889
119888119900119905120579+119905119886119899120579+
120572119888119908times(119887119894minus119887119903)times119885119894times1205921times119891119888119889
119888119900119905120579+119905119886119899120579 (529)
Onde
119881119904119889 = Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119881119877119889119898119886119909 = Esforccedilo transverso maacuteximo
120572119888119908 = Fator que tem em conta o estado de tensatildeo na biela comprimida
119887119894 = Largura da seccedilatildeo de betatildeo da viga inicial
119885119894 = = Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
1205921 = Fator redutor da tensatildeo de compressatildeo do betatildeo fendilhado
119891119888119889 =Valor de caacutelculo da resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
119887119903 = Largura da seccedilatildeo de betatildeo reforccedilada
120579 = Angulo das bielas do betatildeo
ii) Caacutelculo do esforccedilo transverso resistente de caacutelculo
119881119904119889 le 119881119877119889119904 = 120574119899119877 times (119885119894 times119860119904119908119894
119878times coth 120579 times 119891119904119910119889
119894 ) + 120574119899119877 times (119885119903 times119860119904119908119903
119878times coth 120579 times 119891119904119910119889
119903 ) (530)
Onde
119881119904119889 = Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119881119877119889119904 = Esforccedilo transverso resistente de caacutelculo
120574119899119877 = Coeficiente de monolitismo para a flexatildeo ( 120574119899119877 = 09)
95 Tiago Pais Boto
119885119894 = Braccedilo de uma seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
119860119904119908119894 =Aacuterea da armadura de esforccedilo transverso inicial por metro
119878 = Espaccedilamento dos varotildees de accedilo
120579 = Angulo das bielas do betatildeo
119891119904119910119889119894 = Tensatildeo de cedecircncia do accedilo da armadura existente
119885119903 =Braccedilo de uma seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura de reforccedilo
119860119904119908119903 = Aacuterea da armadura de esforccedilo transverso adicional por metro
119891119904119910119889119903 =Tensatildeo de cedecircncia do accedilo da armadura de reforccedilo
583 Reforccedilo de seccedilotildees com encamisamento de betatildeo armado
5831 Introduccedilatildeo
Uma das teacutecnicas de reforccedilo estrutural mais comum para melhorar o desempenho de
elementos de betatildeo armado (pilares paredes vigas e noacutes viga-pilar) eacute o encamisamento das
seccedilotildees com betatildeo armado
Figura 5-28 Encamisamento de pilares com betatildeo armado (Santos 2008)
O reforccedilo de um elemento por encamisamento com recurso ao betatildeo armado eacute uma das
teacutecnicas mais adequadas para aumentar a resistecircncia das zonas comprimidas Pode ser aplicado
em vigas para aumentar a resistecircncia agrave flexatildeo eou a resistecircncia ao esforccedilo transverso Jaacute nos
pilares o reforccedilo garante um aumento de resistecircncia agrave flexatildeo e agrave compressatildeo Esta teacutecnica tem
vaacuterias vantagens (Eduardo S Juacutelio 2011) destacando
Simplicidade de execuccedilatildeo natildeo requer matildeo-de-obra especializada apenas conhecimento
de teacutecnicas de execuccedilatildeo como se tratasse de estruturas novas (Eduardo S Juacutelio 2011)
Distribuiccedilatildeo uniforme do incremento de rigidez (Eduardo S Juacutelio 2011)
Aumento de durabilidade do pilar
96
Como principais desvantagens destacam-se
No caso de necessidade de continuaccedilatildeo do reforccedilo do pilar entre pisos subsiste a
necessidade de perfurar a laje para poder dar continuaccedilatildeo agraves armaduras de reforccedilo caso
a laje seja vigada a armadura longitudinal de reforccedilo pode ficar condicionada (Eduardo
S Juacutelio 2011)
Nos casos de necessidade de proteccedilatildeo contra a corrosatildeo ou incecircndio onde o accedilo fica
exposto e quando satildeo usadas resinas de epoacutexido (Eduardo S Juacutelio 2011)
Aumento das necessidades das dimensotildees da seccedilatildeo transversal (Gomes A Appleton
J)
5832 Descriccedilatildeo das teacutecnicas de encamisamento
A execuccedilatildeo de um encamisamento eacute composta por diversas etapas sendo que as mais
importantes satildeo
Escoramento
A execuccedilatildeo do escoramento natildeo serve soacute para evitar danos ou mesmo o colapso mas
tambeacutem para permitir que o reforccedilo seja aplicado com niacuteveis de tensatildeo mais baixos na estrutura
Interface material existentereforccedilo
Eacute essencial preparar a superfiacutecie de ligaccedilatildeo de modo que a ligaccedilatildeo final entre o material
existente e o reforccedilo possa ter um comportamento o mais monoliacutetico possiacutevel
Disposiccedilatildeo de armaduras
Colocaccedilatildeo de armaduras adicionais de reforccedilo se as armaduras existentes apresentarem
uma perda de seccedilatildeo superior a 10 (Gomes A Appleton J) Exemplificam-se nas figuras
seguintes os vaacuterios tipos de disposiccedilatildeo de armaduras para reforccedilo de vigas e pilares
Figura 5-29Disposiccedilatildeo das armaduras mais utilizado no encamisamento de vigas (Gomes
A Appleton J)
97 Tiago Pais Boto
Figura 5-30 Disposiccedilatildeo das armaduras mais utilizado no encamisamento de pilares (Gomes
A Appleton J)
Fase de Betonagem
A betonagem pode ser feita com betatildeo projetado betatildeo normal ou com uma argamassa
especial os quais devem possuir boa trabalhabilidade baixa retraccedilatildeo elevada resistecircncia agrave
compressatildeo e boa aderecircncia (Gomes A Appleton J)
119890119898119894119899=
50119898119898 119861119890119905atilde119900 119901119903119900119895119890119905119886119889119900 75 119886 100119898119898 119861119890119905atilde119900 119899119900119903119898119886119897 11988811990011989111990311988611988911990040 119886 60119898119898 119860119903119892119886119898119886119904119904119886 119890119904119901119890119888119894119886119897
Figura 5-31Espessura a betonar em funccedilatildeo do material e teacutecnica utilizada (Gomes A
Appleton J)
A ligaccedilatildeo pode ser substancialmente melhorada com a pintura de resina epoacutexida com
ldquopot liferdquo elevado (periacuteodo em que a colagem eacute eficaz apoacutes 1 hora)
98
5833 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de vigas agrave flexatildeo no estado limite uacuteltimo
O dimensionamento para a verificaccedilatildeo da resistecircncia agrave flexatildeo de uma viga de betatildeo
armado pode ser realizado pelo meacutetodo dos coeficientes globais admitindo que a secccedilatildeo tem
um comportamento monoliacutetico uma aderecircncia perfeita e as secccedilotildees planas mantecircm-se planas
apoacutes a deformaccedilatildeo Considera-se um coeficiente de monolitismo para a flexatildeo de 120574119899119877 = 09
Deste modo o caacutelculo eacute semelhante ao de uma secccedilatildeo de betatildeo armado corrente considerando-
se duas camadas de armaduras com resistecircncias diferentes como se exemplifica na figura
seguinte (Gomes A Appleton J 2008)
Figura 5-32Modelo de caacutelculo agrave flexatildeo de vigas reforccediladas por encamisamento de betatildeo
armado (Gomes A Appleton J)
i) Caacutelculo do momento resistente
119872119877119863 = 120574119899119877 times (119860119904119890119902 times 119885119890119902 times 119891119904119910119889
119894 ) (531)
119860119904119890119902 = 119860119904
119894 + 119860119904119903 times
119891119904119910119889119903
119891119904119910119889119894 (532)
119885119890119902 =119860119904119894times119885119894times119891119904119910119889
119894 +119860119904119903times119885119903times119891119904119910119889
119903
119860119904119894times119891119904119910119889
119894 +119860119904119903times119891119904119910119889
119903 (533)
Admitindo z=09 vem
119872119877119863 = 120574119899119877 times (119860119904
119890119902 times 09 times 119891119904119910119889119894 ) (534)
99 Tiago Pais Boto
Com a utilizaccedilatildeo de tabelas de dimensionamento determina-se 119860119904119890119902
e atraveacutes da
expressatildeo seguinte podemos calcular a aacuterea de armadura de reforccedilo (119860119904119903)
119860119904119903 =
119891119904119910119889119894
119891119904119910119889119903 times (119860119904
119890119902 times119889119890119902
119889119903minus 119860119904
119894 times119889119894
119889119903) (535)
Onde
119872119877119863 = Momento resistente
120574119899119877 = Coeficiente de monolitismo para a flexatildeo ( 120574119899119877 = 09 valor sugerido no Eurocoacutedio 8
parte14)
119860119904119890119902
= Aacuterea de armadura equivalente
119885119890119902 = Braccedilo equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
119891119904119910119889119894 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura existente
119860119904119894 = Aacuterea da armadura existente
119860119904119903 = Aacuterea da armadura de reforccedilo
119891119904119910119889119903 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
119885119894 = Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
119885119903 = Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura de reforccedilo
119889119890119902 = Altura uacutetil equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
119889119903 = Altura uacutetil da seccedilatildeo reforccedilada relativamente agrave armadura de reforccedilo
119889119894 = Altura uacutetil da seccedilatildeo reforccedilada relativamente agrave armadura existente
ii) Verificaccedilatildeo da seguranccedila da ligaccedilatildeo entre o betatildeo existentebetatildeo novo
Figura 5-33 Modelo de caacutelculo para verificaccedilatildeo da ligaccedilatildeo betatildeo existentebetatildeo novo
(Gomes A Appleton J)
100
1205911 =119881119904119889
119887119903times119885119890119902 (536)
1205912 =119881119904119889
119887119903times119885119890119902times
119860119904119903times119891119904119910119889
119903
119860119904119903times119891119904119910119889
119903 +119860119904119894times119891119904119910119889
119894 (537)
Para verificaccedilatildeo da ligaccedilatildeo temos de garantir que
1205912 le 120591119898aacute119909 =1
120574119888times
2
3times 119891119888119905119898 (538)
119891119888119905119898 = 119898119894119899 119891119888119905119898119899119900119907119900
119891119888119905119898119890119909119894119904119905119890119899119905119890
(539)
Onde
1205911 = Tensatildeo tangencial na seccedilatildeo do betatildeo existente
119881119904119889 = Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119887119903 = Largura da seccedilatildeo de betatildeo reforccedilada
119885119890119902 = Braccedilo equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
1205912 = Tensatildeo tangencial na seccedilatildeo do betatildeo novo e o betatildeo existente
119860119904119903 = Aacuterea da armadura de reforccedilo
119891119904119910119889119903 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
119860119904119894 = Aacuterea da armadura existente
119891119904119910119889119894 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura existente
120591119898aacute119909 = Tensatildeo tangencial limite
120574119888 = Coeficiente de minoraccedilatildeo das propriedades resistentes do betatildeo em estruturas novas
119891119888119905119898 = Resistecircncia meacutedia agrave traccedilatildeo do betatildeo
5834 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de vigas ao esforccedilo transverso no estado limite uacuteltimo
O dimensionamento para a verificaccedilatildeo da resistecircncia ao esforccedilo transverso de uma viga
de betatildeo armado pode ser realizado pelo meacutetodo dos coeficientes globais Com esta teacutecnica eacute
possiacutevel incrementar a resistecircncia associada agraves tensotildees de compressatildeo nas bielas inclinadas do
modelo de treliccedila aumentando a largura da alma da seccedilatildeo de betatildeo e introduzindo novos
estribos (Gomes A Appleton J 2008)
101 Tiago Pais Boto
i) Caacutelculo do esforccedilo transverso maacuteximo
119881119904119889 le 119881119877119889119898119886119909 =120572119888119908times119887119894times119885119894times1205921times119891119888119889
119888119900119905120579+119905119886119899120579+
120572119888119908times(119887119894minus119887119903)times119885119894times1205921times119891119888119889
119888119900119905120579+119905119886119899120579 (540)
Onde
119881119904119889 = Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119881119877119889119898119886119909 = Esforccedilo transverso maacuteximo
120572119888119908 = Fator que tem em conta o estado de tensatildeo na biela comprimida
119887119894 = Largura da seccedilatildeo de betatildeo da viga inicial
119885119894 = Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
1205921 = Fator redutor da tensatildeo de compressatildeo do betatildeo fendilhado
119891119888119889 =Valor de caacutelculo da resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
119887119903 = Largura da seccedilatildeo de betatildeo reforccedilada
120579 = Angulo das bielas do betatildeo
ii) Caacutelculo do esforccedilo transverso resistente de caacutelculo
119881119904119889 le 119881119877119889119904 = 120574119899119881 times (119885119894 times119860119904119908119894
119878times coth 120579 times 119891119910119889
119894 ) + 120574119899119881 times (119885119903 times119860119904119908119903
119878times coth 120579 times 119891119910119889
119903 ) (541)
Onde
119881119904119889 = Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119881119877119889119904 = Esforccedilo transverso resistente de caacutelculo
120574119899119881 = Coeficiente de monolitismo para a esforccedilo transverso ( 120574119899119881 = 08 valor sugerido por
Eurocoacutedio 8 parte14)
119885119894 = Braccedilo de uma seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
119860119904119908119894 =Aacuterea da armadura de esforccedilo transverso inicial por metro
119878 = Espaccedilamento dos varotildees de accedilo
120579 = Angulo das bielas do betatildeo
119891119910119889119894 = Tensatildeo de cedecircncia do accedilo da armadura existente
119885119903 = Braccedilo de uma seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura de reforccedilo
119860119904119908119903 = Aacuterea da armadura de esforccedilo transverso adicional por metro
119891119910119889119903 =Tensatildeo de cedecircncia do accedilo da armadura de reforccedilo
102
De acordo com o Eurocoacutedigo 8 parte 14 o reforccedilo ao esforccedilo transverso natildeo conveacutem que seja
muito elevado seguindo a recomendaccedilatildeo de
119881119877119889119903 lt 2119881119877119889
119894 (542)
5835 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de pilares aos estados limites uacuteltimos
O dimensionamento para a verificaccedilatildeo da resistecircncia agrave compressatildeo simples e resistecircncia
agrave flexatildeo de um pilar de betatildeo armado pode ser realizado pelo meacutetodo dos coeficientes globais
tendo em conta os modelos e os pressupostos satildeo semelhantes aos efetuados no caacutelculo de
seccedilotildees novas agrave flexatildeo
De acordo com (CEB- Bulletin drsquoinformation nordm 162 ) a contribuiccedilatildeo inicial de betatildeo
para a resistecircncia da peccedila pode ser desprezada se
119860119888119891119894119899119886119897
= 119860119888119903 + 119860119888
119894 ge 2119860119888119894 (543)
Figura 5-34Pilar com encamisamento de betatildeo armado total (Aacutelvaro Sousa 2008)
i) Correccedilatildeo da resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
De acordo com o CEB Bulletin drsquoinformation nordm 213214 o valor corrigido da
resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo 119891119888119870119888119891 pode ser calculado a partir das seguintes expressotildees
119891119888119870119888119891 = 119891119888119896 times (1000 + 50 times1205902
119891119888119896) 119902119906119886119899119889119900 1205902 lt 005 times 119891119888119896 (544)
103 Tiago Pais Boto
119891119888119870119888119891 = 119891119888119896 times (1125 + 25 times1205902
119891119888119896) 119902119906119886119899119889119900 1205902 gt 005 times 119891119888119896 (545)
1205902 =1
2times 120572119899 times 120572119904 times 120596119899 (546)
120596119899 =119881119900119897119906119898119890 119889119886 119886119903119898119886119889119906119903119886 119905119903119886119899119904119907119890119903119904119886119897
119881119900119897119906119898119890 119889119900 119887119890119905atilde119900=
2(1198870+ℎ0)timesempty1198901199041199051199031198941198871199061199042
4times1
119904
1198870timesℎ0 (547)
Onde
119891119888119870119888119891 = Valor caracteriacutestico corrigido da resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
119891119888119896 = Valor caracteriacutestico da tensatildeo de rotura agrave compressatildeo do betatildeo
1205902 = Tensatildeo de confinamento
120596119899 = Percentagem volumeacutetrica da armadura transversal
120572119899 = Coeficiente redutor que tem em conta a aacuterea de betatildeo em planta efetivamente
confinada
120572119904 = Coeficiente redutor que tem em conta a aacuterea de betatildeo em altura efetivamente
confinada
1198870 119890 ℎ0 = Dimensatildeo do nuacutecleo cintado de betatildeo medidas em relaccedilatildeo agrave face interior do
betatildeo
119904 = Espaccedilamento dos varotildees da armadura transversal (espaccedilamento dos estribos)
ii) Dimensionamento agrave compressatildeo simples
119873119904119889 le 119873119903119889 = 120574119899119877 times (119860119888119894 times 119891119888119889119888119891 + 119860119904
119894 times 119891119904119910119889119894 ) + 120574119899119877 times ((119860119888
119903 minus 119860119888119888119903) times 119891119888119889119888119891 + 119860119904
119903 times 119891119904119910119889119903 )
(548)
Onde
119873119904119889 = Esforccedilo axial atuante
119873119903119889 = Esforccedilo axial resistente
120574119899119881 = Coeficiente de monolitismo para a esforccedilo transverso ( 120574119899119881 = 08 valor
sugerido no Eurocoacutedio 8 parte14)
119860119888119894 = Aacuterea do betatildeo existente
119891119888119889119888119891 = Valor de caacutelculo corrigido da resistecircncia aacute compressatildeo do betatildeo
104
119860119904119894 = Aacuterea da armadura existente
119891119904119910119889119894 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de existente
119860119888119903 = Aacuterea do betatildeo de reforccedilo
119860119888119888119903 = Aacuterea do betatildeo de recobrimento que natildeo se considera confinado
119860119904119903 = Aacuterea da armadura de reforccedilo
119891119904119910119889119903 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
iii) Dimensionamento agrave flexatildeo composta
O modelo de caacutelculo semelhante aos efetuados no caacutelculo de secccedilotildees novas agrave flexatildeo composta
Figura 5-35Modelo de caacutelculo dos esforccedilos resistentes agrave flexatildeo composta (Aacutelvaro Sousa
2008)
O esforccedilo axial e o momento resistente final devem ser afetados pelos coeficientes de
monolitismo correspondentes
119873119877119889119891119894119899119886119897
= 119873119877119889 times 120574119899119877 (549)
119872119877119889119891119894119899119886119897
= 119872119877119889 times 120574119899119877 (550)
Onde
119873119877119889119891119894119899119886119897
=Esforccedilo axial resistente afetado pelo coeficiente de monolitismo
119873119877119889 = Esforccedilo axial resistente
120574119899119881 = Coeficiente de monolitismo para a esforccedilo transverso ( 120574119899119881 = 08 valor
sugerido por Eurocoacutedio 8 parte14)
119872119877119889119891119894119899119886119897
= Momento resistente da seccedilatildeo reforccedilada afetado pelo coeficiente de
monolitismo
119872119877119889 = Momento resistente da seccedilatildeo reforccedilada
105 Tiago Pais Boto
584 Reforccedilo de estruturas em betatildeo com colagem de compoacutesitos FRP (Poliacutemeros reforccedilados
com fibras)
5841 Introduccedilatildeo
O reforccedilo de estruturas com FRP aparece devido agrave necessidade de reforccedilar com
materiais mais leves facilitar a execuccedilatildeo e por atualmente haver uma reduccedilatildeo dos custos de
fabrico das fibras Pode-se dizer que eacute uma evoluccedilatildeo da teacutecnica por colagem de chapas ou placas
de accedilo
Este compoacutesito de FRP eacute constituiacutedo pela conjugaccedilatildeo de fibras orgacircnicas ou inorgacircnicas
agrupadas atraveacutes de uma resina (polieacutesteres vinil ou epoacutexi) termoendureciacutevel ou
termoplaacutestica formando assim a matriz polimeacuterica O compoacutesito de FRP tem ainda cargas de
enchimento designadas por ldquofillersrdquo podendo tambeacutem conter aditivos tais como agentes
catalisadores ou aceleradores De acordo com Juvandes (1999) os FRPrsquos satildeo distinguidos em
dois grupos os sistemas preacute-fabricados conhecidos por ldquoPrefabricated Elementsrdquo (constituiacutedos
pelo laminado de FRP e pelo adesivo) e os sistemas curados ldquoin siturdquo conhecidos por ldquoWet Lay-
up Systemsrdquo (constituiacutedos pela telas de fibras e pela resina de impregnaccedilatildeo) Ainda de acordo
com a disposiccedilatildeo das fibras e da sua geometria podem ser classificados de unidirecionais
bidirecionais e multidirecionais As fibras mais utilizadas satildeo o vidro o carbono e a poliamide
aromaacutetica (aramida ou kevlarreg) sendo os respetivos compoacutesitos reforccedilados assinalados
internacionalmente por GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer) CFRP (Carbon Fiber
Reinforced Polymer) e AFRP (Aramid Fiber Reinforced Polymer)
5842 Sistemas Preacute-Fabricados
O grupo dos Sistemas Preacute-Fabricados adveacutem de um conjunto de fibras com orientaccedilatildeo
unidirecional unificadas atraveacutes de uma resina termoendureciacutevel resultante de um processo
designado por pultrusatildeo este consiste em saturar as fibras continuas com espessuras e larguras
controladas com resina puxadas atraveacutes de um molde aquecido resultando num produto final
com a forma transversal desejada dispensando qualquer polimerizaccedilatildeo do produto em obra
De acordo com (Juvandes1999) o laminado mais utilizado (ldquoLaminaterdquo ldquoStripsrdquo)
apresenta-se com a espessura tiacutepica de 12 a 14mm e com largura variaacutevel As caracteriacutesticas
mecacircnicas e fiacutesicas destes devem ser garantidas pelo fabricante com base em ensaios em
planos de controlo de qualidade Para a colagem dos laminados agrave superfiacutecie do betatildeo eacute utilizado
um compoacutesito que pode ser do tipo epoacutexido de vinil ou polieacutester designado por adesivo
5843 Sistemas ldquoin siturdquo
Ao contraacuterio dos sistemas Preacute-fabricados os sistemas ldquoin siturdquo natildeo apresentam um
produto final consolidado com resina mas sim fibras em forma de fios designados por Tecidos
(ldquoFabricsrdquo) ou Mantas (ldquoSheetsrdquo) em estado seco ou com teores de impregnaccedilatildeo reduzidos
106
De acordo com Juvandes (1999) as Mantas satildeo compostas por fibras unidirecionais
(orientaccedilatildeo 0ordm) e com espessuras de 01 a 02mm (110 dos laminados) e larguras entre 25 e
30cm Os Tecidos tecircm fibras entrelaccediladas (orientaccedilotildees 0ordm90ordm) ou multi direccionalmente com
a largura de cerca de 60cm A percentagem das fibras das Mantas e dos tecidos satildeo indicadas
pelo peso do produto por msup2 (gmsup2) sendo que os valores correntes encontram-se na ordem dos
200 a 400 gmsup2
O produto final conteacutem resina para impregnar as fibras sendo necessaacuterio em obra uma
polimerizaccedilatildeo com resina para criar o FRP Esta polimerizaccedilatildeo funciona tambeacutem como adesivo
agrave superfiacutecie da estrutura de betatildeo
Figura 5-36 Compoacutesito de FRP (Formas Preacute-Fabricada e Curada ldquoin siturdquo) (LJuvandes et all
2007)
5844 Componentes da aplicaccedilatildeo do sistema FRP
Fibras
107 Tiago Pais Boto
As fibras sendo o componente principal nos sistemas FRP tecircm que ser escolhidas
essencialmente em funccedilatildeo da classe de exposiccedilatildeo ambiental do moacutedulo de elasticidade
resistecircncia agrave traccedilatildeo e fadiga durabilidade e custo econoacutemico
As fibras em filamento de configuraccedilatildeo contiacutenua designadas ldquoContinuous Fibersrdquo (ACI
440R-96 1996 JCI TC952 1998) satildeo as mais adequadas para intervenccedilotildees de reforccedilo em
estruturas de betatildeo devido agrave possibilidade de orientaccedilatildeo numa direccedilatildeo especiacutefica otimizando
o desempenho estrutural (Juvandes 1999) As fibras continuas mais usadas no reforccedilo com
recurso a sistemas de FRP satildeo de vidro (G) de carbono (C) e a poliamida aromaacutetica (aramida
(A) ou Kevlarreg (K))
As fibras de carbono (C) destingem-se das outras natildeo soacute pelo elevado preccedilo mas
tambeacutem por apresentarem elevados moacutedulos de elasticidade elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo e
fadiga relaccedilatildeo resistecircnciapeso extremamente altos As fibras de Aramida (A) satildeo as que tecircm
a maior relaccedilatildeo resistecircncia de traccedilatildeo peso assim como o mais baixo peso especiacutefico de entre
as trecircs boa resistecircncia agrave abrasatildeo impacto e resistecircncia teacutermica Em relaccedilatildeo agraves fibras de vidro
(G) aleacutem dos baixos moacutedulos de elasticidade e baixa resistecircncia agrave fadiga distinguem-se pelo
baixo custo econoacutemico elevada resistecircncia teacutermica e resistecircncia agrave traccedilatildeo
Figura 5-37 Comportamento agrave traccedilatildeo de fibras e metais (ACI 440R-96 1996)
Legenda
C-HM = Fibras de Carbono de elevado moacutedulo de elasticidade
C-HS = Fibras de Carbono de elevada resistecircncia
A-HM = Fibras de Aramida de elevado moacutedulo de elasticidade
A-IM = Fibras de Aramida de moacutedulo de elasticidade intermeacutedio
G-S = Fibras de Vidro de elevada resistecircncia
108
G-AR = Fibras de Vidro de resistecircncia meacutedia
G-E = Fibras de Vidro com propriedades similares a G-AR mas de densidade
inferior
Tabela 5-12Propriedades das Principais Fibras (Manoochehr Zoghi 2014)
Adesivos
Os adesivos satildeo utilizados em sistemas ldquoPreacute-Fabricadosrdquo jaacute referido anteriormente e
satildeo constituiacutedos por uma resina e por vezes com a adiccedilatildeo de um endurecedor garantindo assim
a funccedilatildeo de ligaccedilatildeo e transferecircncia de tensotildees entre o sistema FRP e o betatildeo
Primaacuterio (Primers)
O Primaacuterio tambeacutem conhecido por (ldquoPrimersrdquo) eacute um fluido de viscosidade reduzida
geralmente cerca de 10 de soluccedilatildeo do adesivo em solvente orgacircnico que se coloca na
superfiacutecie do betatildeo para melhorar o desempenho da ligaccedilatildeo e criar um revestimento sobre o
qual o adesivo possa fluir mais facilmente (FIB bulletin14 2001)
Massa de enchimento (Puttie filler)
A massa de enchimento designada por (ldquoPuttie fillerrdquo) segundo a norma ACI 4402R-
08 2008 eacute um material relativamente inerte constituiacutedo por calcaacuterio pulverizado siacutelica ou
substancias coloidais adicionado com cimento Portland tinta resina ou outros materiais
podendo reduzir a retraccedilatildeo a densidade os custos e aumentar a trabalhabilidade
109 Tiago Pais Boto
Este material eacute usado para preencher vazios quando a superfiacutecie de betatildeo apresenta
irregularidades significativas das quais o primaacuterio natildeo eacute suficiente para suprimir pequenas
fendas ou orifiacutecios tornando assim a superfiacutecie de betatildeo mais lisa e regular
Resinas de saturaccedilatildeo
As resinas de saturaccedilatildeo ou matriz polimeacuterica (resina termoendureciacutevel) como o nome
indica servem para impregnar as fibras de reforccedilo e moldar a superfiacutecie de betatildeo Tecircm ainda
como funccedilatildeo fornecer um caminho de transferecircncia de tensotildees proteger as fibras de eventuais
choques mecacircnicos essencialmente esforccedilos de compressatildeo accedilotildees teacutermicas e exposiccedilatildeo agrave
agressividade ambiental Por estas razotildees a seleccedilatildeo da matriz polimeacuterica deve ser cuidada
justificando geralmente a escolha por resinas termoendureciacuteveis do tipo epoacutexido (ACI 440R-
96 1996)
Um estudo conduzido por (Juvandes et all 2006) com o tema A temperatura e a teacutecnica
de reforccedilo por colagem de sistemas de FRP com recurso a ensaios DSC e DMTArdquo Permitiu
concluir que a variaccedilatildeo de temperatura critica (Tc) em resinas comerciais correntes se encontra
muito proacuteximo e por vezes abaixo do valor das temperaturas caracteriacutesticas (T95) das obras em
Portugal Esta aproximaccedilatildeo pode conduzir ao amolecimento dos adesivos em determinado
periacuteodo de funcionamento da estrutura pondo em causa as propriedades e todo o sistema de
reforccedilo FRP
Desta forma os autores recomendam a implementaccedilatildeo trecircs criteacuterios [i] ‒ avaliar o
gradiente higroteacutermico esperado para a envolvente da obra no periacuteodo de vida uacutetil [ii] ‒
selecionar ou desenvolver novos adesivosresinas cujo valor da temperatura de transiccedilatildeo viacutetrea
(Tg) seja superior agraves condicionantes ambientais esperadas para a estrutura [iii] ‒ implementar
accedilotildees preventivas na zona reforccedilada de modo a evitar a exposiccedilatildeo direta dos reforccedilos ao
ambiente recorrendo a medidas de proteccedilatildeo
Revestimento protetor
A camada exterior do sistema FRP eacute designada por revestimento protetor Para o
sistema ter um comportamento adequado a longo prazo recomenda-se a execuccedilatildeo de uma
proteccedilatildeo a curto prazo (Proteccedilatildeo Temporaacuteria) incluindo medidas de proteccedilatildeo essencialmente
ambientais na fase em que a resina de saturaccedilatildeo se encontra em processo de cura Apoacutes a
conclusatildeo deste processo eacute entatildeo aplicada a proteccedilatildeo de caraacuteter definitivo (Proteccedilatildeo
Permanente) concebida para proteger contra impactos fogo exposiccedilatildeo a quiacutemicos raios
ultravioleta humidade temperaturas excessivas e vandalismo Poderaacute ainda haver um
acabamento esteacutetico (Mirmiran e Shahawy 2008)
110
Figura 5-38 Aplicaccedilatildeo do sistema FRP (adaptado de BASF 2007)
5845 Apreciaccedilotildees sobre Durabilidade dos FRPrsquos
Figura 5-39Fatores condicionantes para a durabilidade dos FRPrsquos
Humidade
A humidade eacute a principal causa da diminuiccedilatildeo da resistecircncia da matriz devido agraves
ligaccedilotildees moleculares moles Uma escolha apropriada da resina por exemplo a matriz de
vinylester pode diminuir o efeito da humidade Jaacute as resinas de polieacutester natildeo satildeo aconselhadas
em ambientes onde a humidade eacute importante Para sistemas de reforccedilo com CFRP vaacuterios
estudos mostram que em ambientes que envolvem ciclos de molhagem o desempenho do FRP
diminui entre 20 a 30 valores resultantes da descolagem da placa FRP agrave interface do betatildeo
(Aacutelvaro Sousa 2008)
Alcalinidade
DURABILIDADE
TEMPERATURAEXPOSICcedilAtildeO
ULTRA-VIOLETA
HUMIDADE ALCALINIDADE
111 Tiago Pais Boto
A diminuiccedilatildeo da capacidade resistente dos sistemas FRP devido agrave alcalinidade provem
obviamente da exposiccedilatildeo a que o sistema estaacute sujeito mas tambeacutem devido alcalinidade e
porosidade do betatildeo onde usualmente se encontram valores de pH acima de 11 Esta
sensibilidade eacute substancialmente notoacuteria em sistemas GFRP onde a deterioraccedilatildeo da matriz e das
fibras conduzem a perdas de capacidade resistente na ordem dos 20 Para combater estas
vulneraacuteveis situaccedilotildees aconselha-se a usar resinas da matriz do tipo vinylester e uma pintura de
proteccedilatildeo designada por AR-Glass (Alkalin Resistant fibers) Apesar de ser cerca de 10 vezes
monetariamente mais caro comparativamente ao sistema convencional GFRP (E-GLASS)
(Aacutelvaro Sousa 2008)
Temperatura
Os sistemas FRP perdem as suas propriedades mecacircnicas quando expostos a altas
temperaturas A temperatura tiacutepica desta deterioraccedilatildeo eacute a temperatura de transiccedilatildeo viacutetrea que
se situa entre os 60ordm e 120ordm Celsius em sistemas GFRP e AFRP Esta eacute uma das razotildees para os
FRPacutes natildeo serem tatildeo amplamente utilizados em edifiacutecios onde em comparaccedilatildeo com as pontes
a seguranccedila eacute mais exigente Uma das principais preocupaccedilotildees em caso de incecircndio usando
FRP eacute a libertaccedilatildeo de gases extremamente toacutexicos e perigosos para os seres humanos aleacutem da
perda de cerca de 80 da resistecircncia agrave traccedilatildeo para temperaturas acima de 500ordm Celsius
Uma soluccedilatildeo para contornar o problema eacute o uso de sistemas CFRP na verdade satildeo quase
insensiacuteveis a altas temperaturas capazes de suportar temperaturas superiores a 1000ordm Celsius
que eacute entre outras a razatildeo pela qual se utilizam fibras na induacutestria de aviaccedilatildeo
A American Concrete Institute (ACI) publicou um artigo interessante em 2006 que natildeo
recomenda o uso de FRP em edifiacutecios onde a integridade estrutural tem que ser mantida no caso
de um incecircndio
Exposiccedilatildeo ultravioleta
Compreende-se bem que os raios ultra violetas causam danos nas ligaccedilotildees quiacutemicas (foto
degradaccedilatildeo) fenoacutemeno que se verifica para determinados comprimentos de onda Poreacutem este
fenoacutemeno aparece apenas na camada superficial do poliacutemero AFRP onde um revestimento
adequado pode resolver o problema Os sistemas CFRP e GFRP natildeo estatildeo sujeitos a este tipo
de agressatildeo
5846 Consideraccedilotildees Finais vantagens e desvantagens
A teacutecnica de reforccedilo por colagem exterior de Sistemas Compoacutesitos de FRP surge como
uma alternativa aos sistemas de reforccedilo por colagem de chapas ou perfis metaacutelicos
As caracteriacutesticas mecacircnicas notaacuteveis de poliacutemeros reforccedilados com fibras foram
descritas ao longo deste capiacutetulo Apesar do custo econoacutemico mais elevado em comparaccedilatildeo
com os materiais tiacutepicos de engenharia civil tais como betatildeo ou accedilo a relaccedilatildeo pesoresistecircncia
112
capacidade contra ambientes agressivos facilidade e simplicidade de manuseamento em obra
daacute a este material um grande potencial para ser usado em melhorias estruturais apresentando
oacutetimos resultados de resistecircncia durabilidade facilidade e simplicidade de execuccedilatildeo em obra
Natildeo diferindo das restantes teacutecnicas de reforccedilo o seu ecircxito depende em larga escala da sua
correta conceccedilatildeo em projeto e da boa execuccedilatildeo em obra
Tabela 5-13 Principais vantagens e desvantagens das fibras FRP (Aacutelvaro Sousa 2008)
Tipo de Fibra Vantagens Desvantagens
Carbono (CFRP)
Grande resistecircncia agrave traccedilatildeo
compressatildeo e fadiga
Sensibilidade ao choque e
abrasatildeo
Grande resistecircncia a temperaturas
elevadas e agrave accedilatildeo de agentes quiacutemicos Corrosatildeo do tipo galvacircnico
Boa condutividade teacutermica e eleacutetrica Cerca de dez vezes mais cara do
que as fibras de vidro (GFRP)
Imune agrave corrosatildeo
Vidro (GFRP)
Grande resistecircncia agrave temperatura Muito suscetiacutevel a choques e
danos
Boa aderecircncia agrave matriz polimeacuterica Caracteriacutesticas mecacircnicas
inferiores a CFRP e AFRP
Transparente Maior peso especiacutefico
Boa relaccedilatildeo qualidadepreccedilo
Aramida (AFRP)
Baixa densidade Baixa resistecircncia agrave compressatildeo
Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo Sensibilidade agrave fluecircncia e accedilatildeo
dos raios ultra violetas
Boa resistecircncia ao choque desgaste e
vibraccedilotildees Dificuldade de moldagem
Boa resistecircncia a altas temperaturas e a
quiacutemicos Absorccedilatildeo de humidade
113 Tiago Pais Boto
6 Exemplos de casos praacuteticos de reparaccedilatildeo e reforccedilo
61 Cais de carga geral do porto de Aveiro
Figura 6-1 Vista do Cais de Carga do porto de Aveiro (LOURENCcedilO Z 2007)
Descriccedilatildeo da obra
O cais do Porto de Aveiro situa-se na faixa da costa dentro do limite da largura maacutexima legal
do domiacutenio puacuteblico mariacutetimo Este contem cinco zonas portuaacuterias designadas por Terminal
Norte Terminal Sul Terminal de Graneis Liacutequidos Porto de Pesca Costeira e Porto de Pesca
do Largo A intervenccedilatildeo eacute direcionada para as zonas de mareacute e de salpicos da viga frontal do
Cais de Carga Geral este tem um comprimento de 250 metros e a aacuterea total de betatildeo armado
a ser protegida foi de 1046 m2
Inspeccedilotildees Ensaios Anomalias patologias
O ensaio submetido ao cais de carga geral foi a mediccedilatildeo nos pontos de monitorizaccedilatildeo (zona 1
zona 2 e zona 3) do potencial natural
Como esperado os valores mais negativos foram verificados na zona 3 onde a concentraccedilatildeo de
humidade no betatildeo era superior Jaacute os valores menos negativos foram registados na zona 1
zona de salpicos onde a concentraccedilatildeo de humidade eacute inferior e com maior concentraccedilatildeo de
oxigeacutenio
Jaacute no decorrer da obra foram efetuados os seguintes testes antes da betonagem
- Verificaccedilatildeo da continuidade eleacutetrica das armaduras em cada secccedilatildeo
- Continuidade eleacutetrica das ligaccedilotildees catoacutedicas
- Continuidade eleacutetrica entre as ligaccedilotildees anoacutedicas na mesma zona
114
Antes durante e depois da betonagem foram realizados testes para verificaccedilatildeo da ausecircncia de
curto-circuito entre fitas de acircnodo e a armadura Estes testes foram realizados atraveacutes da
mediccedilatildeo da resistecircncia e do potencial entre as ligaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas em cada
zonasecccedilatildeo
Figura 6-2 Corte da viga frontal com a ilustraccedilatildeo das diferentes zonas anoacutedicas do sistema de
proteccedilatildeo catoacutedica (LOURENCcedilO Z 2007)
Intervenccedilatildeo realizada
Um sistema de proteccedilatildeo catoacutedica foi utilizado nesta intervenccedilatildeo constituiacutedo por fitas de malha
de Titacircnio ativado revestida com oacutexidos de metais nobre (TiMMO) com 20 mm de largura e
05 mm de espessura As fitas foram instaladas com espaccedilamento de 250 mm garantido atraveacutes
de espaccediladores apropriados de modo a evitar curto-circuitos e ligadas atraveacutes de soldadura por
pontos a uma outra fita de Titacircnio distribuidor da corrente Os eleacutetrodos de referecircncia
utilizados foram de MnMnO2 sendo fixos nas armaduras com a ajuda de braccediladeiras de
plaacutestico
Para um melhor controlo da informaccedilatildeo gerada e controlo da corrente as trecircs zonas iniciais de
monitorizaccedilatildeo foram subdivididas em subzonas
De modo a que a intensidade de corrente de cada zona se mantivesse constante o sistema foi
carregado em modo de corrente constante permitindo tambeacutem assim que a tensatildeo de saiacuteda de
cada fonte de alimentaccedilatildeo varie automaticamente em funccedilatildeo da resistividade do betatildeo
A monitorizaccedilatildeo e controlo do sistema eacute feito atraveacutes de uma unidade central constituiacuteda
essencialmente por trecircs fontes de alimentaccedilatildeo (uma por zona) voltiacutemetros e amperiacutemetros para
mediccedilatildeo da intensidade da corrente e da voltagem fornecida e voltiacutemetro de alta impedacircncia
para mediccedilatildeo dos potenciais de eleacutetrodo (LOURENCcedilO Z 2007)
115 Tiago Pais Boto
Figura 6-3 Instalaccedilatildeo das fitas de malha de TiMMO (LOURENCcedilO Z 2007)
Figura 6-4 Unidade Central de controlo e monitorizaccedilatildeo (LOURENCcedilO Z 2007)
Ficha teacutecnica e estado atual da obra (conclusotildees)
Decidiu-se efetuar dois ciclos de polarizaccedilatildeodespolarizaccedilatildeo com duraccedilatildeo de dois meses cada
ciclo de polarizaccedilatildeo e 72 horas cada ciclo de despolarizaccedilatildeo Verificou-se que os valores do
decrescimento de potencial ao fim do primeiro ciclo foram inferiores a 100mV portanto
116
decidiu-se aumentar a corrente fornecida a cada sub zona no segundo ciclo de despolarizaccedilatildeo
A tabela 61 apresenta os valores de potencial polarizado (instante OFF) e do decrescimento do
potencial obtidos em cada sub zona
Tabela 6-1 Resultados obtidos durante dois ciclos de polarizaccedilatildeo despolarizaccedilatildeo
(LOURENCcedilO Z 2007)
Tabela 6-2 Meacutedia dos valores de decrescimento de potencial obtido em cada zona e em cada
ciclo de polarizaccedilatildeo (LOURENCcedilO Z 2007)
Em comparaccedilatildeo com o maacuteximo de 2 mAm2 recomendado na Norma Europeia estes resultados
mostram que a densidade de corrente necessaacuteria nesta estrutura para a obtenccedilatildeo de 100 mV de
decrescimento de potencial ao fim de 72 h de despolarizaccedilatildeo eacute da ordem de 35 mA m2 Mas
sendo que o sistema foi dimensionado para receber densidades de corrente muito superiores aos
valores recomendados pela Norma Europeia natildeo existiu qualquer problema de durabilidade
117 Tiago Pais Boto
dos acircnodos e dos restantes componentes do sistema (LOURENCcedilO Z 2007)
Figura 6-5 Meacutedia dos valores do decrescimento do potencial (72 h) em funccedilatildeo da densidade de
corrente (LOURENCcedilO Z 2007)
62 Viaduto Duarte Pacheco
Figura 6-6 Vista geral viaduto Duarte Pacheco (httpwwwpanoramiocom 2014)
118
Descriccedilatildeo da obra
O Viaduto Duarte Pacheco eacute um viaduto de acesso a Lisboa vindo da autoestrada A5 Tem um
tabuleiro com 355m de desenvolvimento e 24 metros de largura Foi projetado em 1937 pelo
Engenheiro Joatildeo Alberto Barbosa Carmona e a obra teve iniacutecio em Abril de 1939 e concluiacuteda
em Dezembro de 1944 (APPLETON J et al 2004)
A estrutura realizada na sua maioria em betatildeo armado eacute composta em 5 partes
Duas passagens superiores em arco uma sobre a linha de caminho-de-ferro e outra sobre
a Avenida do Parque Florestal de Monsanto
Um arco central sobre a Avenida de Ceuta
Dois viadutos com uma extensatildeo de 8580 m entre eixos de vigas contiacutenuas de 5 tramos
com 1635 m de vatildeo apoiadas em pilares articulados longitudinalmente
Figura 6-7 Alccedilado do Viaduto Duarte Pacheco (APPLETON J et al 2004)
Inspeccedilotildees Ensaios Anomalias
Em 1993 e 1994 o LNEC realizou uma inspeccedilatildeo visual onde se detetou fendilhaccedilatildeo de
geometria irregular e fendilhaccedilatildeo orientada com as armaduras longitudinais o que originou a
despassivaccedilatildeo das armaduras e alguma corrosatildeo nas mesmas Da anaacutelise efetuada em amostras
de betatildeo com recurso a raio X foram detetadas reaccedilotildees expansivas no betatildeo nomeadamente
reaccedilotildees aacutelcalis-siacutelica e etringite Em algumas zonas a carbonataccedilatildeo jaacute era significativa
aproximando-se da profundidade das armaduras
Os ensaios de composiccedilatildeo do betatildeo confirmaram a presenccedila de inertes reativos em toda a obra
Os ensaios de humidade indicam que a humidade relativa no interior dos elementos estruturais
eacute superior a 85 Os ensaios de reatividade potencial dos aacutelcalis concluiacuteram que estas reaccedilotildees
estatildeo praticamente terminadas (APPLETON J et al 2004)
119 Tiago Pais Boto
Figura 6-8 Fendilhaccedilatildeo das reaccedilotildees alcali-siacutelica no betatildeo nas vigas do tabuleiro
(APPLETON J et al 2004)
Intervenccedilatildeo realizada
A reabilitaccedilatildeo orientada para suprimir as patologias detetadas foi dividida em 8 fases de
trabalho (APPLETON J et al 2004)
1ordf Reparaccedilatildeo local das zonas com indiacutecios de corrosatildeo de armaduras reconstruindo o
betatildeo da camada superficial com microbetatildeo ou argamassas preacute-doseadas Em zonas
com extensatildeo significativa foi previsto o reforccedilo com malha de accedilo galvanizado que tem
o objetivo de controlar reduzindo a abertura de fendas devidas a novas reaccedilotildees
expansivas
2ordf Reparaccedilatildeo das zonas com fendilhaccedilatildeo acentuada (em particular em pilares e arcos)
provocada pelas reaccedilotildees expansivas com ou sem corrosatildeo de armaduras Nas fendas de
abertura superior a 10 mm foi realizado o seu preenchimento com calda de cimento e a
selagem do bordo com poliuretano (figura 3) As fendas com abertura entre 04 mm e
10 mm foram somente seladas
3ordf Proteccedilatildeo da estrutura em relaccedilatildeo ao mecanismo de corrosatildeo de armaduras e controlo
das reaccedilotildees expansivas aacutelcalis-siacutelica Neste efeito de proteccedilatildeo eacute essencial a eficaacutecia no
controlo das trocas de humidade entre o ambiente exterior e a estrutura de betatildeo Assim
o sistema deveraacute eliminar a penetraccedilatildeo de aacutegua para o interior do betatildeo ao mesmo tempo
que possibilita a saiacuteda de vapor de aacutegua do interior do betatildeo para o meio exterior
Paralelamente o sistema de proteccedilatildeo superficial deveraacute ainda garantir uma adequada
proteccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave penetraccedilatildeo de aniacutedrico carboacutenico (CO2) e deveraacute possuir
capacidade de deformaccedilatildeo para absorver sem fendilhar as deformaccedilotildees expansivas (e
abertura de fendas) devidas agraves reaccedilotildees aacutelcalis-siacutelica Assim este sistema de proteccedilatildeo
superficial multi barreiras eacute composto pelos seguintes elementos
-Impregnaccedilatildeo hidrofugante sistema aplicado por projeccedilatildeo e que penetra na estrutura
porosa superficial do betatildeo revestindo os poros e repelindo a aacutegua
-Barramento das fendas incorporando malha de fibras de vidro
-Pintura (revestimento espesso e flexiacutevel) aplicado pelo menos em duas dematildeos
cruzadas e com maior espessura nos seguintes elementos arcos centrais pilares sobre
os arcos centrais pilastras dos arcos centrais e vigas exteriores do tabuleiro (espessura
superior ou igual a 500 μm)
120
Figura 6-9 Fendilhaccedilatildeo em pilar e trabalho de injeccedilatildeo (APPLETON J et al 2004)
4ordf Reabilitaccedilatildeo de apoios
Figura 6-10 Reabilitaccedilatildeo de apoios moveis (APPLETON J et al 2004)
5ordf Substituiccedilatildeo de apoios moacuteveis
Figura 6-11 Substituiccedilatildeo de apoios moacuteveis bloqueados e deformados (APPLETON J et al
2004)
121 Tiago Pais Boto
6ordf Reforccedilo das vigas externas do tabuleiro com laminados de fibras de carbono
Figura 6-12Reforccedilo com laminados de fibra de carbono (APPLETON J et al 2004)
7ordf Reconstruccedilatildeo das lajes consola dos passeios A laje consola tinha apenas uma espessura
de 007 m o que dificultaria a sua reparaccedilatildeo Assim foi considerado que a sua
reconstruccedilatildeo seria mais apropriada tendo entatildeo a espessura da nova laje sido de 010 m
Na figura 7 ilustram-se os trabalhos de reconstruccedilatildeo dessas lajes
Figura 6-13Reconstruccedilatildeo das lajes consola e dos passeios (APPLETON J et al 2004)
8ordf Trabalhos diversos tais como reconstruccedilatildeo dos topos das pilastras zonas de apoio das
vigas repavimentaccedilatildeo do tabuleiro requalificaccedilatildeo do sistema de drenagem de aacuteguas
pluviais introduccedilatildeo de um sistema de impermeabilizaccedilatildeo
122
Ficha teacutecnica e estado atual da obra
A intervenccedilatildeo foi realizada em 200203 e ficou a cargo do empreiteiro Construtora do Tacircmega
Foram reparados 1930m2 de aacuterea deteriorada o sistema de proteccedilatildeo foi aplicado em 44000m2
Utilizaram-se 968m de laminados para reforccedilo (Saraiva J 2007)
Figura 6-14Vista geral do viaduto Duarte Pacheco apoacutes intervenccedilatildeo (APPLETON J et al
2004)
63 Reabilitaccedilatildeo da ponte cais da Trafaria
Figura 6-15 Ponte Cais da Trafaria (a2p estudos e projetos 2004)
123 Tiago Pais Boto
Descriccedilatildeo da obra
A Ponte Cais construiacuteda em 1983 eacute utilizada para o aprestamento de navios de transporte dos
cereais Eacute constituiacuteda por 9 caixotildees com 210m de largura e 120m de desenvolvimento sobre
os quais apoiam 8 lajes vigadas com 204m de comprimento e 190m de largura Estes satildeo em
betatildeo armado e as lajes vigadas em betatildeo armado preacute-esforccedilado A ponte inclui 3 duques
DrsquoAlba e respetivas passagens para peotildees constituiacutedos por vigas simplesmente apoiadas com
vatildeos que variam entre 22m e 42m (a2p estudos e projetos 2004)
Inspeccedilotildees ensaios e anomalias
Uma inspeccedilatildeo visual mostrou que alguns paineacuteis de laje tinham o betatildeo da face inferior
totalmente delaminado e nalgumas vigas as bainhas de preacute-esforccedilo estavam jaacute aparentes e
sujeitas agrave livre corrosatildeo Constatou-se que as vigas mais altas que estavam em contacto com a
aacutegua por terem um niacutevel de humidade permanente mais elevado se encontravam menos
deterioradas que as vigas mais baixas (poros saturados fazem diminuir a quantidade de oxigeacutenio
junto das armaduras limitando a progressatildeo da corrosatildeo)
Devido aacute elevada exposiccedilatildeo do ambiente mariacutetimo verificou-se a corrosatildeo geral nas armaduras
causada por cloretos Os ensaios concluiacuteram que o valor criacutetico de concentraccedilatildeo de cloretos
situava-se aos 45mm de profundidade
Inclusivamente devido ao elevado estado de deterioraccedilatildeo em 2004 uma das vigas das
passagens de peotildees colapsou com uma rotura fraacutegil O colapso aconteceu apenas para a accedilatildeo
das cargas permanentes Realizou-se uma anaacutelise estrutural que permitiu concluir que tal soacute
podia acontecer com a rotura de dois cabos de preacute-esforccedilo Ensaios posteriores agrave calda de
injeccedilatildeo dos cabos permitiu concluir que esta se encontrava totalmente contaminada com
cloretos que resultou num estado avanccedilado de corrosatildeo dos cordotildees de preacute-esforccedilo (Saraiva J
2007)
Figura 6-16 Estado de degradaccedilatildeo da estrutura (a2p estudos e projetos 2004)
124
Intervenccedilatildeo realizada
Reparaccedilatildeo global com encamisamento da estrutura com microbetatildeo de alta durabilidade de
modo a garantir o recobrimento das armaduras de 50mm complementado por uma proteccedilatildeo
superficial de pintura epoxiacutedica
Para o encamisamento das vigas o empreiteiro estudou a hipoacutetese de utilizar microbetatildeo
autocompactaacutevel ou com inertes preacute-colocados seguidos de injeccedilatildeo de calda de cimento A
necessidade de recorrer a uma destas teacutecnicas relacionava-se com a dificuldade de acesso e
orientaccedilatildeo das superfiacutecies a betonar Realizaram-se testes num modelo agrave escala 11 para
comparar as teacutecnicas e adotou-se a utilizaccedilatildeo de microbetatildeo autocompactaacutevel Esta escolha
deveu-se ao facto que nas condiccedilotildees de execuccedilatildeo era inviaacutevel recorrer a meios de vibraccedilatildeo
mecacircnicos Para aleacutem disso o betatildeo com agregados preacute-colocados originava uma camada
superficial de betatildeo soacute com calda de cimento devido ao agrave deposiccedilatildeo dos agregados
Na face inferior das lajes comeccedilou por se utilizar projeccedilatildeo de betatildeo mas foram detetadas
algumas deficiecircncias na interface de ligaccedilatildeo ao substrato Abandonou-se esta teacutecnica e tambeacutem
aqui se adotou o betatildeo autocompactaacutevel tendo-se realizado furos na laje para colocaccedilatildeo do
betatildeo a partir da face superior da laje e purga do ar apoacutes colocaccedilatildeo de cofragem fixa na face
inferior
A remoccedilatildeo de betatildeo deteriorado foi realizada por fases para manter a ancoragem das armaduras
As passagens de peotildees foram substituiacutedas por novas estruturas de elevada durabilidade (betatildeo
de alto desempenho recobrimento miacutenimo de 50 mm e protecccedilatildeo superficial com pintura
acriacutelica) pois a sua reabilitaccedilatildeo natildeo era economicamente viaacutevel
Figura 6-17 Intervenccedilotildees nas vigas da ponte cais da Trafaria (a2p estudos e projetos 2004)
Ficha teacutecnica da obra e estado atual
A intervenccedilatildeo foi realizada em 2005 com um custo total de 1250000euro sendo reparados 4469
m2 de aacuterea de viga e 490 m2 de aacuterea de laje Para a proteccedilatildeo geral das superfiacutecies reparadas
utilizou-se uma tinta agrave base de resina eacutepoxy da International Paint com nome Interzone B54
com espessura superior de 300 μm que faz cura debaixo de aacutegua Em zonas onde natildeo se aplicou
nova camada de betatildeo mas se detetou a existecircncia de fendas com abertura superior a 02 mm
125 Tiago Pais Boto
aplicou-se revestimento com tinta Sikagard 255 (tinta de resina eacutepoxy muito flexiacutevel e
resistente) armada com tela de fibra de vidro Sika TX 270 (Saraiva J 2007)
O betatildeo autocompactaacutevel apresentava as seguintes caracteriacutesticas
Classe de resistecircncia miacutenima C3545
Quantidade de cimento 300lt clt 400 kgmsup3
Relaccedilatildeo aacutegua cimento aclt 04
Maacuteximo diacircmetro de inerte lt10 mm
O betatildeo adotado tinha a seguinte composiccedilatildeo
Cimento tipo I 425 com 355 kgm3 177 kgm3 de cinzas volantes 195 kgm3 de escoacuterias
relaccedilatildeo aacutegua cimento ac=027 (Saraiva J 2007)
64 Reabilitaccedilatildeo da ponte de Arraacutebida
Figura 6-18 Vista geral Ponte da Arraacutebida (Gaiurb 2015)
Descriccedilatildeo da obra
A ponte da Arraacutebida foi concluiacuteda em 1963 e inaugurada a 22 de Junho do mesmo ano O
projeto e direccedilatildeo estiveram a cargo do Prof Engordm Edgar Cardoso (Porto XXI 2015)
O desenvolvimento total da ponte eacute de 49320 m com um arco de 270 m de corda e 52 m de
flecha O tabuleiro em laje vigada com 12 vigas tem uma largura de 25 m e vatildeos de 2120 m
O tabuleiro apoia em cada alinhamento transversal com 4 pilares atraveacutes de carlingas Na zona
do Rio as accedilotildees satildeo transmitidas pelos pilares a dois arcos geacutemeos com 8m de largura cada e
secccedilatildeo em caixatildeo bicelular (APPLETON J et al 2002)
Inspeccedilotildees ensaios e anomalias
A inspeccedilatildeo visual originou um mapeamento das anomalias representado na figura seguinte
126
Figura 6-19 Ilustraccedilatildeo do mapeamento das Patologias (APPLETON J et al 2002)
Em simultacircneo com a inspeccedilatildeo visual realizou-se o ensaio de deteccedilatildeo de delaminaccedilatildeo por
precursatildeo com martelo nas superfiacutecies de betatildeo que comprovou a extensa delaminaccedilatildeo do betatildeo
e armaduras agrave vista que se observam nas vigas do tabuleiro em especial na zona sobre o arco
Constatou-se tambeacutem que grande parte da corrosatildeo de armaduras ocorre em locais de juntas de
betonagem ou locais de deficiente colocaccedilatildeo e vibraccedilatildeo do betatildeo traduzidas por segregaccedilatildeo dos
inertes e em locais de recobrimento muito pequeno (APPLETON J et al 2002)
Para o efeito e tendo em conta a diversidade de elementos estruturais as diferentes condiccedilotildees
de exposiccedilatildeo e as diferentes condiccedilotildees de acesso definiram-se e selecionaram-se um conjunto
de regiotildees representativas da totalidade da estrutura (figura seguinte) Em cada uma dessas
regiotildees realizaram-se os seguintes ensaios (APPLETON J et al 2002)
a Observaccedilatildeo topograacutefica da obra para se verificar a sua conformidade dimensional com
o projeto incidindo especialmente no nivelamento geomeacutetrico do tabuleiro
configuraccedilatildeo e posiccedilatildeo dos arcos e observaccedilatildeo da verticalidade dos pilares
b Deteccedilatildeo de armaduras e mediccedilatildeo do seu recobrimento (394msup2 que correspondem a
cerca de 05 da aacuterea exposta de betatildeo) utilizando sensores magneacuteticos e um
microprocessador
c Determinaccedilatildeo da profundidade da carbonataccedilatildeo (86 mediccedilotildees) em pequenas carotes
furos e superfiacutecies de fratura aplicando uma soluccedilatildeo alcooacutelica de fenolftaleiacutena
d Determinaccedilatildeo do teor em cloretos (expresso em percentagem da massa do betatildeo) a
vaacuterias profundidades (44 perfis de cloretos) por recolha de poacute de betatildeo obtido por
furaccedilatildeo com broca e utilizaccedilatildeo de equipamento standard
e Ensaios de caracterizaccedilatildeo do betatildeo envolvendo extraccedilatildeo de 16 carotes para realizaccedilatildeo
de
-Ensaios de resistecircncia e mediccedilatildeo do moacutedulo de elasticidade (7 ensaios)
-Ensaios de avaliaccedilatildeo da qualidade do betatildeo absorccedilatildeo por imersatildeo (3) absorccedilatildeo por
capilaridade (5) e permeabilidade (5)
127 Tiago Pais Boto
-Anaacutelise petograacutefica mineraloacutegica e microestrutural com vista a avaliar a estrutura
interna do betatildeo e eventuais reaccedilotildees quiacutemicas expansivas do betatildeo (3 provetes)
f Ensaio de escleroacutemetros (83) para avaliar a homogeneidade do betatildeo e a sua dureza
superficial Ensaios de avaliaccedilatildeo do grau e estado de corrosatildeo das armaduras
envolvendo Mediccedilatildeo do potencial eleacutetrico (6 malhas)
g Mediccedilatildeo da resistividade do betatildeo (6 zonas)
h Mediccedilatildeo da resistecircncia de polarizaccedilatildeo para avaliar a velocidade da corrosatildeo em μmano
(5 locais)
i Ensaios de traccedilatildeo de varotildees de accedilo (6 provetes)
j Avaliaccedilatildeo das caracteriacutesticas dinacircmicas da Ponte
Figura 6-20 Localizaccedilatildeo das zonas ensaiadas (APPLETON J et al 2002)
O estado de deterioraccedilatildeo da Ponte em funccedilatildeo das inspeccedilotildees e ensaios concluiu-se que
- A profundidade de carbonataccedilatildeo eacute apenas de 5 mm
- A penetraccedilatildeo de cloretos eacute muito pequena em geral com exceccedilatildeo das zonas onde se verificam
deficiecircncias de betonagem onde a contaminaccedilatildeo por cloretos atinge 008 do peso do betatildeo a
uma profundidade de 250 cm De referir que um valor de referecircncia do teor criacutetico em cloretos
valor a partir do qual as armaduras satildeo despassivadas eacute de 005
-A corrosatildeo de armaduras associada agrave carbonataccedilatildeo do betatildeo soacute ocorre em locais onde o
recobrimento for muito pequeno (inferior a 610 mm) e a corrosatildeo de armaduras associada agrave
penetraccedilatildeo de cloretos se estaacute a desenvolver na Ponte constituindo o principal mecanismo de
deterioraccedilatildeo o qual eacute jaacute especialmente gravoso nas zonas onde as deficiecircncias de betonagem
conduziram a uma qualidade inferior para o betatildeo
-Os ensaios de resistecircncia agrave compressatildeo conduziram a valores de 5260 a 7850 MPa Os ensaios
de avaliaccedilatildeo da qualidade do betatildeo revelaram que a composiccedilatildeo adotada era muito boa
-A realizaccedilatildeo da anaacutelise petrograacutefica revelou uma pasta de cimento muito compacta e a
inexistecircncia de reaccedilotildees expansivas no betatildeo e permitiu identificar a natureza dos inertes
-Apesar de ter sido utilizado na Ponte da Arraacutebida um betatildeo de alta qualidade e das superfiacutecies
do betatildeo terem sido protegidos por pintura a Ponte apresenta apoacutes 35 anos de serviccedilo uma
128
deterioraccedilatildeo significativa devida agrave corrosatildeo de armaduras associada agrave penetraccedilatildeo de cloretos
nas zonas onde ocorrem deficiecircncias de betonagem (APPLETON J et al 2002)
Intervenccedilatildeo realizada
Realizou-se uma proteccedilatildeo superficial geral da obra com tinta acriacutelica de base aquosa de
espessuras compreendidas entre 180 μm e 250 μm
Realizou-se um sistema de proteccedilatildeo diferenciado reforccedilado nas zonas de deficiecircncias de
betonagem (juntas de construccedilatildeo e zonas de deficiente compactaccedilatildeo) e com uma espessura
superior na zona da Ponte em relaccedilatildeo agrave aos viadutos
As zonas em que as armaduras estatildeo expostas e as zonas em que o betatildeo estaacute delaminado foi
reparado o local com substituiccedilatildeo do betatildeo e com novas argamassas de base cimentiacutecia
repassivando assim as armaduras Os pilares sobre os arcos junto ao fecho nas zonas
fendilhadas e delaminadas e aplicou-se uma junta com selante deformaacutevel por forma a permitir
a rotaccedilatildeo das secccedilotildees de topo e base dos pilares
A reabilitaccedilatildeo geral contempla ainda a reformulaccedilatildeo do sistema do pavimento do tabuleiro
incluindo a sua impermeabilizaccedilatildeo a reformulaccedilatildeo do sistema de drenagem e a substituiccedilatildeo das
juntas de dilataccedilatildeo A intervenccedilatildeo inclui ainda a instalaccedilatildeo de um sistema de monitorizaccedilatildeo
especialmente focado na observaccedilatildeo do processo de deterioraccedilatildeo que conduz agrave corrosatildeo de
armaduras pelo que foram instaladas ceacutelulas de corrosatildeo nas zonas atualmente satildes e nas zonas
sujeitas a reparaccedilatildeo local em especial na estrutura do tabuleiro
Figura 6-21 Corrosatildeo das armaduras (APPLETON J et al 2002)
Ficha teacutecnica da obra e estado atual
129 Tiago Pais Boto
A intervenccedilatildeo foi realizada em 2002 e ficou a cargo do empreiteiro Teixeira Duarte Teve um
custo de 4524000euro sendo que deste valor 964200euro corresponderam agrave pintura geral e 359700euro
agrave reparaccedilatildeo Foram reparados 3650 m2 de aacuterea deteriorada e 150 m de fendas O sistema de
protecccedilatildeo foi aplicado em 65000 m2
130
7 CONCLUSOtildeES E DESENVOLVIMENTOS FUTUROS
71 CONCLUSOtildeES
Ao longo desta dissertaccedilatildeo foram abordadas as vaacuterias etapas constituintes num projeto
de reparaccedilatildeo e reforccedilo em estruturas de betatildeo armado Descreveram-se as principais teacutecnicas
de reforccedilo estrutural dando especial atenccedilatildeo agrave sua aplicaccedilatildeo nalguns elementos estruturais
nomeadamente vigas e pilares Sendo que este trabalho padece de componente pratica eou
laboratorial tentou-se sistematizar o complexo processo de um projeto deste acircmbito de modo
a que a presente dissertaccedilatildeo possa servir de complemento bibliograacutefico ao projetista
Foram referenciadas as normas e regulamentos mais importantes e descreveram-se os
principais ensaios in situ e laboratoriais usados para caracterizar e avaliar o estado da estrutura
Em seguida expuseram-se as patologias e os mecanismos de deterioraccedilatildeo mecacircnicos fiacutesicos e
quiacutemicos mais recorrentes nas estruturas de betatildeo armado Refere-se ainda a metodologia geral
de intervenccedilatildeo a seguir assim como os principais aspetos teacutecnicos a considerar neste tipo de
intervenccedilatildeo nomeadamente mecanismos de transferecircncia de tensotildees
De um modo geral no penuacuteltimo capiacutetulo descreveu-se as principais teacutecnicas de reforccedilo
salientando-se o reforccedilo atraveacutes de materiais compoacutesitos empregues atualmente tais como os
CFRP que possibilitam acreacutescimos elevados na capacidade resistente Realccedilou-se este tipo de
reforccedilo tambeacutem por apresentar um baixo impacto arquitetoacutenico e ser faacutecil aplicaccedilatildeo embora
exija matildeo-de-obra especializada
No uacuteltimo capitulo como jaacute referido anteriormente a ausecircncia de componente praacutetica
nesta dissertaccedilatildeo foram expostos quatro casos praacuteticos de reparaccedilatildeo e reforccedilo em estruturas de
betatildeo armado localizadas em Portugal
Por fim com base no ACI 440 e ACI 318 foram abordadas consideraccedilotildees gerais de
dimensionamento de reforccedilo agrave flexatildeo e ao corte com recurso a FRP (apresentadas no anexo)
Assim torna-se visiacutevel que um estudo criterioso da estrutura existente em conjunto com
o conhecimento dos materiais e teacutecnicas de reforccedilo pode conduzir a intervenccedilotildees viaacuteveis
economicamente e com pouco impacto na estrutura intervencionada Podendo concluir que a
reparaccedilatildeo e reforccedilo de estruturas de betatildeo armado eacute atualmente uma ciecircncia dominada com
apoio normativo e teacutecnicas bastante evoluiacutedas bastante completo comprovado com obras
realizadas de grande sucesso
72 DESENVOLVIMENTOS FUTUROS
Os desenvolvimentos que se consideram mais importantes a realizar no acircmbito desta temaacutetica
satildeo os seguintes
Recolha de novas teacutecnicas de reparaccedilatildeo e reforccedilo agrave medida que sejam realizados novos
trabalhos de investigaccedilatildeo
Elaboraccedilatildeo de um caso praacutetico de reforccedilo numa estrutura real usando por exemplo o
reforccedilo com recurso a FRP e seguindo a metodologia do ACI 440 e ACI 318
131 Tiago Pais Boto
Elaboraccedilatildeo de um manual de dimensionamento para as diversas teacutecnicas aqui
abordadas
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140
141 Tiago Pais Boto
Anexo 1
8 Consideraccedilotildees gerais de reforccedilo com FRP agrave flexatildeo e corte em
seccedilotildees retangulares de acordo com ACI 440 e ACI 318
De modo a que a estrutura apresente uma reserva de resistecircncia quando solicitada por
a accedilatildeo do fogo o ACI recomenda que a estrutura anteriormente ao reforccedilo resista a duas
condiccedilotildees A primeira garante a resistecircncia a pelo menos 120 das accedilotildees permanentes e a 85
das sobrecargas A segunda condiccedilatildeo prende-se com a verificaccedilatildeo da capacidade resistente
tendo em conta a diminuiccedilatildeo das propriedades dos materiais apoacutes sujeitos ao fogo
(empty119877119899) 119890119909119894119904119905119890119899119905119890 ge (12119882119860119875 + 085119882119878119900119887) 119899119900119907119900 (81)
(119877119899120579) 119890119909119894119904119905119890119899119905119890 ge 119882119860119875 +119882119878119900119887 (82)
empty= Coeficiente de ductilidade
119877119899= Resistecircncia nominal de um elemento estrutural
119877119899120579= Resistecircncia nominal de um elemento estrutural submetido a temperaturas elevadas
119882119860119875= Accedilotildees permanentes
119882119878119900119887= Accedilotildees da sobrecarga
empty =
090 119904119890 120576119904 ge 0005
065 +025(120576119904minus120576119904119910)
0005minus120576119904119910 119904119890 120576119904119910 lt 120576119904 lt 0005
065 119904119890 120576119904 le 120576119904119910
(83)
Os elementos de reforccedilo FRP indicados nos documentos teacutecnicos dos fabricantes natildeo
satildeo afetados por nenhum coeficiente de minoraccedilatildeo devido aacute exposiccedilatildeo ambiental desta maneira
o ACI 440 recomenda que os alores de resistecircncia agrave traccedilatildeo e da extensatildeo uacuteltima sejam
corregidos por o coeficiente ambiental 119862119864
ƒ119891119906 = 119862119864 times ƒ119891119906lowast (84)
120576119891119906 = 119862119864 times 120576119891119906lowast (85)
ƒ119891119906=Resistecircncia uacuteltima de caacutelculo do FRP
142
ƒ119891119906lowast =Resistecircncia uacuteltima do FRP segundo o fabricante
119862119864=Coeficiente de reduccedilatildeo da accedilatildeo do meio ambiente
120576119891119906= Extensatildeo uacuteltima de caacutelculo do FRP
120576119891119906lowast =Extensatildeo uacuteltima do FRP segundo o fabricante
Tabela 8-1Valores de coeficiente de minoraccedilatildeo 119862119864
Condiccedilotildees de Exposiccedilatildeo Tipo de Fibra Coeficiente de reduccedilatildeo 119862119864
Interior Carbono 095
Vidro 075
Aramida 085
Exterior (pontes docas parques de estacionamento etc)
Carbono 085
Vidro 065
Aramida 075
Ambientes agressivos (ETARs industrias quiacutemicas etc)
Carbono 085
Vidro 050
Aramida 070
Devido aos materiais FRP apresentarem um comportamento linear elaacutestico antes da
rotura e admitindo que natildeo eacute afetado pela exposiccedilatildeo ambiental entatildeo o moacutedulo de elasticidade
pode ser determinado a partir da expressatildeo de Hooke
119864ƒ = ƒ119891119906 divide 120576119891119906 (86)
119864ƒ= Moacutedulo de elasticidade do FRP
ƒ119891119906= Resistecircncia uacuteltima de caacutelculo do FRP
120576119891119906= Extensatildeo uacuteltima de caacutelculo do FRP
143 Tiago Pais Boto
81 Reforccedilo agrave flexatildeo
811 Modos de ruina
Em elementos de betatildeo armado reforccedilado por FRPs a capacidade resistente agrave flexatildeo
estaacute intrinsecamente ligada aos modos de ruina os principais satildeo
Esmagamento do betatildeo comprimido ante da cedecircncia das armaduras de traccedilatildeo
Antes da rotura do FRP a armadura de traccedilatildeo entra em cedecircncia
Cedecircncia da armadura de traccedilatildeo seguindo-se o esmagamento do betatildeo de
compressatildeo
Destacamento do betatildeo de recobrimento devido a esta ser uma zona mais fraacutegil
devido aacute presenccedila de maior nuacutemero de vazios na interface betatildeoarmadura
Descolamento do FRP
Quando a extensatildeo na fibra de FRP atinge o valor de 3 (120576119888 = 120576119888119906=0003) considera-
se que se daacute o esmagamento do betatildeo A rotura do FRP acontece quando a extensatildeo for igual
ao valor de caacutelculo da extensatildeo uacuteltima de rotura (120576119891 = 120576119891119906)
Sendo que as tensotildees instaladas no FRP satildeo transferidas para o betatildeo de recobrimento
das armaduras introduzindo um acreacutescimo de tensotildees de corte e traccedilatildeo a extensatildeo maacutexima do
FRP eacute limitada atraveacutes da expressatildeo seguinte
120576119891119889 = 041radic119891119888
119899119864119891119905119891le 09 120576119891119906 (87)
120576119891119889 = Valor de caacutelculo da extensatildeo de rotura do FRP
119891119888 = Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
n = numero de camadas de FRP
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
119905119891 = Espessura de cada camada de FRP
120576119891119906 = Extensatildeo uacuteltima de caacutelculo do FRP
812 Hipoacuteteses baacutesicas do dimensionamento
De acordo com o ACI 440 as hipoacuteteses baacutesicas do dimensionamento satildeo consideradas
as seguintes suposiccedilotildees
Os caacutelculos de conceccedilatildeo do reforccedilo satildeo baseados nas propriedades dos materiais
existentes e nas disposiccedilotildees das armaduras
144
As extensotildees nas armaduras e no betatildeo satildeo diretamente proporcionais agraves
respetivas distacircncias do eixo neutro Uma seccedilatildeo plana antes da aplicaccedilatildeo do
carregamento devera permanecer plana apoacutes o carregamento (modelo de viga de
Euler-Bernoulli despreza-se a deformabilidade por corte)
A deformaccedilatildeo por corte na camada adesiva eacute desprezada devida a espessura
muito reduzida
A extensatildeo maacutexima de compressatildeo no betatildeo eacute de 0003
A resistecircncia agrave traccedilatildeo do betatildeo eacute desprezada
O FRP eacute caracterizado por um comportamento linear e elaacutestico tensatildeo-extensatildeo
ateacute agrave rotura
O accedilo assume um diagrama tensatildeoextensatildeo linear-elaacutestico ateacute agrave cedecircncia
seguido de um comportamento perfeitamente plaacutestico
Embora algumas das suposiccedilotildees possam natildeo refletir o verdadeiro comportamento do
FRP agrave flexatildeo tornam-se necessaacuterias para a introduccedilatildeo de dados computacionais Por exemplo
natildeo eacute considerado a deformaccedilatildeo por corte que ocorre na camada adesiva fazendo com que
ocorra um deslizamento relativo entre o FRP e o substrato
813 Criteacuterio de seguranccedila da resistecircncia agrave flexatildeo
O criteacuterio de seguranccedila da resistecircncia aacute flexatildeo deve ser verificado comparando o
momento fletor resistente de caacutelculo afetado por um coeficiente de reduccedilatildeo de ductilidade empty
descrito anteriormente e do momento fletor solicitante da combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel
empty119872119899 ge 119872119906 (88)
empty=Coeficiente de ductilidade
119872119899=Momento fletor resistente de caacutelculo
119872119906=Momento fletor solicitante da combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel Nmm
814 Niacutevel de extensatildeo no FRP
O maacuteximo de extensatildeo possiacutevel no FRP designada por extensatildeo efetiva 120576119891119890 acontece
quando
Ocorre o esmagamento do betatildeo de compressatildeo
Alcance do valor da extensatildeo de rotura do FRP
145 Tiago Pais Boto
Ocorrecircncia do descolamento do FRP
Entatildeo a extensatildeo efetiva pode ser calculada atraveacutes da seguinte expressatildeo
120576119891119890 = 120576119888119906 (119889119891minus119888
119888) minus 120576119887119894 le 120576119891119889 times 119896119898 (89)
Em que
119896119898 =
1
60120576119891119889(1 minus
119899119864119891119905119891
360000) le 090 119904119890 119899119864119891119905119891 le 180000
1
60120576119891119889(90000
119899119864119891119905119891) le 09 119904119890 119899119864119891119905119891 ge 180000
[119873119898119898] (810)
Onde
120576119891119890 = Extensatildeo efetiva do FRP
120576119888119906 = Extensatildeo maacutexima admitida no betatildeo comprimido
119889119891 = Distacircncia da face mais comprimida do betatildeo ao centro geomeacutetrico do FRP
c = Distancia da fibra mais comprimida ao eixo neutro
120576119887119894= Extensatildeo do betatildeo no substrato (betatildeo de recobrimento) no momento de instalaccedilatildeo do FRP
120576119891119889= Valor de caacutelculo da extensatildeo de rotura do FRP
n = Numero de camadas de FRP
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
119905119891 = Espessura de cada camada de FRP
815 Niacutevel de tensatildeo no FRP
A tensatildeo maacutexima que o FRP pode suportar antes da rotura da estrutura por flexatildeo pode
ser calculada admitindo um comportamento elaacutestico para o FRP atraveacutes da expressatildeo seguinte
119891119891119890 = 119864119891120576119891119890 (811)
Onde
119891119891119890=Tensatildeo efetiva no FRP niacutevel alcanccedilado na rotura da seccedilatildeo
119864119891=Modulo de elasticidade do FRP
120576119891119890=Extensatildeo efetiva no FRP niacutevel alcanccedilado na rotura da seccedilatildeo
146
816 Fator de reduccedilatildeo de ductilidade
Tendo em conta que a ductilidade de uma viga reforccedilada com FRP eacute inferior ao sistema original
desta maneira eacute importante verificar o niacutevel de deformaccedilatildeo das armaduras no estado limite
uacuteltimo apoacutes o esmagamento do betatildeo e descolamento do FRP de forma a manter a ductilidade
em niacuteveis aceitaacuteveis Este paracircmetro empty seraacute um fator de reduccedilatildeo do momento resistente
Figura 8-1 Fator de reduccedilatildeo do momento resistente em funccedilatildeo da extensatildeo do accedilo (adaptado
por Joaquim barros et al)
817 Estados limites de serviccedilo
Para se poderem evitar ou prevenir deformaccedilotildees plaacutesticas excessivas estas devem ser
limitadas em elementos de betatildeo armado reforccedilados com FRP para os estados limites de
utilizaccedilatildeo especialmente para elementos submetidos a cargas ciacuteclicas (El-Tawil et al 2001)
Desta forma a tensatildeo nas armaduras deve ser limitada a 80 e a tensatildeo de compressatildeo no betatildeo
limitada a 45 exemplificado nas expressotildees seguintes
119891119904119904 le 08 119891119904119910 (812)
119891119888119904 le 045119891119888 (813)
Onde
119891119904119904 = Tensatildeo para o accedilo natildeo preacute-esforccedilado para estados limites de utilizaccedilatildeo
119891119904119910 = Tensatildeo de cedecircncia para o accedilo natildeo preacute-esforccedilado
119891119888119904 = Resistecircncia de compressatildeo do betatildeo para estados limites de utilizaccedilatildeo
119891119888 = Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
147 Tiago Pais Boto
De acordo com Yamaguchi et al (1997) os autores observaram que existe uma relaccedilatildeo
linear entre a resistecircncia e as accedilotildees de longa duraccedilatildeo e o logaritmo do tempo de permanecircncia
do carregamento Chegaram agrave conclusatildeo que depois de aproximadamente 50 anos a resistecircncia
inicial do GFRP reduz em cerca de 30 a resitencia inicial do AFRP apresenta uma reduccedilatildeo
de cerca de 47 e a resistecircncia do CFRP tem uma perda de resistecircncia de aproximadamente
91 De acordo com Malvar (1998) os valores encontrados foram semelhantes
Desta maneira para se evitar a rotura dos sistemas reforccedilados com FRPs devido a accedilotildees
de longa duraccedilatildeo os valores da tensatildeo no FRP 119891119891119904 podem ser obtido segundo uma anaacutelise
elaacutestica e aplicando o momento que resulta das accedilotildees quase permanentes e das accedilotildees ciacuteclicas
Assim os valores das tensotildees para os sistemas GFRP AFRP e CFRP devem ficar limitados aos
valores indicados na tabela seguinte
Tabela 8-2 Limite de tensatildeo no FRP para carregamentos de longa duraccedilatildeo e accedilotildees ciacuteclicas
Tipo de Fibra do sistema FRP GFRP AFRP CFRP
020 119891119891119906 03 119891119891119906 055 119891119891119906
Onde
119891119891119906= Resistecircncia uacuteltima de caacutelculo do FRP
Os valores indicados na tabela satildeo resultado da aplicaccedilatildeo de um fator de seguranccedila de
06 aos valores dos fatores redutores de 03 047 e 091 para as fibras GFRP AFRP e CFRP
respetivamente
818 Aplicaccedilatildeo a seccedilotildees retangulares
Em aplicaccedilotildees de reforccedilo em seccedilotildees retangulares a resistecircncia agrave flexatildeo pode ser
determinada considerando a compatibilidade de deformaccedilotildees e o equiliacutebrio das forccedilas internas
atraveacutes do diagrama paraacutebola-retacircngulo
148
Figura 8-2Distribuiccedilatildeo de extensotildees e de tensotildees na verificaccedilatildeo aos estados limites uacuteltimos
(nas equaccedilotildees h foi substituiacutedo por 119889119891) (adaptado por Joaquim barros et al)
A distribuiccedilatildeo de extensotildees e de tensotildees representadas na figura anterior o momento
fletor resistente da secccedilatildeo na verificaccedilatildeo aos estados limite uacuteltimo pode ser calculado por
intermeacutedio da equaccedilatildeo seguinte
119872119899 = 119860119904119891119904 (119889119904 minus1205731119888
2) + 120595119891119860119891119891119891119890 (119889119891 minus
1205731119888
2) (814)
Onde
119872119899 = Momento fletor resistente da secccedilatildeo
119860119904 = Aacuterea da armadura convencional de traccedilatildeo
119891119904 = Tensatildeo de traccedilatildeo no accedilo
119889119904= Distancia entre a fibra do betatildeo mais comprimida e o centro geomeacutetrico da armadura de
traccedilatildeo
1205731 = Factor de transformaccedilatildeo do diagrama de tensotildees podendo assumir-se 08
c = Distancia da fibra de betatildeo mais comprimida ao eixo neutro
120595119891 =Coeficiente de minoraccedilatildeo da resistecircncia do FRP na flexatildeo pode assumir-se 085
119860119891= Aacuterea de FRP
119891119891119890 =Tensatildeo de traccedilatildeo efetiva no FRP
119889119891 = Altura total do elemento de betatildeo armado
149 Tiago Pais Boto
Por compatibilizaccedilatildeo de extensotildees e jaacute conhecendo a extensatildeo efetiva do FRP 120576119891119890 a
extensatildeo existente na camada de recobrimento logo apoacutes a aplicaccedilatildeo de reforccedilo 120576119887119894 e a posiccedilatildeo
do eixo neutro c podemos calcular a extensatildeo nas armaduras 120576119904 atraveacutes da expressatildeo
120576119904 = (120576119891119890 + 120576119887119894) (119889119904minus119888
119889119891minus119888) (815)
Onde
120576119904 = Niacutevel de extensatildeo nas armaduras
120576119891119890 = Extensatildeo efetiva no FRP niacutevel alcanccedilado na rotura da seccedilatildeo
120576119887119894 = Extensatildeo do betatildeo no substrato (betatildeo de recobrimento) no momento de instalaccedilatildeo do
FRP
119889119904 = Distancia entre a fibra do betatildeo armado mais comprimida e o centro geomeacutetrico da
armadura de traccedilatildeo
119889119891 = Altura total do elemento de betatildeo armado
c = Distancia da fibra de betatildeo mais comprimida ao eixo neutro
Conhecidas as extensotildees de todos os materiais que compotildees a seccedilatildeo e considerando-se
o comportamento linear-elaacutestico ateacute agrave cedecircncia seguido do comportamento perfeitamente
plaacutestico No caso do FRP como tambeacutem jaacute foi dito considera-se um comportamento linear e
elaacutestico Desta forma pode-se obter a correspondente tensatildeo atraveacutes das expressotildees
119891119904 = 119864119904120576119904 119904119890 120576119904 lt 120576119904119910 (816)
119891119904 = 119891119904119910 119904119890 120576119904 ge 120576119904119910 (817)
119891119891119890 = 119864119891120576119891 119904119890 120576119891 le 120576119891119889 (818)
119891119891119890 = 0 119904119890 120576119891 gt 120576119891119889 (819)
Onde
119891119904 =Tensatildeo nas armaduras
119864119904 = Moacutedulo de elasticidade do accedilo
120576119904 = Niacutevel de extensatildeo nas armaduras
150
120576119904119910 =Extensatildeo nas armaduras correspondente aacute tensatildeo de cedecircncia
119891119904119910 = Tensatildeo de cedecircncia para o accedilo natildeo preacute-esforccedilado
119891119891119890 = Tensatildeo de traccedilatildeo efetiva no FRP
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
120576119891 = Extensatildeo no FRP
120576119891119889 =Valor de caacutelculo da extensatildeo de descolamento do FRP ao substrato
Para o caacutelculo do equiliacutebrio interno de forccedilas se a equaccedilatildeo seguinte for satisfeita com a
verificaccedilatildeo da posiccedilatildeo do eixo neutro Os paracircmetros 1205721 e 1205731 de acordo com ACI 318-05 seccedilatildeo
10273 estatildeo associados agrave equivalecircncia do diagrama paraboacutelico das distribuiccedilatildeo de tensotildees no
betatildeo comprimido para o diagrama retangular e consideraccedilatildeo da linearidade fiacutesica dos
materiais Para 1205741 e 1205731 recomenda-se os valores de 085 e 08 respetivamente se a rotura do
sistema ocorrer por delaminaccedilatildeo ou descolamento do FRP segundo o ACI o diagrama
retangular garante resultados bastantes precisos
119888 =119860119904 119891119904+119860119891 119891119891119890
1205741 119891119888 1205731 119887119896 (820)
Onde
c = Distancia da fibra de betatildeo mais comprimida ao eixo neutro
119860119904 =Aacuterea das armaduras
119891119904 = Tensatildeo nas armaduras
119860119891 =Aacuterea de FRP
119891119891119890 = Tensatildeo de traccedilatildeo efetiva no FRP
1205741 e 1205731= Multiplicador de 119891119888 para determinar a tensatildeo equivalente do betatildeo agrave compressatildeo
119891119888 =Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
119887119896 =Largura da seccedilatildeo retangular de betatildeo
819 Tensatildeo no accedilo para estados limites de utilizaccedilatildeo
Assumindo o betatildeo fendilhado podemos calcular a tensatildeo no accedilo da secccedilatildeo reforccedilada
119891119904119904 e a posiccedilatildeo do eixo neutro para as cargas de serviccedilo kd atraveacutes do conceito de
homogeneizaccedilatildeo dos materiais
151 Tiago Pais Boto
119891119904119904 =[119872119904+ 120576119887119894 119860119891119864119891(119889119891minus
1198961198891199043)](119889119904minus119896119889119904)119864119904
119860119904119864119904(119889119904minus1198961198891199043)(119889119904minus119896119889119904)+119860119891119864119891(119889119891minus
1198961198891199043)(119889119891minus119896119889119904)
(821)
Em que
119896 = radic(120588119904119864119904
119864119888+ 120588119891
119864119891
119864119888)2
+ 2(120588119904119864119904
119864119888+ 120588119891
119864119891
119864119888(119889119891
119889119904)) minus (120588119904
119864119904
119864119888+ 120588119891
119864119891
119864119888) (822)
Onde
119891119904119904 = Tensatildeo nas armaduras para as cargas de serviccedilo
119872119904 =Momento no momento elaacutestico do elemento
120576119887119894 = Extensatildeo do betatildeo no substrato (betatildeo de recobrimento) no momento de instalaccedilatildeo do
FRP
119860119891 = Aacuterea de FRP
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
119889119891 = Altura total do elemento de betatildeo armado
119896 = Razatildeo entre a profundidade do eixo neutro e a profundidade medida no mesmo lado do eixo
neutro
119889119904 = Distancia entre a fibra mais comprimida do betatildeo armado e o centro geomeacutetrico da
armadura de traccedilatildeo
119864119904 = Moacutedulo de elasticidade do accedilo
119860119904 = Aacuterea das armaduras
120588119904 = Percentagem de reforccedilo da armadura convencional
119864119888 = Moacutedulo de elasticidade do betatildeo
120588119891 = Percentagem de reforccedilo de FRP
152
Figura 8-3 Distribuiccedilatildeo de tensotildees e extensotildees na verificaccedilatildeo dos estados limites de
utilizaccedilatildeo (adaptado por Joaquim barros et al)
8110 Tensatildeo no FRP para estados limites de utilizaccedilatildeo
Devido agrave atuaccedilatildeo de cargas de longa duraccedilatildeo e fadiga deve-se limitar a tensatildeo existente
no FRP atraveacutes da expressatildeo seguinte considerando-se as cargas quase permanentes e
comparar aos limites da tabela 16 recomendados pelo ACI
119891119891119904 = 119891119904119904 (119864119891
119864119904)119889119891minus119896119889119904
119889119904minus119896119889119904minus 120576119887119894119864119891 (823)
Onde
119891119891119904 = Tensatildeo no FRP causado pelo momento no regime elaacutestico do elemento de betatildeo armado
119891119904119904 = Tensatildeo nas armaduras para as cargas de serviccedilo
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
119864119904 = Moacutedulo de elasticidade das armaduras
119889119891 = Altura total do elemento de betatildeo armado
k = Razatildeo entre a profundidade do eixo neutro e a profundidade medida no mesmo lado do eixo
neutro
119889119904 = Distancia entre a fibra mais comprimida do betatildeo armado e o centro geomeacutetrico da
armadura de traccedilatildeo
120576119887119894 = Extensatildeo do betatildeo no substrato (betatildeo de recobrimento) no momento de instalaccedilatildeo do
FRP
153 Tiago Pais Boto
8111 Fluxograma para verificaccedilatildeo da capacidade resistente da seccedilatildeo reforccedilada agrave flexatildeo
De acordo com ACI 440 para a verificaccedilatildeo dos estados limites uacuteltimos a resistecircncia agrave
flexatildeo pode ser obtida seguindo o fluxograma indicado na figura seguinte Mas sendo que o
valor de 120576119891119889 diminui com a rigidez do sistema de reforccedilo na situaccedilatildeo em que a extensatildeo do
FRP for superior egrave extensatildeo efetiva torna-se necessaacuterio usar mais fibras de FRP no entanto no
contexto da rigidez e do valor econoacutemico eacute preferiacutevel aumentar a largura das camadas de FRP
do que aplicar mais camadas de FRP
154
Figura 8-4Diagrama para verificaccedilatildeo aos ELU em reforccedilo de seccedilotildees em betatildeo armado com
FRP (adaptado de Joaquim barros et al)
Determinar a extensatildeo inicial
Determinar a rigidez
Determinar o paracircmetro
Impor ruiacutena por esmagamento do betatildeo ( = )e =
Calcular a posiccedilatildeo da linha neutra c
Calcular o estado de extensatildeo no accedilo
lt
Calcular o estado de tensatildeo no accedilo
Tensatildeo no accedilo =
Calcular a tensatildeo efetiva no reforccedilo
Com a meacutedia dos valores de c calcula-se a nova
extensatildeo no reforccedilo
Obter a meacutedia dos dois valores de c Verificaccedilatildeo de equilibrio calcular a
posiccedilatildeo da linha neutra c
lt lt
Alterar a aacuterea do FRP de
Verificaccedilatildeo de dectilidade da seccedilatildeo calcular fAtor de reduccedilatildeo φ
Calcular o momento resistente
Criteacuterio de seguranccedila ao ELU
eacute verificado
Fim
Fornecer as caracteristicas geomeacutetricas da seccedilatildeo e
propriedades mecanicas dos
NAtildeONAtildeO
NAtildeO
SIM
SIM
SIM
155 Tiago Pais Boto
82 Reforccedilo ao esforccedilo transverso de uma viga ou pilar de betatildeo armado
821 Configuraccedilotildees geomeacutetricas de reforccedilo
Existem essencialmente trecircs tipos de revestimento de FRP usados para aumentar a
resistecircncia ao corte de uma viga de betatildeo armado ou pilar
Das trecircs hipoacuteteses a mais eficiente eacute total envolvimento da seccedilatildeo ilustrado na figura seguinte
a) Total envolvimento da seccedilatildeo
b) Em forma de U
c) Colagem em duas faces
Figura 8-5Configuraccedilotildees geomeacutetricas do reforccedilo ao corte com FRP (ACI 4402R-08)
822 Resistecircncia Nominal de corte
De acordo com o ACI 318-05 o valor da resistecircncia nominal de corte deve ser
multiplicado por um fator de reduccedilatildeo ϕ=085
ϕ119881119899 ge 119881119906 (824)
O valor nominal da resistecircncia ao corte tambeacutem pode ser calculado fazendo o
somatoacuterio da contribuiccedilatildeo da armadura resistente ao corte da contribuiccedilatildeo do betatildeo e do
sistema FRP afetado de um coeficiente de minoraccedilatildeo 120595119891 dependente da configuraccedilatildeo de
reforccedilo
Φ119881119899=ϕ(119881119888 + 119881119904 + 120595119891119881119891) (825)
Onde
119881119899 =Valor nominal da resistecircncia ao corte
119881119906 = Valor resistente ao corte requerido
156
119881119888 = Contribuiccedilatildeo do betatildeo para a resistecircncia ao corte de uma seccedilatildeo de betatildeo
119881119904 = Contribuiccedilatildeo das armaduras para a resistecircncia ao corte de uma seccedilatildeo de betatildeo
120595119891 = Coeficiente de minoraccedilatildeo dependente da configuraccedilatildeo de reforccedilo
Figura 8-6Valores correspondentes ao coeficiente 120595119891 (adaptaccedilatildeo de Joaquim barros et al)
823 Valor de caacutelculo da contribuiccedilatildeo do FRP
De acordo com ACI 440 o valor da contribuiccedilatildeo do FRP para aumentar a resistecircncia ao
esforccedilo transverso de uma viga de betatildeo armado eacute calculado com a expressatildeo seguinte
(Joaquim barros et al)
119881119891119889 = ϕ times 120595119891119860119891119907times119891119891119890times(sin120573+cos120573)times119889119891119907
119904119891 (826)
Em que
119860119891119907 = 2 times 119899119891 times 119905119891 times 119908119891 (827)
Onde
119881119891119889 = Valor de caacutelculo da contribuiccedilatildeo do FRP para contribuiccedilatildeo ao corte
ϕ = Fator de reduccedilatildeo de resistecircncia ACI 318-05 (empty = 085)
120595119891 =Coeficiente de minoraccedilatildeo dependente da configuraccedilatildeo de reforccedilo
119860119891119907 = Aacuterea de reforccedilo de FRP ao corte
119891119891119890 = Tensatildeo efetiva do FRP
120573 = Orientaccedilatildeo das fibras de FRP
119889119891119907= Altura uacutetil do reforccedilo de FRP
119904119891 = Espaccedilamento do FRP na direccedilatildeo do eixo da viga
157 Tiago Pais Boto
119899119891 = Nuacutemero de camadas de FRP
119905119891 = Espessura por camada de FRP
119908119891 =Largura por unidade de FRP
Figura 8-7Identificaccedilatildeo dos paracircmetros intervenientes na formulaccedilatildeo do reforccedilo com FRP
(ACI 4402R)
824 Tensatildeo efetiva do FRP
119891119891119890 = 120576119891119890 times 119864119891 (828)
Onde
119891119891119890 = Tensatildeo efetiva do FRP
120576119891119890 = Extensatildeo efetiva do FRP (extensatildeo do FRP na rotura da seccedilatildeo de betatildeo armado)
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
825 Extensatildeo efetiva para configuraccedilatildeo de envolvimento total da seccedilatildeo com FRP
De acordo com o ACI 440 observou-se que em reforccedilo de vigas ou pilares com
envolvimento total da seccedilatildeo ocorria uma perda de ligaccedilatildeo nos agregados do betatildeo onde o niacutevel
de extensatildeo era maior desta maneira o niacutevel de extensatildeo efetiva 120576119891119890 deveraacute ser limitada a
120576119891119890 = 0004 le 075 times 120576119891119906 (829)
Onde
120576119891119890 = Extensatildeo efetiva do FRP (extensatildeo do FRP na rotura da seccedilatildeo de betatildeo armado)
120576119891119906 = Valor de caacutelculo da extensatildeo de rotura do FRP
158
826 Extensatildeo efetiva para configuraccedilatildeo de envolvimento da seccedilatildeo com FRP em forma de U
e nas duas faces
Nestes dois casos de envolvimento da seccedilatildeo de betatildeo com FRP de acordo com o ACI
440 Triantafillou em 1998 observou que antes da perda de ligaccedilatildeo dos agregados ocorreu a
delaminaccedilatildeo do betatildeo desta forma analisaram-se as tensotildees de aderecircncia permitindo chegar a
um coeficiente de reduccedilatildeo aplicaacutevel ao corte 119896119907 de forma a viabilizar estas duas configuraccedilotildees
de envolvimento da seccedilatildeo com FRP
120576119891119890 = 119896119907 times 120576119891119890 le 0004 (830)
Em que
119896119907 =1198961times1198962times119871119890
11900times120576119891119906le 075 (831)
1198961 = (119891119888
27)23frasl
(832)
1198962 =
119889119891119907minus119871119890
119889119891119907 119877119890119891119900119903ccedil119900 119890119898 119891119900119903119898119886 119889119890 119880
119889119891119907minus2times119871119890
119889119891119907 119877119890119891119900119903ccedil119900 119886119901119897119894119888119886119889119900 119899119886119904 119891119886119888119890119904 119897119886119905119890119903119886119894119904
(833)
119871119890 =23300
(119899119891times119905119891times119864119891)058 (834)
Onde
120576119891119890 = Extensatildeo efetiva do FRP (extensatildeo do FRP na rotura da seccedilatildeo de betatildeo armado)
119896119907 =Coeficiente de reduccedilatildeo de aderecircncia
1198961 =Coeficiente que tem em conta a resistecircncia do betatildeo
1198962 =Fator que tem em conta a configuraccedilatildeo do reforccedilo
119871119890 =Comprimento de colagem efetivo do FRP
120576119891119906 = Valor de caacutelculo da extensatildeo de rotura do FRP
119891119888 = Valor caracteriacutestico da resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
159 Tiago Pais Boto
119889119891119907 = Altura uacutetil do reforccedilo de FRP
119899119891 = Nuacutemero de camadas de FRP
119905119891 = Espessura por camada de FRP
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
827 Coeficiente de reduccedilatildeo ambiental 119914119942
Como jaacute referido no iniacutecio do capiacutetulo 6 Os elementos de reforccedilo FRP indicados nos
documentos teacutecnicos dos fabricantes natildeo satildeo afetados por nenhum coeficiente de minoraccedilatildeo
devido aacute exposiccedilatildeo ambiental desta maneira o ACI 440 recomenda que os alores de resistecircncia
agrave traccedilatildeo e da extensatildeo uacuteltima sejam corregidos por o coeficiente ambiental 119862119864
ƒ119891119906 = 119862119864 times ƒ119891119906lowast (835)
120576119891119906 = 119862119864 times 120576119891119906lowast (836)
ƒ119891119906=Resistecircncia uacuteltima de caacutelculo do FRP
ƒ119891119906lowast =Resistecircncia uacuteltima do FRP segundo o fabricante
119862119864=Coeficiente de reduccedilatildeo da accedilatildeo do meio ambiente
120576119891119906= Extensatildeo uacuteltima de caacutelculo do FRP
120576119891119906lowast =Extensatildeo uacuteltima do FRP segundo o fabricante
Each player must accept the cards
life deals him or her
But once they are in hand
he or she alone must decide
how to play the cards
in order to win the game
iii Tiago Pais Boto
AGRADECIMENTOS
A presente dissertaccedilatildeo natildeo poderia ter sido realizado sem a imprescindiacutevel ajuda de vaacuterias
pessoas e entidades pelo que expresso aqui a minha gratidatildeo particularmente
Ao Doutor Ricardo Nuno Francisco do Carmo meu orientador cientiacutefico pela
disponibilidade apoio colaboraccedilatildeo e amizade manifestada durante a realizaccedilatildeo deste trabalho
e ao longo de todo o meu percurso acadeacutemico
Ao Mestre Paulo Maranha Nunes Tiago pela disponibilidade e partilha de referecircncias
bibliograacuteficas para a realizaccedilatildeo da presente dissertaccedilatildeo assim como as saacutebias palavras e
ensinamentos transmitidos ao longo do percurso acadeacutemico
Aos meus colegas de curso especialmente ao Joatildeo Carlos Oacutescar Santos e Helena Alves
pela amizade revisatildeo e partilha de livros
Um agradecimento especial ao pessoal que partilhou a casa em Coimbra durante o percurso
acadeacutemico e todos os amigos Zeacute Miguel Jorge Renato e Paulo a amizade e companheirismo
foram muito importantes
Agrave Inecircs Castro Joana Costa Vanessa Simotildees e Teresa Loureiro pela disponibilidade na
ajuda e revisatildeo do documento
Agrave minha famiacutelia especialmente aos meus pais pelo apoio e incentivo e conjuntamente com
o meu irmatildeo por continuarem-me a aturar Sem eles nada seria possiacutevel
iv
RESUMO
Jaacute se passaram algumas deacutecadas desde que o betatildeo eacute o principal material de construccedilatildeo
que ergue cidades e estruturas nas civilizaccedilotildees contemporacircneas Num passado natildeo muito
longiacutenquo a aacuterea da durabilidade manutenccedilatildeo e prevenccedilatildeo das estruturas de betatildeo natildeo foi vista
como prioridade chegando a ser negligenciada por consequecircncia hoje existem graves
problemas nalgumas construccedilotildees de betatildeo Por outro lado devido ao excedente de construccedilatildeo
habitacional em Portugal e agrave a atual conjuntura econoacutemicafinanceira que a Europa atravessa
o setor da construccedilatildeo tem sofrido um abrandamento acentuado A consciecircncia e postura de
sustentabilidade das novas geraccedilotildees e entidades competentes acentuou a necessidade de
preservar reparar e reforccedilar muito do patrimoacutenio no parque habitacional portuguecircs e europeu
O projeto de intervenccedilatildeo numa estrutura nunca eacute abordada da mesma maneira natildeo existem duas
estruturas iguais e haacute particularidades neste tipo de projetos que natildeo existem num projeto de
uma estrutura nova Para intervir numa estrutura jaacute construiacuteda eacute necessaacuterio um conhecimento
abrangente em vaacuterias temaacuteticas tais como regulamentaccedilatildeo meacutetodos de avaliaccedilatildeo de
seguranccedila definiccedilatildeo das caracteriacutesticas mecacircnicas dos materiais teacutecnicas de reparaccedilatildeo e
reforccedilo metodologias de diagnostico e intervenccedilatildeo comportamento estrutural etc
Atualmente existe muita informaccedilatildeo acerca da temaacutetica de reparaccedilatildeo e reforccedilo de estruturas de
betatildeo armado no entanto haacute ainda alguma falta de documentaccedilatildeo onde a informaccedilatildeo aparece
de forma integral e objetiva
Consideando o apresentado anteriormente tentou-se compilar informaccedilatildeo sobre os principais
assuntos que interessam a um projeto de reparaccedilatildeoreforccedilo de estruturas de betatildeo armado
nomeadamente as normas e legislaccedilatildeo aplicaacutevel exemplos de metodologias de inspeccedilatildeo e
intervenccedilatildeo os principais ensaios em laboratoacuterio e in situ para caracterizaccedilatildeo dos materiais
principais teacutecnicas de reparaccedilatildeoreforccedilo Sobre este toacutepico e a tiacutetulo de exemplo aprofundou-
se com mais detalhe as consideraccedilotildees relativas ao dimensionamento com reforccedilo com FRPacutes
v Tiago Pais Boto
ABSTRACT
It has been a few decades since the concrete is the main building material used to raised cities
and structures in the contemporary civilizations In a not so distant past the area of durability
maintenance and prevention of concrete structures has not been seen as a priority being
neglected and therefore today there are serious problems in some concrete structures On the
other hand due to the surplus of the housing construction in Portugal and the current
economicfinancial that Europe is going through the construction industry has been suffering
a sharp slowdown The consciousness and attitude of sustainability of the new generations
and competent authorities accented the need to maintain repair and enhance much of the
Portuguese and European housing stock and patrimony
The intervention project in a structure is never addressed the same way there are not two
equal structures and there are special features on this type of project that do not exist a new
structure project To intervene in a structure already built it is necessary comprehensive
knowledge of various topics such as regulations safety assessment methods definition of the
mechanical characteristics of the materials techniques of reparation and reinforcement
diagnostic and intervention methodologies structural behavior and so on
Currently there is a lot of information about the subject of reparation and reinforcement of
reinforced concrete structures however there is still some lack of documentation where the
information appears fully and objectively
Considering the previously presented We tried attempt to compile the information on the
main issues which are of interest to the project of reparationreinforcement of reinforced
concrete structures in particular the guidelines and applicable legislation examples of
inspection methodologies and interventions the main tests in laboratories and in situ to
characterize the materials the main techniques in reparationreinforcement On this topic and
for example deepened in more detail considerations on the design with reinforcement with
FRPs
Palavras-chave
Patologias Diagnostico Inspeccedilatildeo Ensaios in situ Ensaios laboratoriais Reforccedilo Estruturas de
Betatildeo Armado
KEYWORDS
Pathology Diagnosis Inspection Testing situ Laboratory tests Reinforcement Concrete
Structures
vi
vii Tiago Pais Boto
Iacutendice
AGRADECIMENTOS iii
RESUMO iv
ABSTRACT v
IacuteNDICE DE FIGURAS 1
IacuteNDICE DE TABELAS 4
ACROacuteNIMOS 4
SIMBOLOGIA 6
1 INTRODUCcedilAtildeO 13
11 Enquadramento 13
12 Objetivos 14
13 Estrutura da dissertaccedilatildeo 15
2 Normas Regulamentaccedilatildeo e Documentaccedilatildeo teacutecnica 17
21 Normas europeias mais relevantes e que devem consultadas na realizaccedilatildeo de um
projeto de reabilitaccedilatildeo estrutural 17
22 Importacircncia da Norma EN NP 1504 em projetos de reforccediloreparaccedilatildeo 17
23 Os regulamentos publicados em Portugal na aacuterea do projeto estrutural 22
24 Por fim aconselha-se consulta da seguinte documentaccedilatildeo que apresenta
recomendaccedilotildees relevantes para na realizaccedilatildeo de um projeto de reabilitaccedilatildeo estrutural 22
3 Avaliaccedilatildeo e diagnoacutestico do estado de conservaccedilatildeo das estruturas de betatildeo armado 25
31 Introduccedilatildeo 25
32 Metodologia de inspeccedilatildeo 25
33 Ensaios in situ e Ensaios laboratoriais 26
331 Anaacutelise e monitorizaccedilatildeo de vibraccedilotildees em estruturas 26
332 Ensaios de ultrassons em betatildeo 27
333 Deteccedilatildeo de armaduras com recurso do pacoacutemetro 30
334 Deteccedilatildeo de corrosatildeo em armaduras por mediccedilatildeo dos potenciais eleacutetricos 32
335 Determinaccedilatildeo do teor de cloretos no betatildeo 33
336 Ensaio de aderecircncia por traccedilatildeo (pull-off) 35
337 Resistecircncia aacute compressatildeo com recurso ao escleroacutemetro do tipo Schmidt 36
338 Avaliaccedilatildeo da profundidade de carbonataccedilatildeo com indicador de fenolftaleiacutena 38
viii
339 Observaccedilatildeo boroscoacutepica de cavidades e fendas 40
3310 Mediccedilatildeo de deslocamentos em juntas e fendas com o alongacircmetro 41
3311 Determinaccedilatildeo da resistecircncia de betotildees a partir de provetes ciliacutendricos 42
3312 Mediccedilatildeo da espessura da seccedilatildeo atraveacutes de ensaios impacto-eco 44
4 Patologias em Estruturas de Betatildeo Armado 47
41 Introduccedilatildeo 47
42 Erros de projeto 48
43 Deficiente execuccedilatildeo 49
44 Erros de Exploraccedilatildeo Manutenccedilatildeo 49
441 Mecanismos Mecacircnicos 49
442 Mecanismos Quiacutemicos 52
443 Mecanismos Fiacutesicos 56
5 Reparaccedilatildeo e Reforccedilo de Estruturas de betatildeo armado 59
51 Enquadramento Geral de uma intervenccedilatildeo de reforccedilo 59
52 Aspetos teacutecnicos a considerar em situaccedilotildees de reparaccedilatildeo ou reforccedilo estrutural 59
53 Metodologias de intervenccedilatildeo 60
54 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de estruturas existentes 62
55 Caracterizaccedilatildeo do tipo de intervenccedilatildeo 65
56 Paracircmetros principais a considerar no dimensionamento do Reforccedilo 66
57 Mecanismos de transferecircncia de tensotildees de acordo com CEB Nordm162 68
571 Transferecircncia de tensotildees atraveacutes de compressatildeo direta betatildeo sobre betatildeo 68
572 Transferecircncia de tensotildees atraveacutes de adesatildeo betatildeobetatildeo 69
573 Transferecircncia de tensotildees atraveacutes de fricccedilatildeo betatildeobetatildeo 69
574 Transferecircncia de tensotildees de compressatildeo atraveacutes camadas de resina 70
575 Transferecircncia de forccedilas das armaduras de reforccedilo para armaduras de reforccedilo ou
armaduras existentes 72
58 Principais Teacutecnicas de reparaccedilatildeo e reforccedilo estrutural 73
581 Meacutetodos de proteccedilatildeoreparaccedilatildeo eletroquiacutemica 73
582 Reforccedilo de seccedilotildees com encamisamentocolagem de chapas metaacutelicas (EBR)
Externally bonded reinforcement 82
583 Reforccedilo de seccedilotildees com encamisamento de betatildeo armado 95
ix Tiago Pais Boto
584 Reforccedilo de estruturas em betatildeo com colagem de compoacutesitos FRP (Poliacutemeros
reforccedilados com fibras) 105
6 Exemplos de casos praacuteticos de reparaccedilatildeo e reforccedilo 113
61 Cais de carga geral do porto de Aveiro 113
62 Viaduto Duarte Pacheco 117
63 Reabilitaccedilatildeo da ponte cais da Trafaria 122
64 Reabilitaccedilatildeo da ponte de Arraacutebida 125
7 CONCLUSOtildeES E DESENVOLVIMENTOS FUTUROS 130
71 CONCLUSOtildeES 130
72 DESENVOLVIMENTOS FUTUROS 130
REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS 131
Anexo 1 141
8 Consideraccedilotildees gerais de reforccedilo com FRP agrave flexatildeo e corte em seccedilotildees retangulares de
acordo com ACI 440 e ACI 318 141
81 Reforccedilo agrave flexatildeo 143
811 Modos de ruina 143
812 Hipoacuteteses baacutesicas do dimensionamento 143
813 Criteacuterio de seguranccedila da resistecircncia agrave flexatildeo 144
814 Niacutevel de extensatildeo no FRP 144
815 Niacutevel de tensatildeo no FRP 145
816 Fator de reduccedilatildeo de ductilidade 146
817 Estados limites de serviccedilo 146
818 Aplicaccedilatildeo a seccedilotildees retangulares 147
819 Tensatildeo no accedilo para estados limites de utilizaccedilatildeo 150
8110 Tensatildeo no FRP para estados limites de utilizaccedilatildeo 152
8111 Fluxograma para verificaccedilatildeo da capacidade resistente da seccedilatildeo reforccedilada agrave flexatildeo
153
82 Reforccedilo ao esforccedilo transverso de uma viga ou pilar de betatildeo armado 155
821 Configuraccedilotildees geomeacutetricas de reforccedilo 155
822 Resistecircncia Nominal de corte 155
823 Valor de caacutelculo da contribuiccedilatildeo do FRP 156
824 Tensatildeo efetiva do FRP 157
x
825 Extensatildeo efetiva para configuraccedilatildeo de envolvimento total da seccedilatildeo com FRP 157
826 Extensatildeo efetiva para configuraccedilatildeo de envolvimento da seccedilatildeo com FRP em forma
de U e nas duas faces 158
827 Coeficiente de reduccedilatildeo ambiental 119914119942 159
1 Tiago Pais Boto
IacuteNDICE DE FIGURAS
Figura 1-1 Peso () da Reabilitaccedilatildeo Residencial na Produccedilatildeo Total da Construccedilatildeo para 14 paiacuteses da Europa
(AECOPS 2009) 14
Figura 2-1 Etapas de um processo de reparaccedilatildeoreforccedilo (Silva 2008) 21
Figura 3-1 Esquema do equipamento para registo de vibraccedilotildees (oz diagnostico2015) 27
Figura 3-2 Equipamento para ensaios de ultrassons no betatildeo (ATCP Physical Engineering) 28
Figura 3-3Ilustraccedilatildeo das trecircs metodologias para realizaccedilatildeo de ensaios ultrassons (ATCP Physical Engineering)
28
Figura 3-4 Pacoacutemetro (geotechpedia 2012) 31
Figura 3-5 Equipamento para mediccedilatildeo do teor de cloretos in situ (oz diagnostico 2015) 34
Figura 3-6 Esquematizaccedilatildeo do ensaio de aderecircncia por traccedilatildeo pull-off (oz diagnostico 2015) 36
Figura 3-7 Escleroacutemetro de Schmidt (Nabrande Wikipedia 2015) 37
Figura 3-8 Reaccedilatildeo da fenolftaleiacutena numa carote de betatildeo (oz diagnostico 2015) 39
Figura 3-9 Esquematizaccedilatildeo de um boroscoacutepio (oz diagnostico 2015) 40
Figura 3-10Alongacircmetro mecacircnico (oz diagnostico 2015) 41
Figura 3-11 Extraccedilatildeo de carote com localizaccedilatildeo preacutevia da malha de armaduras (oz diagnostico 2015) 43
Figura 3-12 Parte do equipamento para realizaccedilatildeo do ensaio (impacto-ecoimpact Echo instruments 2015) 44
Figura 4-1 Modelo de Tuutti evoluccedilatildeo dos niacuteveis de deterioraccedilatildeo ao longo da vida uacutetil de uma estrutura (Concrete
Institute of Australia 2015) 48
Figura 4-2Modelo simplificado do processo de corrosatildeo nas armaduras (ACosta1997) 54
Figura 4-3 Evoluccedilatildeo dos niacuteveis de concentraccedilatildeo de CO2 nos uacuteltimos 50 anos 55
Figura 5-1 Comportamento teoacuterico dos modelos de anaacutelise (Appleton Jamp Costa A 2011) 63
Figura 5-2 Tensatildeo de corte em funccedilatildeo da tensatildeo normal em superfiacutecie de betatildeo tratada com jacto de areia (CEB
Bulletin drsquoinformation nordm1621983) 70
Figura 5-3 Espessura da camada de resina e correspondente resistecircncia agrave traccedilatildeo (CEB Bulletin drsquoinformation
nordm162 1983) 71
Figura 5-4Tensatildeo de corte em funccedilatildeo do deslizamento para vaacuterias espessuras de chapa de accedilo coladas (CEB
Bulletin drsquoinformation nordm162 1983) 72
Figura 5-5 Transferecircncia de forccedilas atraveacutes das armaduras de reforccedilo (CED 2015) 72
Figura 5-6Esquema de proteccedilatildeo catoacutedica por corrente imposta com recurso a acircnodo inerte distribuiacutedo (adaptado
de G Kakuba 2005) 75
Figura 5-7Esquema de proteccedilatildeo catoacutedica por corrente imposta com recurso a acircnodos internos (adaptado de G
Kakuba 2005) 75
Figura 5-8 Esquema de proteccedilatildeo catoacutedica com recurso a acircnodos de sacrifiacutecio sem necessidade de fonte de corrente
contiacutenua (adaptado de G Kakuba 2005) 76
Figura 5-9Malha de titacircnio (Global Sources 2015) 77
Figura 5-10 Fita de malha de titacircnio (Chemical Newtech 2015) 77
Figura 5-11 Acircnodo de titacircnio ativado (Global Sources 2015) 78
2
Figura 5-12 Aplicaccedilatildeo de tinta orgacircnica condutora (CONREHAB Cathodic protection 2015) 78
Figura 5-13 Acircnodo enterrado de magneacutesio (AEGION 2015) 79
Figura 5-14Sistema de acircnodo adesivo de zinco (Jianhai Qiu 2002) 79
Figura 5-15Acircnodo de zinco envolvido em argamassa de elevada porosidade (CCASMI Corrosion Services
2015) 80
Figura 5-16Sistema de proteccedilatildeo catoacutedica com malha de zinco (FOSROC 2015) 80
Figura 5-17Aplicaccedilatildeo de metais por projeccedilatildeo em estrutura de betatildeo armado (Structural Technologies 2015) 81
Figura 5-18 Diagrama de Pourbaix para Fe-H2O a 25ordmC (SJSU2015) 81
Figura 5-19Reforccedilo com encamisamento metaacutelico eliacuteptico para seccedilotildees retangulares (Aboutaha RS et all 1999)
84
Figura 5-20 Dimensotildees recomendadas no reforccedilo agrave flexatildeo de uma viga em betatildeo armado (Gomes A Appleton
J1997) 84
Figura 5-21 Dimensotildees recomendadas no reforccedilo ao esforccedilo transverso de uma viga em betatildeo armado (Gomes
A Appleton J) 85
Figura 5-22 Deformaccedilatildeo de pilares devido agrave formaccedilatildeo de roacutetulas plaacutesticas ldquoph-plastic hingesrdquo (SCRIP academic
publisher 2015) 86
Figura 5-23Esquematizaccedilatildeo de um encamisamento metaacutelico (Chai Y H et al 1991) 86
Figura 5-24Seccedilatildeo de betatildeo confinada com anel e encamisamento metaacutelico (Attard M M Setunge S 1996) 87
Figura 5-25 Modelo de caacutelculo de pilares agrave flexatildeo composta (Gomes A Appleton J) 90
Figura 5-26 Modelo de caacutelculo agrave flexatildeo de vigas reforccediladas por colagem de chapas metaacutelicas (Gomes A
Appleton J) 91
Figura 5-27 Distribuiccedilatildeo plaacutestica das tensotildees de aderecircncia (Gomes A Appleton J) 93
Figura 5-28 Encamisamento de pilares com betatildeo armado (Santos 2008) 95
Figura 5-29Disposiccedilatildeo das armaduras mais utilizado no encamisamento de vigas (Gomes A Appleton J) 96
Figura 5-30 Disposiccedilatildeo das armaduras mais utilizado no encamisamento de pilares (Gomes A Appleton J)
97
Figura 5-31Espessura a betonar em funccedilatildeo do material e teacutecnica utilizada (Gomes A Appleton J) 97
Figura 5-32Modelo de caacutelculo agrave flexatildeo de vigas reforccediladas por encamisamento de betatildeo armado (Gomes A
Appleton J) 98
Figura 5-33 Modelo de caacutelculo para verificaccedilatildeo da ligaccedilatildeo betatildeo existentebetatildeo novo (Gomes A Appleton J)
99
Figura 5-34Pilar com encamisamento de betatildeo armado total (Aacutelvaro Sousa 2008) 102
Figura 5-35Modelo de caacutelculo dos esforccedilos resistentes agrave flexatildeo composta (Aacutelvaro Sousa 2008) 104
Figura 5-36 Compoacutesito de FRP (Formas Preacute-Fabricada e Curada ldquoin siturdquo) (LJuvandes et all 2007) 106
Figura 5-37 Comportamento agrave traccedilatildeo de fibras e metais (ACI 440R-96 1996) 107
Figura 5-38 Aplicaccedilatildeo do sistema FRP (adaptado de BASF 2007) 110
Figura 5-39Fatores condicionantes para a durabilidade dos FRPrsquos 110
Figura 6-1 Vista do Cais de Carga do porto de Aveiro (LOURENCcedilO Z 2007) 113
3 Tiago Pais Boto
Figura 6-2 Corte da viga frontal com a ilustraccedilatildeo das diferentes zonas anoacutedicas do sistema de proteccedilatildeo catoacutedica
(LOURENCcedilO Z 2007) 114
Figura 6-3 Instalaccedilatildeo das fitas de malha de TiMMO (LOURENCcedilO Z 2007) 115
Figura 6-4 Unidade Central de controlo e monitorizaccedilatildeo (LOURENCcedilO Z 2007) 115
Figura 6-5 Meacutedia dos valores do decrescimento do potencial (72 h) em funccedilatildeo da densidade de corrente
(LOURENCcedilO Z 2007) 117
Figura 6-6 Vista geral viaduto Duarte Pacheco (httpwwwpanoramiocom 2014) 117
Figura 6-7 Alccedilado do Viaduto Duarte Pacheco (APPLETON J et al 2004) 118
Figura 6-8 Fendilhaccedilatildeo das reaccedilotildees alcali-siacutelica no betatildeo nas vigas do tabuleiro (APPLETON J et al 2004)119
Figura 6-9 Fendilhaccedilatildeo em pilar e trabalho de injeccedilatildeo (APPLETON J et al 2004) 120
Figura 6-10 Reabilitaccedilatildeo de apoios moveis (APPLETON J et al 2004) 120
Figura 6-11 Substituiccedilatildeo de apoios moacuteveis bloqueados e deformados (APPLETON J et al 2004) 120
Figura 6-12Reforccedilo com laminados de fibra de carbono (APPLETON J et al 2004) 121
Figura 6-13Reconstruccedilatildeo das lajes consola e dos passeios (APPLETON J et al 2004) 121
Figura 6-14Vista geral do viaduto Duarte Pacheco apoacutes intervenccedilatildeo (APPLETON J et al 2004) 122
Figura 6-15 Ponte Cais da Trafaria (a2p estudos e projetos 2004) 122
Figura 6-16 Estado de degradaccedilatildeo da estrutura (a2p estudos e projetos 2004) 123
Figura 6-17 Intervenccedilotildees nas vigas da ponte cais da Trafaria (a2p estudos e projetos 2004) 124
Figura 6-18 Vista geral Ponte da Arraacutebida (Gaiurb 2015) 125
Figura 6-19 Ilustraccedilatildeo do mapeamento das Patologias (APPLETON J et al 2002) 126
Figura 6-20 Localizaccedilatildeo das zonas ensaiadas (APPLETON J et al 2002) 127
Figura 6-21 Corrosatildeo das armaduras (APPLETON J et al 2002) 128
Figura 8-1 Fator de reduccedilatildeo do momento resistente em funccedilatildeo da extensatildeo do accedilo (adaptado por Joaquim barros
et al) 146
Figura 8-2Distribuiccedilatildeo de extensotildees e de tensotildees na verificaccedilatildeo aos estados limites uacuteltimos (nas equaccedilotildees h foi
substituiacutedo por 119889119891) (adaptado por Joaquim barros et al) 148
Figura 8-3 Distribuiccedilatildeo de tensotildees e extensotildees na verificaccedilatildeo dos estados limites de utilizaccedilatildeo (adaptado por
Joaquim barros et al) 152
Figura 8-4Diagrama para verificaccedilatildeo aos ELU em reforccedilo de seccedilotildees em betatildeo armado com FRP (adaptado de
Joaquim barros et al) 154
Figura 8-5Configuraccedilotildees geomeacutetricas do reforccedilo ao corte com FRP (ACI 4402R-08) 155
Figura 8-6Valores correspondentes ao coeficiente 120595119891 (adaptaccedilatildeo de Joaquim barros et al) 156
Figura 8-7Identificaccedilatildeo dos paracircmetros intervenientes na formulaccedilatildeo do reforccedilo com FRP (ACI 4402R) 157
4
IacuteNDICE DE TABELAS
Tabela 2-1 Organizaccedilatildeo da Norma EN NP 1504 18
Tabela 3-1 Qualidade do betatildeo em funccedilatildeo da velocidade de propagaccedilatildeo dos ultrassons (Japanese Society of
Construction) 30
Tabela 3-2Risco de corrosatildeo ativa em funccedilatildeo do niacutevel de potencial 33
Tabela 4-1 Caracteriacutesticas do betatildeo em funccedilatildeo da temperatura (Adaptado de Rosso (1975) Neville (1923) 51
Tabela 5-1 Aspetos teacutecnicos a considerar para situaccedilotildees de reparaccedilatildeo e reforccedilo (Joseacute Vasconcelos Paiva et all
LNEC 2006) 60
Tabela 5-2Metodologia a seguir para projeto de reparaccedilatildeoreforccedilo (ACI Committee 364 1999) 61
Tabela 5-3 Coeficiente 120593119877 para danos provocados por sismos (CEB 1983) 64
Tabela 5-4 Coeficiente 120593119877 para danos provocados por incecircndios (CEB 1983) 64
Tabela 5-5 Coeficiente 120593119877 para danos provocados pela corrosatildeo (CEB 1983) 65
Tabela 5-6Relaccedilatildeo entre Coeficiente de Capacidade e Grau de Intervenccedilatildeo 66
Tabela 5-7 Coeficientes de minoraccedilatildeo (120574prime119862) para betatildeo cofrado em obra (CEB 1983) 66
Tabela 5-8 Coeficientes de minoraccedilatildeo (120574prime119862) para betatildeo projetado (CEB 1983) 66
Tabela 5-9 Coeficientes de minoraccedilatildeo (120574prime119878) para Accedilo (CEB 1983) 67
Tabela 5-10Forccedila de Adesatildeo consoante a interface de ligaccedilatildeo 69
Tabela 5-11 Seacuterie galvacircnica dos materiais 74
Tabela 5-12Propriedades das Principais Fibras (Manoochehr Zoghi 2014) 108
Tabela 5-13 Principais vantagens e desvantagens das fibras FRP (Aacutelvaro Sousa 2008) 112
Tabela 6-1 Resultados obtidos durante dois ciclos de polarizaccedilatildeo despolarizaccedilatildeo (LOURENCcedilO Z 2007) 116
Tabela 6-2 Meacutedia dos valores de decrescimento de potencial obtido em cada zona e em cada ciclo de polarizaccedilatildeo
(LOURENCcedilO Z 2007) 116
Tabela 0-1Valores de coeficiente de minoraccedilatildeo 119862119864 142
Tabela 8-2 Limite de tensatildeo no FRP para carregamentos de longa duraccedilatildeo e accedilotildees ciacuteclicas 147
ACROacuteNIMOS
A - Fibra de Aramida
ACI ndash American Concrete Institute
AECOPS - Associaccedilatildeo de Empresas de Construccedilatildeo Obras Publicas e Serviccedilos
AFRP ndash Aramid Fiber Reinforced Polymer Poliacutemero reforccedilado com fibras de aramida
ASCE ndash American society of civil engineering
ASTM ndash American Society for Testing and Materials
A-HM ndash Fibras de Aramida de elevado moacutedulo de elasticidade
5 Tiago Pais Boto
A-IM ndash Fibras de Aramida de moacutedulo de elasticidade intermeacutedio
BRI ndash Building Research Institute
C - Fibra de carbono
CE ndash Marcaccedilatildeo de no Espaccedilo Econoacutemico Europeu
CFRP ndash Carbon Fiber Reinforced Polymer Poliacutemero reforccedilado com fibras de carbono
CEN - Comiteacute Europeu de Normalizaccedilatildeo
CEB ndash Comiteacute Europeacuteen du Beacuteton
CONREPNET - Thematic network on performance based rehabilitation of reinforced concrete
structures
CPF - Controlo de produccedilatildeo de faacutebrica
CNR ndash Consiglio Nazionale delle Ricerche
C-HM ndash Fibras de Carbono de elevado moacutedulo de elasticidade
C-HS ndash Fibras de Carbono de elevada resistecircncia
DEF ndash Delayed Ettringite Formation
DSC ndash Differential Scanning Calorimetry
DMTA ndash Dynamic Mechanical Thermal Analysis
FRP ndash Fiber Reinforced Polymer
G - Fibra de vidro
GFRP ndash Glass Fiber Reinforced Polymer Poliacutemero reforccedilado com fibras de vidro
G-S ndash Fibras de Vidro de elevada resistecircncia
G-AR ndash Fibras de Vidro de resistecircncia meacutedia
G-E ndash Fibras de Vidro com propriedades similares a G-AR mas de densidade inferior
IBC ndash International Existing Building Code
JCI ndash Japan Concrete Institute
JCSS ndash Joint Committee on Structural Safety
K - Fibra de Kevlar
LNEC ndash Laboratoacuterio Nacional de Engenharia Civil
NACE ndash National Association of Corrosion Engineers
RBA ndash Regulamento do Betatildeo Armado
REBA ndash Regulamento de Estruturas de Betatildeo Armado
REBAP ndash Regulamento de Estruturas de Betatildeo Armado e Preacute-Esforccedilado
RSA ndash Regulamento de Seguranccedila e Accedilotildees para Estruturas de Edifiacutecios e Pontes
6
SIMBOLOGIA
Maiuacutesculas Latinas
AgCl ndash Cloreto de prata
119860119904119890119902
ndash Aacuterea de armadura equivalente
119860119904119894 ndash Aacuterea da armadura existente
119860119904119903 ndash Aacuterea da armadura de reforccedilo
119860119888119894 ndash Aacuterea do betatildeo existente
119860119888119903 ndash Aacuterea do betatildeo de reforccedilo
119860119888119888119903 ndash Aacuterea do betatildeo de recobrimento que natildeo se considera confinado
119860119904119903 ndash Aacuterea da armadura de reforccedilo
119860119904119908119894 ndash Aacuterea da armadura de esforccedilo transverso inicial por metro
119860119904 ndash Aacuterea da armadura convencional de traccedilatildeo
119860119891 ndash Aacuterea de FRP
119860119891119907 ndash Aacuterea de reforccedilo de FRP ao corte
119860119887 ndash Aacuterea da seccedilatildeo das armaduras longitudinais
119860119904119895 ndash Aacuterea estimada dos aneacuteis de accedilo
CaCO3 ndash Carbonato de Caacutelcio
Ca(HCO3)2 ndash Bicarbonato de Caacutelcio
Ca(OH)2 ndash Hidroacutexido de Caacutelcio
CaO ndash Oacutexido de Caacutelcio
CL- ndash Cloro
Ca+ ndash Caacutelcio
CO2 ndash Dioacutexido de Carbono
119862119864 ndash Coeficiente de reduccedilatildeo da accedilatildeo do meio ambiente
C1 ndash Concentraccedilatildeo de CO2 no exterior [gm3]
C2 ndashConcentraccedilatildeo de CO2 na frente de carbonataccedilatildeo [gm3]
119863119895 ndash Diacircmetro externo do encamisamento
D ndash Coeficiente de difusatildeo do CO2 no betatildeo [m2s]
E ndash Moacutedulo de Elasticidade
7 Tiago Pais Boto
119864119904119895 ndash Moacutedulo de elasticidade do accedilo de encamisamento
119864ƒ ndash Moacutedulo de elasticidade do FRP
119865119887 ndash Forccedila de corte resistente de uma bucha metaacutelica
119865119890 ndash Ferro
119865119910119904119895 ndash Tensatildeo de cedecircncia do accedilo de encamisamento
119865119904119889 ndash Forccedila de traccedilatildeo de reforccedilo
H2O ndash Aacutegua
L ndash Comprimento da Ligaccedilatildeo
119871119870 ndash Comprimento da chapa metaacutelica
119871119890 ndash Comprimento de colagem efetivo do FRP
K ndash Coeficiente de carbonataccedilatildeo [m s-05]
K ndash Potaacutessio
119870119868119899119894119888119894119886119897 ndash Caracteriacutesticas iniciais de rigidez
119870119903119890119904119894119889119906119886119897 ndash Caracteriacutesticas residuais de rigidez
K2O ndash Oacutexido de Potaacutessio
Mg ndash Magneacutesio
119872119877119889 ndash Momento resistente da seccedilatildeo reforccedilada
119872119899 ndash Momento fletor resistente de caacutelculo
119872119906 ndash Momento fletor solicitante da combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel Nmm
119872119904 ndash Momento no momento elaacutestico do elemento
119872119877119863 ndash Momento resistente
119873119877119889119891119894119899119886119897
ndash Esforccedilo axial resistente afetado pelo coeficiente de monolitismo
119873119877119889 ndash Esforccedilo axial resistente
119873119904119889 ndash Esforccedilo axial atuante
Na2O ndash Oacutexido de Soacutedio
Na ndash Soacutedio
119877119899 ndash Resistecircncia nominal de um elemento estrutural
119877119899120579 ndash Resistecircncia nominal de um elemento estrutural submetido a temperaturas elevadas
119877119889 ndash Valor de caacutelculo do esforccedilo resistente da estrutura
119877prime119889 ndash Esforccedilo de caacutelculo residual resistente
8
119877119868119899119894119888119894119886119897 ndash Caracteriacutesticas iniciais de resistecircncia
119877119903119890119904119894119889119906119886119897 ndash Caracteriacutesticas residuais de resistecircncia
119877119903 ndash Resistecircncia da estrutura apoacutes reforccedilo
119877119894 ndash Resistecircncia da estrutura supondo que eacute nova
119878119904119895 ndash Espaccedilamento igual agrave unidade
119878prime119889 ndash Esforccedilo de caacutelculo atuante
SO4 ndash Sulfato
119878 ndash Espaccedilamento dos varotildees de accedilo
S ndash Forccedila
119878119889 ndash Valor de caacutelculo atuante na estrutura
Tc ndash Temperatura Criacutetica
Tg ndash Temperatura de transiccedilatildeo viacutetrea
T95 ndash Temperatura Caracteriacutestica
119881119906 ndash Resistecircncia do pilar ao esforccedilo transverso
119881119888 ndash Resistecircncia do betatildeo ao corte
119881119904 ndash Resistecircncia das armaduras ao corte
119881119899 ndash Resistecircncia ao corte da contribuiccedilatildeo das cargas verticais
119881119904119895 = Resistecircncia miacutenima necessaacuteria ao corte do encamisamento de accedilo
1198810 ndash Forccedila de corte induzida pela capacidade de flexatildeo maacutexima provaacutevel da roacutetula plaacutestica
119881119904119889 ndash Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119881119877119889119898119886119909 ndash Esforccedilo transverso maacuteximo
V ndash Velocidade de propagaccedilatildeo do impulso ultra-soacutenico do betatildeo
119881119877119889119898119886119909 ndash Esforccedilo transverso maacuteximo
119881119904119889 ndash Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119881119889 ndash Velocidade do som pelo meacutetodo direto
119881119894 ndash Velocidade do som pelo meacutetodo indireto
119881119901 ndash Velocidade ultrassoacutenica (Kms)
119882 ndash Watt unidade de medida de potecircncia eleacutetrica no sistema internacional de unidades
119882119860119875 ndash Accedilotildees permanentes
119882119878119900119887 ndash Accedilotildees da sobrecarga
119885119890119902 ndash Braccedilo equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
9 Tiago Pais Boto
119885119894 ndash Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
119885119903 ndash Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura de reforccedilo
Minuacutesculas Latinas
a ndash Quantidade necessaacuteria para carbonatar uma unidade de volume de betatildeo [gm3]
119887 ndash Largura da chapa metaacutelica
119887119903 ndash Largura da seccedilatildeo de betatildeo reforccedilada
119887119894 ndash Largura da seccedilatildeo de betatildeo da viga inicial
119887119903 ndash Largura da seccedilatildeo de betatildeo reforccedilada
119887119896 ndash Largura da seccedilatildeo retangular de betatildeo
c ndash Distancia da fibra mais comprimida ao eixo neutro
119889119890119902 ndash Altura uacutetil equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
119889119903 ndash Altura uacutetil da seccedilatildeo reforccedilada relativamente agrave armadura de reforccedilo
119889119894 ndash Altura uacutetil da seccedilatildeo reforccedilada relativamente agrave armadura existente
119889119904 ndash Distancia entre a fibra do betatildeo mais comprimida e o centro geomeacutetrico da armadura de
traccedilatildeo
119889119891 ndash Altura total do elemento de betatildeo armado
119889119891119907 ndash Altura uacutetil do reforccedilo de FRP
119889119904119895 ndash Espessura da placa de encamisamento metaacutelico
119891119888 ndash Resistecircncia do betatildeo agrave compressatildeo
119891119888119889 ndash Valor de caacutelculo da resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
119891119891119890 ndash Tensatildeo de traccedilatildeo efetiva no FRP
119891119897 ndash Tensatildeo maacutexima de confinamento do encamisamento de accedilo
119891119910119895 ndash Tensatildeo limite de proporcionalidade do accedilo
119891prime119888119888 ndash Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo confinado
119891prime119888 ndash Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo natildeo confinado
119891prime119897 ndash Tensatildeo maacutexima de confinamento do encamisamento de accedilo
119891119910 ndash Tensatildeo de cedecircncia das armaduras longitudinais
119891119904119910119889119894 ndash Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura existente
119891119904119910119889119903 ndash Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
10
119891119904119910119889119894 ndash Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura existente
119891119888119905119898 ndash Resistecircncia meacutedia agrave traccedilatildeo do betatildeo
ƒ119891119906 ndash Resistecircncia uacuteltima de caacutelculo do FRP
119891119888119889119888119891 ndash Valor de caacutelculo corrigido da resistecircncia aacute compressatildeo do betatildeo
ƒ119891119906lowast ndash Resistecircncia uacuteltima do FRP segundo o fabricante
119891119891119890 ndash Tensatildeo efetiva no FRP niacutevel alcanccedilado na rotura da seccedilatildeo
119891119904119904 ndash Tensatildeo para o accedilo natildeo preacute-esforccedilado para estados limites de utilizaccedilatildeo
119891119904119910 ndash Tensatildeo de cedecircncia para o accedilo natildeo preacute-esforccedilado
119891119888119904 ndash Resistecircncia de compressatildeo do betatildeo para estados limites de utilizaccedilatildeo
119891119904 ndash Tensatildeo de traccedilatildeo no accedilo
119891119891119904 ndash Tensatildeo no FRP causado pelo momento no regime elaacutestico do elemento de betatildeo armado
119896 ndash Razatildeo entre a profundidade do eixo neutro e a profundidade medida no mesmo lado do
eixo neutro
119896119907 ndash Coeficiente de reduccedilatildeo de aderecircncia
1198961 ndash Coeficiente que tem em conta a resistecircncia do betatildeo
1198962 ndash Fator que tem em conta a configuraccedilatildeo do reforccedilo
119897119904 ndash Comprimento de emenda dos varotildees
mV ndash milivolt (Volt eacute a unidade de tensatildeo eleacutetrica ou diferenccedila de potencial eleacutetrico)
119899 ndash Nuacutemero de buchas colocadas no comprimento L2
119899119891 ndash Nuacutemero de camadas de FRP
119901 ndash Diacircmetro equivalente do betatildeo fissurado em torno da armadura longitudinal
119904119891 ndash Espaccedilamento do FRP na direccedilatildeo do eixo da viga
t ndash Tempo [s]
119905119895 ndash Espessura do encamisamento
119905119891 ndash Espessura de cada camada de FRP
119908119891 ndash Largura por unidade de FRP
χ ndash Profundidade de carbonataccedilatildeo [m]
Maiuacutesculas Gregas
ΔL ndash Variaccedilatildeo de Comprimento
11 Tiago Pais Boto
empty ndash Coeficiente de ductilidade
120579 ndash Angulo das bielas do betatildeo
Φ ndash Coeficiente de capacidade
Minuacutesculas Gregas
120572119888119908 ndash Fator que tem em conta o estado de tensatildeo na biela comprimida
120573 ndash Orientaccedilatildeo das fibras de FRP
1205731 ndash Factor de transformaccedilatildeo do diagrama de tensotildees podendo assumir-se 08
120574119888 ndash Coeficiente de minoraccedilatildeo das propriedades resistentes do betatildeo em estruturas novas
120574119899119877 ndash Coeficiente de monolitismo para a flexatildeo ( 120574119899119877 = 09 valor sugerido por Eurocoacutedio 8
parte14)
120574119899119881 ndash Coeficiente de monolitismo para a esforccedilo transverso ( 120574119899119881 = 08 valor sugerido por
Eurocoacutedio 8 parte14)
120574prime119862 ndash Coeficiente de minoraccedilatildeo para betatildeo projetado e cofrado em obra
120574prime119904 ndash Coeficiente de minoraccedilatildeo para accedilo
120574119899119877 ndash Coeficiente de monolitismo
1205741 e 1205731 ndash Coeficientes Multiplicadores de 119891119888 para determinar a tensatildeo equivalente do betatildeo agrave
compressatildeo
120574119892 ndash Coeficiente de majoraccedilatildeo de accedilotildees permanentes em estruturas novas
120574prime119902 ndash Coeficiente de majoraccedilatildeo de accedilotildees variaacuteveis em estruturas existentes
120574119902 ndash Coeficiente de majoraccedilatildeo de accedilotildees permanentes em estruturas existentes
δ ndash Deformaccedilatildeo
120576119891119906 ndash Extensatildeo uacuteltima de caacutelculo do FRP
120576119891119906lowast ndash Extensatildeo uacuteltima do FRP segundo o fabricante
120576119891119889 ndash Valor de caacutelculo da extensatildeo de rotura do FRP
120576119891119890 ndash Extensatildeo efetiva do FRP
120576119888119906 ndash Extensatildeo maacutexima admitida no betatildeo comprimido
120576119887119894 ndash Extensatildeo do betatildeo no substrato (betatildeo de recobrimento) no momento de instalaccedilatildeo do FRP
120576119904 ndash Extensatildeo nas armaduras
120576119887119894 ndash Extensatildeo do betatildeo (betatildeo de recobrimento) no momento de instalaccedilatildeo do FRP
120576119904119910 ndash Extensatildeo nas armaduras correspondente aacute tensatildeo de cedecircncia
12
120576119891 ndash Extensatildeo no FRP
ξ ndash Fator de Correccedilatildeo (depende da compactaccedilatildeo da fluidez e das adiccedilotildees presentes no betatildeo)
120588119904 ndash Percentagem de reforccedilo da armadura convencional
120588119891 ndash Percentagem de reforccedilo de FRP
120590119878119889 ndash Tensatildeo normal aplicada
120590119877119889 ndash Tensatildeo normal resistente
120590119873 ndash Tensatildeo Normal
120591119878119889 ndash Tensatildeo de corte aplicada
120591119877119889 ndash Tensatildeo de corte resistente
120591119877 ndash Tensatildeo de Corte
1205911 ndash Tensatildeo tangencial na seccedilatildeo do betatildeo existente
1205912 ndash Tensatildeo tangencial na seccedilatildeo do betatildeo novo e o betatildeo existente
120591119898aacute119909 ndash Tensatildeo tangencial limite
120591119904119889 ndash Tensatildeo de aderecircncia resistente accediloresinabetatildeo
ϕ ndash Fator de reduccedilatildeo de resistecircncia ACI 318-05 (ϕ = 085)
120593119877 ndash Coeficiente empiacuterico para reduccedilatildeo de resistecircncia
120593119870 ndash Coeficiente empiacuterico para reduccedilatildeo de rigidez
micro ndash Coeficiente de Fricccedilatildeo
1205921 ndash Fator redutor da tensatildeo de compressatildeo do betatildeo fendilhado
120595119891 ndash Coeficiente de minoraccedilatildeo da resistecircncia do FRP na flexatildeo pode assumir-se 085
13 Tiago Pais Boto
1 INTRODUCcedilAtildeO
11 Enquadramento
ldquoO betatildeo armado surge como elemento primordial nas construccedilotildees em Portugal logo
apoacutes o iniacutecio da produccedilatildeo em 1894 de cimento Portland na Faacutebrica de Cimento Tejo em
Alhandra A construccedilatildeo da Igreja de Nordf Srordf de Faacutetima em 1938 nas Avenidas Novas marcou
o iniacutecio do atual domiacutenio do betatildeo armado nos nossos haacutebitos construtivosrdquo (Coias 2006)
O betatildeo eacute um material heterogeacuteneo caracterizado pela estrutura porosa constituiacutedo
essencialmente por cimento agregados brita areia aacutegua e nalguns betotildees por adjuvantes e
adiccedilotildees tais como siacutelicas de fumo cinzas volantes e escoacuterias Como o betatildeo eacute um material que
pode apresentar uma boa trabalhabilidade no estado fresco e uma elevada resistecircncia mecacircnica
(resistecircncia agrave compressatildeo) foi utilizado exaustivamente na construccedilatildeo
A durabilidade do betatildeo eacute influenciada pela sua composiccedilatildeo (razatildeo aacutegua-cimento
quantidade miacutenima e tipo de cimento) recobrimento das armaduras fendilhacatildeo processo de
cura entre outros factores As propriedades do betatildeo vatildeo-se alterando ao longo do tempo por
isso a anaacutelise de uma estrutura de betatildeo jaacute construiacuteda deve ser diferentes adaptada
comparativamente com uma a anaacutelise de betatildeo armado nova Portanto todas as estruturas de
betatildeo armado devem ser um alvo de uma atenccedilatildeo especial tanto na sua execuccedilatildeo como durante
as fases de intervenccedilatildeo durante o seu periacuteodo de vida uacutetil
ldquoEntende-se por reparaccedilatildeo todas as accedilotildees que visam repor os niacuteveis de desempenho da
estrutura para os padrotildees inicialmente previstos ou que visam corrigir e prevenir os efeitos da
degradaccedilatildeo da estrutura Uma intervenccedilatildeo de reforccedilo define-se como uma Acatildeo que incide
sobre o comportamento da estrutura visando o aumento da resistecircncia eou ductilidade dos seus
elementos melhorando assim o desempenho da estrutura relativamente ao seu estado inicialrdquo
(Rodrigues 2005)
Para tomar a decisatildeo de reforccedilar ou reparar um a estrutura eacute absolutamente necessaacuterio efetuar
um estudo preacutevio da estrutura jaacute existente onde satildeo necessaacuterias observaccedilotildees in situ que na
maioria das vezes satildeo complementadas com a realizaccedilatildeo de ensaios O historial da estrutura
tambeacutem tem que ser analisado fatores como redistribuiccedilatildeo de cargas carregamentos sucessivos
eou excessivos efeitos de retraccedilatildeo e fluecircncia satildeo condicionantes importantes que devem ser
conhecidos para que a intervenccedilatildeo de reparaccedilatildeo ou reforccedilo seja bem-sucedida Geralmente a
decisatildeo de reparar ou reforccedilar uma estrutura depende do resultado da inspeccedilatildeo agrave estrutura
existente e da anaacutelise da relaccedilatildeo custobenefiacutecio (Rodriguez 1991)
A reparaccedilatildeo e reforccedilo estrutural do patrimoacutenio construiacutedo dependendo do grau e
extensatildeo das intervenccedilotildees tecircm implicaccedilotildees de ordem arquitetoacutenica estrutural econoacutemica
histoacuterica e social pelo que todos os aspetos deveratildeo ter tido em conta (LNEC Pompeu 2008)
14
De acordo com o trabalho de JAVieitez e JLRamirez (1984) os principais fatores que
levam agrave necessidade de reparaccedilatildeo e reforccedilo satildeo a existecircncia de erros de projeto presentes em
515 dos casos e os agentes agressivos de degradaccedilatildeo satildeo a razatildeo para 31 das situaccedilotildees
Em relaccedilatildeo aos defeitos de execuccedilatildeo estes estatildeo presentes em cerca de 385 dos casos mas
apenas 187 eacute que conduzem a intervenccedilotildees Os defeitos na qualidade dos materiais aparecem
em 162 dos casos Por fim o mau uso ou falta de manutenccedilatildeo das estruturas justificam 134
das intervenccedilotildees e as causas naturais excecionais justificam apenas 4 Os resultados
apresentados satildeo referentes a Espanha mas satildeo substancialmente parecidos com estatiacutesticas nos
restantes paiacuteses europeus
Segundo o relatoacuterio da AECOPS Portugal ainda tem grande carecircncia no peso da
reabilitaccedilatildeo em funccedilatildeo da produccedilatildeo total da construccedilatildeo com cerca de 7 O paiacutes que lidera o
volume de produccedilatildeo no sector da reabilitaccedilatildeo eacute a Alemanha com cerca de 33 seguindo-se a
Itaacutelia com 29 e a Finlacircndia com 26
Figura 1-1 Peso () da Reabilitaccedilatildeo Residencial na Produccedilatildeo Total da Construccedilatildeo para 14
paiacuteses da Europa (AECOPS 2009)
Existem hoje vaacuterias teacutecnicas de reparaccedilatildeo e reforccedilo de estruturas de betatildeo armado umas
com mais aplicaccedilatildeo que outras mas que partilham o objetivo comum de aumentar a
durabilidade e a capacidade resistente da construccedilatildeo Seja qual for a teacutecnica escolhida todas
devem seguir um conjunto de consideraccedilotildees recomendaccedilotildees Neste tipo de intervenccedilotildees
necessaacuterio natildeo soacute conhecer bem a teacutecnica de reforccedilo ou reparaccedilatildeo mas tambeacutem as
caracteriacutesticas dos materiais empregues e garantir que a sua aplicaccedilatildeo eacute a mais correta
12 Objetivos
O trabalho desenvolvido nesta dissertaccedilatildeo tem como principal objetivo sistematizar a
informaccedilatildeo de um projeto de reforccediloreparaccedilatildeo em estruturas de betatildeo armado A presente
compilaccedilatildeo bibliograacutefica refere um conjunto de estrateacutegias que os intervenientes na elaboraccedilatildeo
de um projeto de reforccedilo em estruturas de betatildeo armado podem consultar e assim enriquecer
15 Tiago Pais Boto
os conhecimentos necessaacuterios na elaboraccedilatildeo deste Como objetivo mais especiacutefico procurou-se
com este documento contribuir para o esclarecimento dos seguintes toacutepicos
Qual a regulamentaccedilatildeo aplicaacutevel normas e boletins teacutecnicos (neste assunto dar-se-aacute
grande relevacircncia agrave Norma EN NP 1504)
Breve descriccedilatildeo das metodologias de inspeccedilatildeo caracterizaccedilatildeo das propriedades dos
materiais atraveacutes de ensaios laboratoriais e em situ
Identificaccedilatildeo dos principais erros de exploraccedilatildeo e manutenccedilatildeo que estatildeo associados agraves
patologias em estruturas de betatildeo armado
Apresentaccedilatildeo das principais teacutecnicas de reparaccedilatildeoreforccedilo com especial enfase na
utilizaccedilatildeo de FRPacutes
Introduccedilatildeo do mecanismo de transferecircncia de tensotildees ao abrigo do CEB boletim nordm162
e descriccedilatildeo geral da metodologia em caso de reforccedilo estrutural
Consideraccedilotildees gerais sobre o dimensionamento do reforccedilo agrave flexatildeo e ao corte de seccedilotildees
retangulares em betatildeo armado
13 Estrutura da dissertaccedilatildeo
A estrutura desta dissertaccedilatildeo estaacute organizada em seis capiacutetulos incluindo a introduccedilatildeo
conclusotildees e desenvolvimentos futuros as referecircncias bibliograacuteficas e um anexo Segue-se a
descriccedilatildeo de cada capiacutetulo abrangendo os objetivos gerais pretendidos
No Capitulo 1 onde se encontra a introduccedilatildeo procurou-se dar a conhecer a importacircncia
do betatildeo como material na engenharia civil expondo o porquecirc da necessidade em reparar e
reforccedilar as estruturas de betatildeo armado
No Capitulo 2 descreve-se de forma sucinta e atualizada as Normas Regulamentaccedilatildeo
e documentaccedilatildeo teacutecnica que abrange uma intervenccedilatildeo de reparaccedilatildeo e reforccedilo em estruturas de
betatildeo armado dando especial enfase e descriccedilatildeo agrave norma EN NP 1504
O Capitulo 3 reporta a avaliaccedilatildeo e diagnoacutestico do estado de conservaccedilatildeo das estruturas
de betatildeo armado sugerindo uma possiacutevel metodologia de inspeccedilatildeo Satildeo descritos vaacuterios ensaios
in situ e em laboratoacuterio detalhando os mais utilizados e aqueles que melhor ajudam a
caracterizar as propriedades mecacircnicas dos materiais assim como o estado de conservaccedilatildeo da
estrutura
Apresentam-se no Capitulo 4 as causas das patologias mais comuns nas estruturas
nomeadamente os erros de projeto e as causas dos principais erros cometidos no processo de
execuccedilatildeo Satildeo ainda indicados os mecanismos mecacircnicos quiacutemicos e fiacutesicos de deterioraccedilatildeo
das estruturas de betatildeo armado
O Capitulo 5 reporta um dos principais capiacutetulos da dissertaccedilatildeo as teacutecnicas de reparaccedilatildeo
e reforccedilo de estruturas em betatildeo armado Comeccedilando com uma breve introduccedilatildeo e depois
passando para os aspetos teacutecnicos que devem ser tidos em consideraccedilatildeo no projeto de
intervenccedilatildeo numa estruturas de betatildeo armado Descreve-se ainda uma possiacutevel metodologia de
16
intervenccedilatildeo sugerida pelo ACI Committee 364 onde os seguintes itens satildeo abordados breve
caracterizaccedilatildeo do tipo de intervenccedilatildeo verificaccedilatildeo da seguranccedila das estruturas existentes e
paracircmetros principais no dimensionamento de reforccedilo No reforccedilo estrutural eacute fundamental
compreender o mecanismo de transferecircncia de tensotildees Neste capiacutetulo satildeo descritos
minuciosamente cinco mecanismos de transferecircncia de tensotildees de acordo com o boletim nordm162
do CEB
Jaacute no capiacutetulo 6 capiacutetulo apresenta-se 4 exemplos de casos reais de reparaccedilatildeo e reforccedilo
em estruturas de betatildeo armado expondo as patologias o procedimento adotado material
utilizado recomendaccedilotildees dimensionamento etc
As conclusotildees finais acerca de toda a abordagem feita na temaacutetica de reparaccedilotildees e reforccedilo
em estruturas de betatildeo armado assim como a sugestatildeo dos desenvolvimentos futuros
encontram-se no Capitulo 7
A dissertaccedilatildeo termina com as referecircncias bibliograacuteficas que serviram de suporte na
concretizaccedilatildeo da mesma
Na seccedilatildeo de anexo seguindo o ACI 440 e o ACI 318 satildeo descritas consideraccedilotildees gerais
acerca do criteacuterio de dimensionamento de reforccedilo agrave flexatildeo e ao esforccedilo transverso com recurso
a FRPacutes para secccedilotildees retangulares
17 Tiago Pais Boto
2 Normas Regulamentaccedilatildeo e Documentaccedilatildeo teacutecnica
A facilidade de acesso e partilha de informaccedilatildeo teacutecnica eacute cada vez maior e o trabalho
de investigaccedilatildeo cientiacutefica realizado nos uacuteltimos anos conduziu a um vasto leque de informaccedilatildeo
na temaacutetica da reparaccedilatildeoreforccedilo de estruturas de betatildeo armado
Agrave semelhanccedila de um projeto de uma estrutura nova de betatildeo armado a realizaccedilatildeo de um
projeto de reparaccedilatildeo ou reforccedilo em estruturas de betatildeo armado existentes deve ter em
consideraccedilatildeo a regulamentaccedilatildeo nacional coacutedigos europeus em vigor Na falta de
regulamentaccedilatildeo nacional ou em complemento desta deve-se recorrer a regulamentos normas
internacionais ou documentaccedilatildeo teacutecnica de referecircncia emitidos por entidades crediacuteveis
Poreacutem este tipo de recomendaccedilotildees nem sempre eacute seguida na praacutetica conduzindo por
vezes a prejuiacutezos para o projetista e para o dono de obra resultantes da reduccedilatildeo dos padrotildees
de qualidade exigidos De acordo com um artigo do CONREPNET em 2004 ldquoVinte e cinco por
cento dos donos-de-obra estatildeo descontentes com o desempenho dos materiais de reparaccedilatildeo e
proteccedilatildeo no periacuteodo de 5 anos apoacutes a reabilitaccedilatildeo setenta e cinco por cento estatildeo insatisfeitos
no periacuteodo de 10 anosrdquo (CONREPNET 2004)
Realccedila-se a importacircncia da necessidade em avaliar em cada situaccedilatildeo qual eacute a
documentaccedilatildeo teacutecnica adequada pois natildeo existem dois projetos iguais
21 Normas europeias mais relevantes e que devem consultadas na
realizaccedilatildeo de um projeto de reabilitaccedilatildeo estrutural
Eurocoacutedigo 1 - Bases de Projeto e Accedilotildees em Estruturas (CEN 2002)
Eurocoacutedigo 2 - Projeto de Estruturas de Betatildeo (CEN 2004)
Eurocoacutedigo 7 - Projeto Geoteacutecnico (CEN 2004)
Eurocoacutedigo 8 - Parte 1-4 Reforccedilo e Recuperaccedilatildeo de Edifiacutecios (CEN 2004)
Norma EN NP 1504 - Produtos e Sistemas para a Proteccedilatildeo e Reparaccedilatildeo de Estruturas
de Betatildeo
22 Importacircncia da Norma EN NP 1504 em projetos de reforccediloreparaccedilatildeo
Como resultado da lacuna de normas e regulamentaccedilatildeo nesta aacuterea foi criado a Norma
NP EN 1504 pelo Comiteacute Europeu de Normalizaccedilatildeo (CEN) com o tiacutetulo de ldquoProdutos e
sistemas para a proteccedilatildeo reparaccedilatildeo de estruturas de betatildeordquo em meados da deacutecada de 80
apresentando um conjunto de normas alusivas agrave reparaccedilatildeo e proteccedilatildeo de estruturas de
betatildeoCom esta norma o projetista pode em funccedilatildeo das caracteriacutesticas da obra fazer a melhor
opccedilatildeo com abrigo de um documento normativo Desde 1 de Janeiro de 2009 que a Norma NP
EN 1504 estaacute implementada por todos os organismos do CEN Salienta-se que ao tornar esta
norma nacional por cada um dos paiacuteses foram retiras em Dezembro de 2008 todas as normas
que estariam em conflito com esta Esta norma reuacutene toda a informaccedilatildeo sobre produtos e
18
sistemas para a manutenccedilatildeo e proteccedilatildeo reabilitaccedilatildeo e reforccedilo de estruturas de betatildeo (Silva
2008)
Para uma melhor organizaccedilatildeo e consulta a norma encontra-se dividida em dez partes
como descrito na tabela que se segue
Tabela 2-1 Organizaccedilatildeo da Norma EN NP 1504
Nuacutemero do
Documento Descriccedilatildeo
EN 1504- 1 Descreve os termos e definiccedilotildees compreendidos na norma
EN 1504- 2 Fornece especificaccedilotildees para produtossistemas de proteccedilatildeo superficial do betatildeo
EN 1504- 3 Fornece especificaccedilotildees para a reparaccedilatildeo estrutural e natildeo-estrutural
EN 1504- 4 Fornece especificaccedilotildees para colagem estrutural
EN 1504- 5 Fornece especificaccedilotildees para injeccedilatildeo do betatildeo
EN 1504- 6 Fornece especificaccedilotildees para ancoragem de armaduras
EN 1504- 7 Fornece especificaccedilotildees para proteccedilatildeo contra a corrosatildeo das armaduras
EN 1504- 8 Descreve o controlo da qualidade e avaliaccedilatildeo da conformidade das empresas fabricantes
EN 1504- 9 Define os princiacutepios gerais para o uso de produtos e sistemas na reparaccedilatildeo e proteccedilatildeo de betatildeo
EN 1504- 10 Fornece informaccedilatildeo sobre a aplicaccedilatildeo e o controlo da qualidade dos trabalhos
A primeira parte (EN NP1504-1) como referido no quadro anterior remete para os
termos e definiccedilotildees gerais compreendidos na norma Estas definiccedilotildees satildeo entatildeo orientadas para
a classificaccedilatildeo constituiccedilatildeo quiacutemica e definiccedilotildees dos principais produtos abordando tambeacutem
os sistemas para a reparaccedilatildeo proteccedilatildeo manutenccedilatildeo e reforccedilo de estruturas de betatildeo armado
A parte 2 da NP EN 1504 (2006) especifica os sistemas para a proteccedilatildeo superficial do
betatildeo em estruturas novas ou todas as que necessitem de intervenccedilotildees de reparaccedilatildeo eou
reforccedilo Caracteriza e descreve o desempenho de cada um dos sistemas de acordo com os
requisitos miacutenimos definidos pela norma e de acordo os princiacutepios definidos na parte 9
(incluindo aspetos de durabilidade)
A parte 3 da NP EN 1504 (2006) especifica as reparaccedilotildees estruturais e natildeo estruturais
nomeadamente betotildees e argamassas caracterizadas em 4 classes (R4 R3 R2e R1) Estas
classes estatildeo subdivididas em argamassas de reparaccedilatildeo estrutural e natildeo estrutural quer isto
dizer que o projetista tem ou natildeo de considerar as transferecircncias de carga Esta parte enuncia
tambeacutem os requisitos necessaacuterios caracteriacutesticas de desempenho (incluindo aspetos de
durabilidade) dos produtos utilizados em reparaccedilotildees estruturais e natildeo estruturais para prolongar
a vida uacutetil das estruturas
19 Tiago Pais Boto
A parte 4 da NP EN 1504 (2006) especifica sistemas e caracteriacutesticas de desempenho
(incluindo aspetos de durabilidade) para os produtos utilizados na reparaccedilatildeo e reforccedilo de
estruturas de betatildeo atraveacutes de
Colagem atraveacutes de placas exteriores em accedilo compoacutesitos armados com fibras ou outros
materiais que verifiquem os requisitos necessaacuterios
Colagem de componentes betatildeo endurecido sobre betatildeo endurecido geralmente esta
praacutetica eacute efetuada com elementos de betatildeo preacute-fabricado
Utilizaccedilatildeo de uma cola adesiva de junta entre uma superfiacutecie de betatildeo fresco com uma
superfiacutecie de betatildeo endurecido resultando em uma nova estrutura
A parte 5 da NP EN 1504 (2006) especifica sistemas e caracteriacutesticas de desempenho
(incluindo aspetos de durabilidade) para produtos de injeccedilatildeo para tratamento de fendas com
larguras entre 01 e 08mm medido agrave superfiacutecie As caracteriacutesticas de desempenho dividem-se
em 3 classes referidas
Caracteriacutestica de desempenho e requisitos agrave base de poliuretanos e acriacutelicos utilizados
para o enchimento duacutectil de fendas
Caracteriacutestica de desempenho e requisitos agrave base de epoxys polieacutesteres e produtos de
base cimentosa utilizados para o enchimento de fendas com transmissatildeo de forccedilas
Caracteriacutestica de desempenho e requisitos agrave base de poliuretanos e acriacutelicos para
enchimento expansivo das fendas
A parte 6 da NP EN 1504 (2008) especifica sistemas e caracteriacutesticas de desempenho
(incluindo aspetos de durabilidade) e seguranccedila de produtos utilizados na realizaccedilatildeo de
ancoragens para deste modo funcionarem como uma estrutura monoliacutetica seja em estruturas
que necessitem de reparaccedilatildeo ou reforccedilo Esta parte da norma abrange especificaccedilotildees do
Principio 4 (reforccedilo estrutural) - meacutetodo 42 e a parte 9 ldquo ldquoInstalaccedilatildeo de armaduras aderidas em
orifiacutecios preformados ou perfurados no betatildeordquo
A parte 7 da NP EN 1504 (2008) especifica sistemas e caracteriacutesticas de desempenho
(incluindo aspetos de durabilidade) de produtos de proteccedilatildeo contra a corrosatildeo das armaduras
Esta parte refere particularmente dois tipos de revestimento de armaduras
Revestimento ativo para armaduras estes revestimentos contecircm pigmentos
electroquimicamente ativos fornecendo proteccedilatildeo catoacutedica ou entatildeo funcionam apenas
inibidores um exemplo eacute o cimento Portland devido agrave sua elevada alcalinidade
Revestimentos de barreira este tipo de revestimento de base polimeacuterica isola a armadura
da aacutegua envolvente na matriz cimentosa
A parte 8 da NP EN 1504 (2006) especifica ensaios para verificaccedilatildeo de conformidade
rotulagem e marcaccedilatildeo CE dos produtos Menciona tambeacutem que os produtos usados em
reparaccedilatildeo e reforccedilo de estruturas de betatildeo armado tecircm que verificar um requisito de
conformidade designado por 2+ que significa que os produtos precisam de verificar
20
Controlo de produccedilatildeo de faacutebrica (CPF)
Ensaios de tipo iniciais
Inspeccedilatildeo e fiscalizaccedilatildeo contiacutenua e aprovaccedilatildeo do CPF
Fiscalizaccedilatildeo continua avaliaccedilotildees e aprovaccedilotildees do CPF
A parte 9 da NP EN 1504 (2009) especifica meacutetodos e princiacutepios gerais da reparaccedilatildeo
de betatildeo baseados na experiencia e no sucesso de muitos anos No entanto eacute admitida a opccedilatildeo
de utilizaccedilatildeo ou necessidade de novos meacutetodos em certas condiccedilotildees especiacuteficas
Os 11 princiacutepios referidos pela norma estatildeo organizados essencialmente em duas partes
Defeitos do betatildeo devido agrave deterioraccedilatildeo princiacutepio 1 ao 6
Defeitos das armaduras devido agrave deterioraccedilatildeo princiacutepio 7 ao 11
O meacutetodo apresentado pela parte 9 da norma e exemplificado na figura seguinte
representa as quatro fases de reparaccedilatildeo de uma estrutura de betatildeo armado a fase de diagnoacutestico
a fase deliberativa a fase de dimensionamento e a fase de execuccedilatildeo
21 Tiago Pais Boto
Figura 2-1 Etapas de um processo de reparaccedilatildeoreforccedilo (Silva 2008)
A parte 10 da NP EN 1504 (2008) especifica a aplicaccedilatildeo dos produtos e o controlo da
qualidade na execuccedilatildeo dos trabalhos de reparaccedilatildeo e reforccedilo de estruturas de betatildeo armado
Abrange tambeacutem o controlo de seguranccedila sauacutede e manutenccedilatildeo
Esta parte refere alguns ensaios para determinaccedilatildeo das causas das patologias existentes
distribuiacutedos em
Ensaios destrutivos
Ensaios natildeo destrutivos
22
Ensaios quiacutemicos
O controlo da qualidade dos trabalhos executados deve apresentar informaccedilotildees especiacuteficas tais
como
Preparaccedilatildeo da superfiacutecie
Aplicaccedilatildeo dos produtos
Controlo da qualidade e higiene e seguranccedila
23 Os regulamentos publicados em Portugal na aacuterea do projeto estrutural
Regulamento para o emprego do Beacuteton Armado (Dec 4036 de 2831918)
Regulamento do Betatildeo Armado ndash RBA (Dec25948 de 16101935)
Regulamento de Estruturas de Betatildeo Armado ndash REBA (Dec 47723 de 2551967)
Regulamento de Estruturas de Betatildeo Armado e Preacute-Esforccedilado ndash (REBAP Dec 349-c83
de 3071983)
Regulamento de Seguranccedila e Accedilotildees para Estruturas de Edifiacutecios e Pontes ndash (RSA
1983)
24 Por fim aconselha-se consulta da seguinte documentaccedilatildeo que apresenta
recomendaccedilotildees relevantes para na realizaccedilatildeo de um projeto de
reabilitaccedilatildeo estrutural
Boletim de informaccedilatildeo nordm 162 (1983) ndash ldquoAssessment of Concrete Structures and Design
Procedures for Upgrading (Redesign)rdquo [13] Comiteacute Euro-Internacional do Betatildeo
(CEB)
Boletim de informaccedilatildeo nordm14 ndash ldquoExternally bonded FRP reinforcement for RC
structuresrdquo
Technical report October 2001 [14] Emitido pela Federaccedilatildeo Internacional do Betatildeo
(FIB)
Boletim de informaccedilatildeo nordm18 ndash ldquoManagement maintenance and strengthening of
concrete structuresrdquo Technical report April 2001 Emitido pela FIB
ldquoGuidelines for the design and construction of externally FRP systems for
strengthening concrete sctruturesrdquo ACI Comiteacute 440 Sub-Comiteacute 440F Emitido pelo
Instituto Americano do Betatildeo (ACI ndash American Concrete Institute)
Manual Nordm 4 ndash ldquoStrengthening Reinforced Concrete Structures with Externally-Bonded
Fibre Reinforced Polymers (FRPs)rdquo Emitido pelo ldquoIntelligent Sensing for Innovative
Structures Canada Research Networkrdquo (ISIS Canada)
CANCSA-S806-02 (R2007) F - ldquoDesign and Construction of Building Components
with Fibre - Reinforced Polymersrdquo Emitido pela ldquoCanadian Standards Associationrdquo
(CSA)
23 Tiago Pais Boto
JCI TC952 1998 ldquoContinuous fiber reinforced concreterdquo Emitido pelo Instituto
Japonecircs do Betatildeo (JCI ndash Japan Concrete Institute)
ldquoPractical Guideline for Investigation Repair and Strengthening of Cracked Concrete
Structuresrdquo 2003 Emitido pelo JCI
ldquoDesign guidelines of FRP reinforced concrete building sctruturesrdquo 1993 Emitido
pelo ldquoBuilding Research Instituterdquo (BRI) pertencente aoMinisteacuterio da Construccedilatildeo
Japonecircs
International Building Code (IBC) Chapter 34 ldquoExisting building allowancesrdquo
Emitido por International code council 2009
SIA 462 Pre-Standard SIA 462 Assessment of the Structural Safety of Existing
Structures Swiss Society of Engineers and Architects Zurich Switzerland 1994
SIA 269 Swiss Standard SIA 269 Existing Structures ndashBasis for Examination and
Interventions Swiss Society of Engineers and Architects Zurich Switzerland 2011
ASCE 41-06 2006 Seismic Rehabilitation of Existing Buildings American Society of
Civil Engineers Reston Virginia
ACI 437R -03 ldquoStrength Evaluation of Existing Concrete Buildingsrdquo American
Concrete Institute 2003
Joint Committee on Structural Safety (JCSS) Report 032 Probabilistic Assessment of
Existing Structures 2001
ldquoGuide for the design and construction of externally bonded FRP systems for
strengthening existing sctruturesrdquo 2004 Emitido pelo CNR (Consiglio Nazionale
delle Ricerche)
Fichas teacutecnicas dos produtores de FRP tais como SampP SIKA MBT etc
24
25 Tiago Pais Boto
3 Avaliaccedilatildeo e diagnoacutestico do estado de conservaccedilatildeo das estruturas
de betatildeo armado
31 Introduccedilatildeo
Antes de realizar uma intervenccedilatildeo numa estrutura de betatildeo armado com o objetivo de
reforccedilar ou de reparar eacute essencial proceder a uma inspeccedilatildeo direcionada e minuciosa para
detetar todas as anomalias que satildeo necessaacuterias de ser corrigidas para garantir a seguranccedila e
estabilidade da estrutura
Como em geral a maioria dos ensaios satildeo monetariamente caros e a sua realizaccedilatildeo pode
afetar eou danificar a construccedilatildeo estes deveratildeo ser previamente delineados nomeadamente
quanto ao nuacutemero e locais de realizaccedilatildeo
Os ensaios podem ser definidos em ensaios natildeo-destrutivos (NDT) ou ensaios
destrutivos Os natildeo-destrutivos satildeo claramente preferenciais para as construccedilotildees devido agrave baixa
intrusatildeo que conferem agrave estrutura
Sempre que possiacutevel as inspeccedilotildees devem obedecer a procedimentos normalizados e a
criteacuterios teacutecnicos adequados ao tipo de estrutura tipo de elemento a inspecionar A inspeccedilatildeo
deve tambeacutem ser exequiacutevel e eficaz de modo a produzir informaccedilatildeo uacutetil e consistente para que
toda a equipa multidisciplinar envolvida seja capaz de assimilar e compreender com clareza
32 Metodologia de inspeccedilatildeo
A seguir apresentam-se as principais etapas genericamente abrangidas numa inspeccedilatildeo Estas
etapas definem de certa a forma uma metodologia a adotar
Consulta recolha e anaacutelise de elementos escritos e desenhados dos projetos anteriores
elementos alusivos a inspeccedilotildees anteriores informaccedilatildeo acerca do meio ambiente Eacute
tambeacutem fundamental a realizaccedilatildeo de um inqueacuterito direcionado aos responsaacuteveis pela
manutenccedilatildeo das estruturas
Preparaccedilatildeo da inspeccedilatildeo isso passa por uma visita preacutevia ao local para identificaccedilatildeo das
construccedilotildees e dos elementos a avaliar e identificaccedilatildeo do programa funcional dos
diversos espaccedilos
Preparaccedilatildeo das fichas de inspeccedilatildeo ou do software previsto para anotaccedilatildeo de toda a
informaccedilatildeo a registar
26
Verificaccedilatildeo de todas as ferramentas e equipamentos necessaacuterios para o dia da inspeccedilatildeo
providenciando os meios de apoio agrave inspeccedilatildeo tais como veiacuteculos de inspeccedilatildeo especial
ou ateacute mesmo autorizaccedilotildees permissotildees municipais
O processo de diagnoacutestico passa por
1) Inspeccedilatildeo visual distinguindo os mecanismos fiacutesicos e quiacutemicos envolvidos
2) Inspeccedilatildeo detalhada de maneira que se compreenda a relaccedilatildeo causaefeito
3) Conhecimento acerca do comportamento dos materiais e teacutecnicas de
construccedilatildeo utilizadas
4) Realizaccedilatildeo de ensaios in situ destrutivos e natildeo destrutivos
5) Recolha se possiacutevel de amostras e carotes para ensaios laboratoriais
6) Anaacutelise de resultados consideraccedilotildees finais e elaboraccedilatildeo de relatoacuterio
33 Ensaios in situ e Ensaios laboratoriais
331 Anaacutelise e monitorizaccedilatildeo de vibraccedilotildees em estruturas
Para uma avaliaccedilatildeo da capacidade de resistecircncia em estruturas de betatildeo armado eacute
fundamental avaliar o comportamento dinacircmico para que desta forma se possam selecionar
medidas de reparaccedilatildeo ou reforccedilo Os dados podem referentes agraves solicitaccedilotildees dinacircmicas a que a
estrutura estaacute constantemente sujeita da envolvente ou a partir da aplicaccedilatildeo de vibraccedilotildees
impostas
3311 Equipamento
Aceleroacutemetros de alta sensibilidade com preacute amplificador incorporado A gama de
frequecircncias de mediccedilatildeo normalmente estaacute compreendida entre 01 Hz a 1KHz e
sensiacuteveis a aceleraccedilotildees da ordem de 005 mms-2
Um computador portaacutetil com software especiacutefico
Cabos de ligaccedilatildeo
Caixas de ligaccedilatildeo dos sensores
3312 Metodologia
Os sinais dos transdutores satildeo introduzidos num PC dotado de software adequado que
executa o processamento de dados e fornece a informaccedilatildeo relevante sobre as vibraccedilotildees da
construccedilatildeo
- Intensidade das vibraccedilotildees
- Valores maacuteximos da aceleraccedilatildeo velocidade ou deslocamento nos pontos analisados
27 Tiago Pais Boto
- Frequecircncias dominantes nos sinais das vibraccedilotildees
- Representaccedilatildeo graacutefica dos sinais de aceleraccedilatildeo velocidade ou deslocamentos medidos ao
longo do tempo
- Verificaccedilatildeo automaacutetica e alarme se forem excedidos os valores limites preacute-estabelecidos
Figura 3-1 Esquema do equipamento para registo de vibraccedilotildees (oz diagnostico2015)
332 Ensaios de ultrassons em betatildeo
Os ensaios ultrassoacutenicos resume-se na determinaccedilatildeo da velocidade de propagaccedilatildeo dum
impulso ultrassoacutenico entre dois pontos de mediccedilatildeo tendo em vista adquirir informaccedilotildees sobre
Caracteriacutesticas mecacircnicas do betatildeo nomeadamente o seu moacutedulo de elasticidade
Homogeneidade
Presenccedila de fendas vazios ou outras descontinuidades
O impulso ultrassoacutenico eacute gerado num ponto do elemento em estudo atraveacutes de um
transdutor emissor a partir dum sinal eleacutetrico Apoacutes atravessar o betatildeo o sinal ultrassoacutenico eacute
captado por um outro transdutor-recetor colocado num outro ponto que o transforma
novamente em sinal eleacutetrico O tempo gasto no percurso eacute medido na unidade de medida central
sendo assim possiacutevel calcular a velocidade de propagaccedilatildeo
28
A correlaccedilatildeo existente entre a velocidade de propagaccedilatildeo do impulso ultrassoacutenico no
betatildeo (V) e o seu moacutedulo de elasticidade (E) permite ter uma ideia da classe a que pertence o
betatildeo ensaiado (Viacutetor Coias ldquoInspeccedilotildees e Ensaios na reabilitaccedilatildeo de edifiacuteciosrdquo 2006)
3321 Equipamento
O equipamento eacute geralmente composto por uma unidade central onde alberga o
gerador de impulsos eleacutetricos o circuito de leitura e os dois transdutores Para calibraccedilatildeo do
equipamento utiliza-se um invar (barra padratildeo)
Figura 3-2 Equipamento para ensaios de ultrassons no betatildeo (ATCP Physical Engineering)
3322 Metodologia
Existem trecircs meacutetodos possiacuteveis para a realizaccedilatildeo deste tipo de ensaios
Direto
Semidirecto
Indireto
Figura 3-3Ilustraccedilatildeo das trecircs metodologias para realizaccedilatildeo de ensaios ultrassons (ATCP
Physical Engineering)
29 Tiago Pais Boto
Os meacutetodos diretos e semidirecto tecircm como finalidade a avaliaccedilatildeo das caracteriacutesticas
mecacircnicas a homogeneidade e a deteccedilatildeo de descontinuidades no betatildeo O meacutetodo semidirecto
aplica-se apenas na impossibilidade de colocaccedilatildeo de transdutores segundo o meacutetodo direto
O meacutetodo indireto aplica-se fundamentalmente na determinaccedilatildeo da profundidade de
fendas
Para melhorar a transmissatildeo acuacutestica eacute aconselhaacutevel a utilizaccedilatildeo de uma massa de
contato entre os tradutores e a superfiacutecie do betatildeo Aconselha-se tambeacutem que esses pontos de
contato sejam efetuados em superfiacutecies lisas
Considerando-se que o resultado do teste pelo meacutetodo indireto eacute menos preciso
recomenda-se comparar esses resultados com os resultados do teste pelo meacutetodo direto
Meacutetodo direto 119881119901 (119898119898
120583119904) =
119889119894119904119905119886119899119888119894119886 (119898119898)
119905119890119898119901119900 119889119890 119901119903119900119901119886119892119886ccedilatilde119900 (120583119904)lowast 105 (31)
Meacutetodo indireto 119881119894 (119898119898
120583119904) =
119889119894119904119905119886119899119888119894119886 (119898119898)
119905119890119898119901119900 119889119890 119901119903119900119901119886119892119886ccedilatilde119900 (120583119904) (32)
119881119889 = 105 lowast 119881119894 (33)
Onde
Vd = velocidade do som pelo meacutetodo direto
Vi = velocidade do som pelo meacutetodo indireto
Vp= velocidade ultrassoacutenica (Kms)
Para obter a resistecircncia do betatildeo satildeo apresentadas vaacuterias expressotildees deduzidas por diversos
autores como por exemplo a expressatildeo seguinte referida na Japanese Society of Construction
119865119888 = 215 lowast 119881119901 minus 620 (34)
Onde
119865119888= Resistecircncia do betatildeo agrave compressatildeo (MPa)
30
Tabela 3-1 Qualidade do betatildeo em funccedilatildeo da velocidade de propagaccedilatildeo dos ultrassons
(Japanese Society of Construction)
Velocidade (ms) Qualidade do betatildeo
gt4500 Excelente
3500 a 4500 Bom
3000 a 3500 Regular
2000 a 3000 Mediacuteocre
lt2000 Mau
O ensaio deve ser realizado segundo as normas de referecircncia
BS 1881-2031986 ldquoRecommendations for measurement of velocity of ultrasonic pulses
in concreterdquo
ASTM C597-09 ldquoStandard test method for pulse velocity through concreterdquo
333 Deteccedilatildeo de armaduras com recurso do pacoacutemetro
Os ensaios realizados com recurso a um pacoacutemetro aleacutem de permitirem medir o
recobrimento tambeacutem satildeo utilizados para deteccedilatildeo posicionamento dimensatildeo e direccedilatildeo das
armaduras em estruturas de betatildeo armado ou betatildeo preacute-esforccedilado A deteccedilatildeo de cabos de preacute-
esforccedilo apresenta algumas limitaccedilotildees devido agraves caracteriacutesticas proacuteprias dos elementos de preacute-
esforccedilo e agraves capacidades do equipamento (Viacutetor Coias ldquoInspeccedilotildees e Ensaios na reabilitaccedilatildeo de
edifiacuteciosrdquo 2006)
3331 Equipamento
O pacoacutemetro eacute um aparelho portaacutetil composto pela unidade de leitura por dois detetores
e por dois espaccediladores O alcance de mediccedilatildeo depende do diacircmetro do varatildeo e do tamanho do
detetor podendo ir ateacute 360 mm com uma precisatildeo de aproximadamente 2 mm ou 5 ateacute 75 por
cento do alcance O ajuste do zero eacute automaacutetico bastando para tal afastar o elemento detetor de
elementos metaacutelicos O meacutetodo de deteccedilatildeo de armaduras eacute auxiliado por um sistema aacuteudio
variaacutevel com a distacircncia agraves armaduras
31 Tiago Pais Boto
Figura 3-4 Pacoacutemetro (geotechpedia 2012)
3332 Metodologia
Apoacutes a calibragem do aparelho e caso se tenha acesso ao projeto seleciona-se a
dimensatildeo dos varotildees de accedilo e o recobrimento se pretende controlar Se natildeo tivermos informaccedilatildeo
acerca do tipo de armadura que estamos a tentar identificar poderaacute ser vantajoso nesta fase
remover o recobrimento da armadura num local onde natildeo seja muito inconveniente a fim de
acertar a calibraccedilatildeo e eventualmente identificar o tipo de armadura
O recobrimento eacute medido usando a face normal de trabalho do elemento detetor grande
Tendo-se identificado a face normal de trabalho do elemento detetor pode-se explorar a
superfiacutecie do elemento a inspecionar A identificaccedilatildeo da posiccedilatildeo dos varotildees quando o som
emitido for alto e agudo
Para determinar a direccedilatildeo da armadura move-se e roda-se o elemento detetor no sentido
de aumentar o sinal sonoro Quando o elemento detetor estiver cuidadosamente posicionado
dessa maneira o eixo do varatildeo estaraacute paralelo com o eixo longitudinal do elemento detetor O
recobrimento em miliacutemetros poderaacute ser observado na parte esquerda do visor O
microprocessador do aparelho determina automaacutetica o diacircmetro dos varotildees a partir de duas
leituras no mesmo local utilizando um espaccedilador apropriado
O elemento detetor pequeno deve ser usado quando se estaacute na presenccedila de malha soldada
ou de varotildees proacuteximos ou entatildeo quando o elemento detetor grande for incapaz de fornecer
uma discriminaccedilatildeo mais pormenorizada da zona a sondar
Este equipamento fornece boa capacidade de resoluccedilatildeo para desenhar
pormenorizadamente as armaduras que se encontram mais proacuteximas Para uma faacutecil perceccedilatildeo
da disposiccedilatildeo das armaduras nos elementos de betatildeo armado a superfiacutecie do elemento a sondar
vai sendo marcada agrave medida que vatildeo sendo detetadas armaduras
O ensaio deve seguir as recomendaccedilotildees da norma de referecircncia Norma BS 1881-204 1988
Testing concrete ldquoRecommendations on the use of electromagnetic cover metersrdquo
32
334 Deteccedilatildeo de corrosatildeo em armaduras por mediccedilatildeo dos potenciais eleacutetricos
A corrosatildeo das armaduras pode ser avaliada atraveacutes da mediccedilatildeo dos potenciais eleacutetricos
aplicados na superfiacutecie do betatildeo relativamente a um eleacutetrodo de referecircncia Este tipo de ensaios
permite localizar as aacutereas onde a corrosatildeo estaacute presente ou prestes a verificar-se antes de os
efeitos se tornarem visiacuteveis
Esta teacutecnica permite localizar as aacutereas onde a estrutura de betatildeo armado precisa de ser
reparada ou protegida e atraveacutes da sua aplicaccedilatildeo repetida pode ser usada para minimizar assim
os seus custos de manutenccedilatildeo
3341 Equipamento
O equipamento eacute composto por
Ceacutelula de mediccedilatildeo em cloreto de prata (AgCl)
Medidor com ligaccedilatildeo que permite leituras digitais em unidades de tensatildeo (volt) ou
resistecircncia (ohm)
Recipientes com liacutequido para reabastecer a ceacutelula de mediccedilatildeo
Cabo de ligaccedilatildeo
Brocas diamantadas de 10 e 18 mm de diacircmetro
Martelo e escopro
Alicate de aperto
Bico para contacto com armadura e chave de Allen
Cabo de ligaccedilatildeo
Extensatildeo telescoacutepica para fixaccedilatildeo da ceacutelula de mediccedilatildeo
Berbequim com percussatildeo
Balde e esponja
3342 Metodologia
Apoacutes a escolha de uma aacuterea em funccedilatildeo do estado aparente do betatildeo definem-se zonas
de leitura da aacuterea a estudar e define-se o nuacutemero de leituras a realizar em funccedilatildeo da degradaccedilatildeo
aparente do betatildeo Procede-se agrave limpeza com uma escova de accedilo de um varatildeo da armadura
previamente localizado com o detetor de armaduras Fixa-se o eleacutetrodo secundaacuterio atraveacutes do
alicate de aperto ao varatildeo da armadura e liga-se o eleacutetrodo ao voltiacutemetro atraveacutes do cabo
fornecido Procede-se agrave molhagem das superfiacutecies vatildeo onde seratildeo efetuadas as leituras de modo
a humedecer em profundidade o betatildeo a estudar Coloca-se o eleacutetrodo primaacuterio sucessivamente
em cada ponto de leitura medindo-se no voltiacutemetro do equipamento o potencial eleacutetrico
33 Tiago Pais Boto
Durante a realizaccedilatildeo de todas as mediccedilotildees o operador deve assegurar-se que a esponja do topo
do eleacutetrodo primaacuterio se encontra devidamente humedecida
Tabela 3-2Risco de corrosatildeo ativa em funccedilatildeo do niacutevel de potencial
Niacutevel de Potencial (mV) Risco de corrosatildeo ativa ()
-260 a -410 Ateacute 95
-110 a -260 Incerto
gt-100 Ateacute 5
Esta metodologia estaacute descrita em Norma ASTM C 876-91 (R1999) Standard Test Method
for Half-Cell Potentials of Uncoated Reinforcing Steel in concrete
335 Determinaccedilatildeo do teor de cloretos no betatildeo
A determinaccedilatildeo do teor de cloretos no betatildeo consiste precisamente em determinar o
teor soluacutevel em aacutecido de cloretos existentes no betatildeo Em traccedilos gerais uma amostra de poacute de
betatildeo a ensaiar eacute dissolvida numa soluccedilatildeo aacutecida normalizada para que os iotildees de cloreto reajam
com o aacutecido Um eleacutetrodo dotado de um sensor de temperatura eacute introduzido na soluccedilatildeo
medindo a reaccedilatildeo eletroquiacutemica A tensatildeo gerada pela concentraccedilatildeo de iotildees afeta
simultaneamente a temperatura da soluccedilatildeo a qual eacute medida pelo aparelho eletroacutenico Este
aparelho apresenta instantemente a percentagem de iotildees num mostrador (Viacutetor Coias
ldquoInspeccedilotildees e Ensaios na reabilitaccedilatildeo de edifiacuteciosrdquo 2006)
3351 Equipamento
O equipamento utilizado eacute composto por
Eleacutetrodo com sensor de temperatura montado exteriormente
Cabos e ligaccedilotildees
Aparelho eletroacutenico de leitura com circuitos compensadores da temperatura e
microprocessador para conversatildeo direta em percentagens de cloretos
Embalagens contendo soluccedilotildees aacutecidas com coloraccedilatildeo diferente para calibraccedilatildeo do
eleacutetrodo
Balanccedila para pesar as amostras
Embalagens contendo a soluccedilatildeo aacutecida onde se vai misturar cada amostra
Garrafa com agente de molhagem do eleacutetrodo
34
Concha para recolha do poacute e soprador para amostragem
Alicate de fixaccedilatildeo broca buchas chave de bocas e chave de fendas
Detetor de armaduras
A calibragem eacute feita antes de cada ensaio utilizando duas soluccedilotildees padratildeo
Figura 3-5 Equipamento para mediccedilatildeo do teor de cloretos in situ (oz diagnostico 2015)
3352 Metodologia
Haacute que localizar previamente a posiccedilatildeo das armaduras com um detetor de armaduras
Selecionado o local de ensaio preferencialmente onde a posiccedilatildeo das armaduras se encontra
mais exteriormente do elemento estrutural em estudo Em seguida posiciona-se a concha de
recolha do poacute fixando-a com o alicate de fixaccedilatildeo atraveacutes de uma bucha de fixaccedilatildeo Depois
fazem-se trecircs furos no betatildeo a ensaiar agrave profundidade a que se pretende determinar o teor em
cloretos de modo a recolher cerca de 20 g de poacute que devem guardados num saco de plaacutestico
hermeticamente fechado Se se pretender um perfil do teor de cloretos haacute que furar e recolher
o poacute em menos trecircs niacuteveis de profundidade (Viacutetor Coias 2006)
Perto da superfiacutecie
Ao niacutevel das armaduras
A uma distacircncia de 2 ou 3 cm abaixo das armaduras
Uma amostragem de 3 g retirada do poacute extraiacutedo eacute dissolvida em 20 ml de uma soluccedilatildeo
aacutecida Coloca-se o eleacutetrodo jaacute calibrado na garrafa de ensaio e lecirc-se o teor de cloretos que seraacute
automaticamente indicado no mostrador do aparelho A leitura pode ser obtida em percentagem
ou PPM (partes por milhatildeo) consoante a funccedilatildeo selecionada
O ensaio deve seguir as recomendaccedilotildees das normas de referecircncia
35 Tiago Pais Boto
Norma BS 1881-6 1971 Methods of testing concrete Analysis of hardened concrete
Norma AASHTO T260‑84 Standard Method of Test for Sampling and testing for
chloride ion in concrete and concrete raw materials
336 Ensaio de aderecircncia por traccedilatildeo (pull-off)
Os ensaios de aderecircncia por traccedilatildeo direta pull-off satildeo fundamentais para o ecircxito de trabalhos
de reparaccedilatildeo e reforccedilo em estruturas de betatildeo armado pois a garantia de uma boa aderecircncia
entre os materiais existentes e os materiais novos eacute fundamental (Viacutetor Coias ldquoInspeccedilotildees e
Ensaios na reabilitaccedilatildeo de edifiacuteciosrdquo 2006) Este tipo de ensaio consiste na aplicaccedilatildeo de uma
forccedila de traccedilatildeo exercida manualmente atraveacutes de um aparelho concebido para esse fim A
traccedilatildeo eacute transmitida axialmente atraveacutes de uma peccedila metaacutelica colada previamente ao provete
O aumento gradual da forccedila pode ser observado diretamente numa escala (MPa) A forccedila
maacutexima eacute registada assim que se daacute o arrancamento do provete na secccedilatildeo mais fraacutegil (Viacutetor
Coias ldquoInspeccedilotildees e Ensaios na reabilitaccedilatildeo de edifiacuteciosrdquo 2006)
Analisando o provete pode-se observar se a secccedilatildeo de rotura pertence a um dos
materiais ou se por outro lado estaacute contida na superfiacutecie de ligaccedilatildeo entre os materiais Dada a
sua grande simplicidade este ensaio pode ser executado na proacutepria estrutura traduzindo melhor
as condiccedilotildees reais existentes
3361 Equipamento
Carotadora portaacutetil
Coroa diamantada
Caixa diferencial
Aparelho mecacircnico de aderecircncia
Equipamento de arrancamento com pastilhas metaacutelicas
Detetor de armaduras
Cola epoxiacutedica
Extensatildeo monofaacutesica
Mangueira para aacutegua
36
Figura 3-6 Esquematizaccedilatildeo do ensaio de aderecircncia por traccedilatildeo pull-off (oz diagnostico 2015)
3362 Metodologia
Com o auxiacutelio de uma carotadora executa-se um entalhe circular com cerca de 4 cm de
diacircmetro perpendicular agrave superfiacutecie do material A profundidade deve ser suficiente para que
ultrapasse o plano de ligaccedilatildeo dos materiais atingindo assim o substrato do betatildeo A superfiacutecie
eacute entatildeo regularizada com o auxiacutelio de uma grossa a poeira deve ser retirada com acetona
Procede-se agrave colagem da peccedila metaacutelica (pastilha) ao provete a de betatildeo com uma cola epoxiacutedica
exercendo uma pressatildeo moderada durante alguns minutos conforme mencionado nas normas
de referecircncia (Viacutetor Coias 2006)
Apoacutes uma hora pode-se entatildeo colocar o aparelho de ensaio de modo que este acople a
peccedila metaacutelica coloca-se o indicador a zero e inicia-se o ensaio propriamente dito
O ensaio deve seguir as recomendaccedilotildees das normas de referecircncia
Norma BS 1881-207 1992 Testing concrete Recommendations for the assessment of
concrete strength by near-to-surface test
Norma ASTM D4541-95 Stand Test Method for Pull-Off Strength
337 Resistecircncia aacute compressatildeo com recurso ao escleroacutemetro do tipo Schmidt
O ensaio com o escleroacutemetro permite obter de forma simples e natildeo destrutiva a
resistecircncia agrave compressatildeo de elementos de betatildeo Sendo um ensaio baseado na resistecircncia
37 Tiago Pais Boto
superficial os valores obtidos satildeo apenas representativos de uma camada ateacute 5 cm de
profundidade Contudo o ensaio eacute uacutetil para avaliar a homogeneidade do betatildeo verificar se
existe um determinado niacutevel miacutenimo de resistecircncia e decidir sobre a necessidade de fazer
ensaios mais completos A tensatildeo de rotura agrave compressatildeo referente a provetes cuacutebicos ou
ciliacutendricos pode ser estimada com base numa correlaccedilatildeo com o iacutendice escleromeacutetrico
3371 Equipamento
O equipamento utilizado eacute denominado de escleroacutemetro do tipo Schmidt Quando se
pressiona o veio de compressatildeo do escleroacutemetro contra a superfiacutecie de betatildeo a ensaiar
comprime-se uma mola existente no interior do aparelho Quando o veio atinge o fim do seu
curso eacute libertada instantaneamente uma massa que choca com a sua extremidade interior O
choque eacute transmitido agrave superfiacutecie a ensaiar a qual reage provocando um ressalto O mesmo
veio transmite esse ressalto agrave massa moacutevel que ao deslocar-se faz mover um ponteiro visiacutevel
no exterior do invoacutelucro do aparelho e regista o ponto maacuteximo do ressalto da massa Quanto
mais dura e compacta for a superfiacutecie do betatildeo maior seraacute o ressalto
O valor de referecircncia obtido atraveacutes da escala do aparelho iacutendice escleromeacutetrico
permite avaliar o valor de resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo tendo em conta o acircngulo entre o
eixo longitudinal do escleroacutemetro e a superfiacutecie ensaiada (Viacutetor Coias 2006)
Figura 3-7 Escleroacutemetro de Schmidt (Nabrande Wikipedia 2015)
O ensaio deve seguir as recomendaccedilotildees das normas de referecircncia
BS 1881 parte 202
ASTM C 505-85
38
3372 Registo e anaacutelise de dados
A mediccedilatildeo num determinado local deve corresponder 5 ou 10 leituras O registo de
dados deve ser efetuado num impresso proacuteprio incluindo
Identificaccedilatildeo da obra
Nome do operador
Data
Localizaccedilatildeo da aacuterea ensaiada na estrutura
Acircngulo do escleroacutemetro com a horizontal
Descriccedilatildeo da aacuterea ensaiada
Descriccedilatildeo do betatildeo
A resistecircncia de caacutelculo
Idade e condiccedilotildees de cura
Observaccedilotildees do aspeto da superfiacutecie do betatildeo
Zonas em que o ensaio natildeo teve validade
Nuacutemero de seacuterie do escleroacutemetro utilizado ou a sua identificaccedilatildeo simplificada
O tratamento dos dados depende do fim a que destina a informaccedilatildeo final podendo-se
registar apenas os valores meacutedios da tensatildeo de rotura agrave compressatildeo do betatildeo referente a provetes
cuacutebicos os ciliacutendricos incluindo os valores meacutedios de dispersatildeo Ou entatildeo pode-se tambeacutem
estimar os valores caracteriacutesticos da tensatildeo de rotura
338 Avaliaccedilatildeo da profundidade de carbonataccedilatildeo com indicador de fenolftaleiacutena
Este ensaio eacute de execuccedilatildeo simples A escolha adequada do local onde seraacute feita a anaacutelise
eacute fundamental sobretudo quando se trata de edifiacutecios de elevado valor patrimonial
Geralmente a carbonataccedilatildeo progride com a frente paralela agrave superfiacutecie a frente de
carbonataccedilatildeo quando atravessa o recobrimento das armaduras o accedilo despassiva iniciando o
processo de corrosatildeo das armaduras originando uma perda de resistecircncia e comprometendo a
durabilidade do betatildeo (Viacutetor Coias 2006) Conhecendo a posiccedilatildeo da frente de carbonataccedilatildeo eacute
possiacutevel estimar a extensatildeo das zonas a reparar
3381 Equipamento
Fazem parte do equipamento
Berbequim com percussatildeo
Martelo e escopro
Aspersor
Reacutegua graduada em miliacutemetros
Soluccedilatildeo alcooacutelica de fenolftaleiacutena a 01 por cento
Detetor de armaduras
39 Tiago Pais Boto
3382 Metodologia
Os pontos de mediccedilatildeo devem ser criteriosamente selecionados de forma a poderem-se
comparar diferentes mediccedilotildees Esta seleccedilatildeo deve ter tambeacutem em conta o tipo de controlo que
se pretende fazer e o grau de rigor pretendido Nomeadamente os elementos estruturais com as
superfiacutecies expostas aos agentes ambientais devem ser objeto de um maior nuacutemero de mediccedilotildees
A seleccedilatildeo exata do ponto de mediccedilatildeo deveraacute ter em conta a posiccedilatildeo das armaduras que devem
ser localizadas previamente com um detetor de armaduras a fim de natildeo serem danificadas
Os pontos selecionados devem ser previamente identificados e localizados numa planta
da estrutura
A profundidade dos furos ou cavidades seraacute superior em pelo menos 1 cm ao
recobrimento medido com o detetor de armaduras A limpeza correta do furo eacute essencial para a
fiabilidade dos resultados que deixaratildeo de ter validade se existirem resiacuteduos de poacute nas zonas
interiores natildeo carbonatadas
Utilizando um aspersor com a soluccedilatildeo alcooacutelica de fenolftaleiacutena molham-se a
superfiacutecies internas do furo do ensaio e observa-se a sua coloraccedilatildeo rosada sendo possiacutevel medir
a profundidade da frente de carbonataccedilatildeo na transiccedilatildeo de uma zona para a outra (Viacutetor Coias
2006)
O ensaio deve seguir as recomendaccedilotildees da norma de referecircncia RILEM CPC ndash 18 e E391 ndash
LNEC
Figura 3-8 Reaccedilatildeo da fenolftaleiacutena numa carote de betatildeo (oz diagnostico 2015)
40
339 Observaccedilatildeo boroscoacutepica de cavidades e fendas
O diagnoacutestico de patologias das estruturas e dos materiais bem como o seu
levantamento satildeo em muitos casos facilitados pela possibilidade de inspecionar o interior de
cavidades e fendas de pequenas dimensotildees existentes nesses materiais ou elementos estruturais
A boroscopia eacute uma teacutecnica baseada na utilizaccedilatildeo de um instrumento oacutetico o boroscoacutepio e
constitui uma forma muito pouco intrusiva de efetuar tais observaccedilotildees
3391 Equipamento
Na sua versatildeo mais simples o boroscoacutepio consiste numa haste delgada dotada numa
das extremidades de um ocular e na outra duma objetiva e um prisma A fim de permitir a
iluminaccedilatildeo da cavidade a observar um segundo sistema oacutetico montado no interior da mesma
haste conduz um feixe luminoso intenso que eacute dirigido para o campo observado (Viacutetor Coias
2006) A haste pode ser ligeiramente inclinada em relaccedilatildeo agrave vertical e rodada a toda a volta o
que aliado ao grande acircngulo do sistema oacutetico montado na sua extremidade possibilita uma
observaccedilatildeo com poucos acircngulos mortos
Aleacutem da observaccedilatildeo direta a ocular pode permitir atraveacutes de adaptadores apropriados
montar uma maacutequina fotograacutefica de 35 mm ou uma cacircmara de viacutedeo possibilitando o registo
de imagens do campo observado
Figura 3-9 Esquematizaccedilatildeo de um boroscoacutepio (oz diagnostico 2015)
41 Tiago Pais Boto
3392 Metodologia
Uma vez selecionados os pontos de observaccedilatildeo torna-se necessaacuterio a menos que se
trate de fendas suficientemente largas executar um ou mais furos com cerca de 10 mm de
diacircmetro Depois de montado o sistema e feita a ligaccedilatildeo agrave fonte de iluminaccedilatildeo a haste de
observaccedilatildeo eacute introduzida no orifiacutecio observando-se visualmente o seu interior
3310 Mediccedilatildeo de deslocamentos em juntas e fendas com o alongacircmetro
As construccedilotildees apresentam com frequecircncia fissuras ou fendas resultantes de
deformaccedilotildees ocasionadas por variadas causas como sejam por exemplo assentamentos
diferenciais variaccedilotildees de temperatura alteraccedilatildeo das solicitaccedilotildees ou das propriedades
mecacircnicas dos materiais execuccedilatildeo de obras subterracircneas na vizinhanccedila de construccedilotildees
existentes etc Sendo aquelas fissuras ou fendas manifestaccedilotildees do comportamento estrutural
haacute normalmente interesse em acompanhar a variaccedilatildeo da sua abertura ao longo do tempo em
diversos pontos do seu desenvolvimento (Viacutetor Coias 2006)
O alongacircmetro eacute um dispositivo mecacircnico que se utiliza para medir com precisatildeo
pequenos deslocamentos em juntas e fissuras
33101 Equipamento
O alongacircmetro mecacircnico tem uma base que pode medir 200 mm mas haacute outras medidas
e eacute utilizado para medir as distacircncias entre os pontos definidos por cada par de bases circulares
metaacutelicas com um diacircmetro de 5 mm Usa-se um invar para corrigir os valores lidos devido agrave
influecircncia tanto de variaccedilotildees de temperatura no aparelho como de esforccedilos a que este possa ser
submetido durante a sua utilizaccedilatildeo
Figura 3-10Alongacircmetro mecacircnico (oz diagnostico 2015)
42
33102 Metodologia
Apoacutes seleccedilatildeo e marcaccedilatildeo dos locais onde seratildeo realizadas as mediccedilotildees satildeo previamente
colocados simetricamente pares de bases metaacutelicas especialmente concebidas com 5 mm de
diacircmetro coladas ao elemento em estudo A anaacutelise das leituras ao longo do tempo permite ter
uma ideia da tendecircncia do movimento agravamento estabilizaccedilatildeo recuperaccedilatildeo ou uma
variaccedilatildeo ciacuteclica Esta base de dados permitiraacute eventualmente ajudar a estabelecer relaccedilotildees de
causa-efeito com as accedilotildees a que a construccedilatildeo estaacute sujeita
3311 Determinaccedilatildeo da resistecircncia de betotildees a partir de provetes ciliacutendricos
Sendo este tambeacutem um ensaio semi-destrutivo ou mesmo destrutivo torna-se necessaacuterio
a escolha criteriosa dos locais para recolha dos provetes O ensaio consiste genericamente na
determinaccedilatildeo da resistecircncia atual dos betotildees atraveacutes do ensaio de rotura agrave compressatildeo de
provetes ciliacutendricos
33111 Equipamento
Para a realizaccedilatildeo deste ensaio eacute necessaacuterio
bull Pacoacutemetro
bull Caroteadora
bull Coroas diamantadas com diacircmetro miacutenimo interior de 75 mm
bull Aspirador para extraccedilatildeo de carotes na direccedilatildeo ascendente ou para extraccedilatildeo de carotes
segundo qualquer direccedilatildeo
33112 Metodologia
A seleccedilatildeo exata do local de extraccedilatildeo das carotes deveraacute ter sempre em conta a seguranccedila
estrutural do elemento a sondar no sentido de ser o menos possiacutevel afetada Deste modo em
pilares correntes (de edifiacutecios) o furo de extraccedilatildeo deveraacute localizar‑se sensivelmente a meio da
altura ou o mais possiacutevel afastado das ligaccedilotildees aos restantes elementos estruturais (vigas ou
lajes) Do mesmo modo em vigas o furo de extraccedilatildeo das carotes deveraacute localizar‑se entre 15
e 14 do vatildeo na zona onde os esforccedilos de flexatildeo satildeo mais reduzidos Para aleacutem dos
condicionamentos atraacutes referidos deveraacute ser tido em conta que recolha das carotes deve ser
feita de modo a interferir o miacutenimo com as armaduras do elemento a sondar Para tal deve ser
usado um pacoacutemetro antes da extraccedilatildeo das carotes
As carotes apoacutes a sua extraccedilatildeo deveratildeo ser imediatamente identificadas marcando-as
com laacutepis de cera ou por outro processo igualmente eficaz Depois deveratildeo ser devidamente
acondicionadas a fim de natildeo sofrerem quaisquer danos durante o transporte No caso de alguma
43 Tiago Pais Boto
carote ter intersectado uma armadura o corte dessa carote antes do ensaio deveraacute ser feito de
modo a eliminar o troccedilo afetado pela presenccedila da armadura
Os ensaios de rotura agrave compressatildeo simples dos provetes devem ser realizados em laboratoacuterio
de acordo com a Norma E 226 do LNEC (Viacutetor Coias 2006)
Figura 3-11 Extraccedilatildeo de carote com localizaccedilatildeo preacutevia da malha de armaduras (oz
diagnostico 2015)
33113 Registo e anaacutelise de resultados
O registo dos dados eacute efetuado em impresso proacuteprio incluindo
Identificaccedilatildeo da obra
Nome do operador
Data
Localizaccedilatildeo e identificaccedilatildeo dos pontos de extraccedilatildeo das carotes recorrendo a um
desenho esquemaacutetico
Observaccedilotildees sobre o aspeto da superfiacutecie do betatildeo
Zonas em que as extraccedilotildees natildeo foram vaacutelidas
Os resultados obtidos deveratildeo ser processados tendo por base a metodologia
preconizada na publicaccedilatildeo da Concrete Society Technical Report nordm 11 onde satildeo indicados
vaacuterios fatores de correccedilatildeo a aplicar sobre os resultados dos provetes ensaiados que tecircm em
conta entre outros a direccedilatildeo da carotagem a relaccedilatildeo alturadiacircmetro do provete o corte dos
agregados a presenccedila de material de recobrimento a forma dos provetes a resistecircncia
potencial etc (Viacutetor Coias 2006)
44
3312 Mediccedilatildeo da espessura da seccedilatildeo atraveacutes de ensaios impacto-eco
Este meacutetodo consiste em emitir um impacto mecacircnico sobre uma superfiacutecie originando
impulsos que satildeo projetados ao longo do material As ondas refletidas por uma falha interna
satildeo captadas por um recetor posicionado na mesma superfiacutecie do impacto (Malhotra 1984
ACI-364 1993)
33121 Equipamento
Para a realizaccedilatildeo deste ensaio eacute necessaacuterio
Computador portaacutetil preparado para operar em condiccedilotildees adversas que deveraacute
ter instalado o software adequado para o processamento dos sinais (possibilidade
de definir diferentes resoluccedilotildees dos sinais) e uma placa especiacutefica para aquisiccedilatildeo
dos sinais
Transdutor piezoeleacutetrico com extremidade coacutenica acoplado ao suporte das
massas impactoras ou outro equivalente
Massa impactoras esferas metaacutelicas com diacircmetros de 5 8 125 mm ou outras
equivalentes
Todo o sistema deveraacute estar devidamente operacional e calibrado pelo que deveraacute fazer-
se acompanhar da folha de calibraccedilatildeo devidamente atualizada Para apoio agrave execuccedilatildeo dos
ensaios deveraacute prever-se a eventual utilizaccedilatildeo de um boroscoacutepio ou de equipamento de ultra-
sons (Viacutetor Coias 2006)
Figura 3-12 Parte do equipamento para realizaccedilatildeo do ensaio (impacto-ecoimpact Echo
instruments 2015)
45 Tiago Pais Boto
33122 Metodologia
Para a colocaccedilatildeo dos transdutores os pontos selecionados devem ser em zonas onde natildeo
existem juntas e irregularidades superficiais para que desta forma natildeo influenciem os
resultados
Deve-se portanto remover quaisquer materiais de revestimento nomeadamente os
rebocos jaacute no caso de pinturas de espessura reduzida deve-se comparar os resultados com zonas
sem a referida pintura
Na superfiacutecie do elemento a ensaiar marca-se uma malha de pontos de referecircncia onde
a abertura e quantidade vem em funccedilatildeo da espessura ou largura da seccedilatildeo transversal do
elemento Devem tambeacutem ser garantidos no miacutenimo 9 pontos e em elementos laminares 16
pontos
Sobre cada um dos pontos eacute realizado o ensaio utilizando a massa de impacto previamente
selecionada atraveacutes de testes preliminares
A realizaccedilatildeo deste ensaio deve seguir a norma Norma ASTM C1383-98a Standard Test
Method for Measuring the P-Wave Speed and the Thickness of Concrete Plates Using the
Impact-Echo Method
46
47 Tiago Pais Boto
4 Patologias em Estruturas de Betatildeo Armado
41 Introduccedilatildeo
Em Engenharia Civil o conceito de patologia estaacute associado aos fenoacutemenos que afetam
o comportamento anoacutemalo de uma construccedilatildeo Este conceito pode ser diferenccedilado em patologia
estrutural e em patologia natildeo estrutural Patologia estrutural eacute para os fenoacutemenos que afetam a
funcionalidade estrutural dos elementos da construccedilatildeo nomeadamente as fundaccedilotildees
infraestrutura e superestrutura Patologia natildeo estrutural alberga todos os outros fenoacutemenos que
afetam os restantes elementos da construccedilatildeo
Dada a natureza quiacutemica do betatildeo a sua macro e micro estrutura encontra-se em
constante mudanccedila devido agrave sua estrutura porosa estar sempre em contato com o meio
ambiente Atraveacutes de diversos mecanismos nomeadamente a permeaccedilatildeo difusatildeo e absorccedilatildeo
satildeo transportados diversos agentes necessaacuterios agrave corrosatildeo ao accedilo CO2 aacutegua sulfatos cloretos
Devido agrave sua constituiccedilatildeo e caracteriacutesticas dos constituintes do betatildeo estes podem desenvolver
reaccedilotildees quiacutemicas internas originando patologias
A existecircncia de armaduras no interior do betatildeo e a deficiente proteccedilatildeo das mesmas pode
originar processos de corrosatildeo acelerados originando severas patologias que podem colocar
em causa a proacutepria estabilidade da estrutura
As patologias podem verificar-se devido a erros de projeto erros de execuccedilatildeo erros de
exploraccedilatildeo e manutenccedilatildeo O uacuteltimo erro remete essencialmente para os mecanismos
mecacircnicos fiacutesicos e quiacutemicos a que o betatildeo armado poderaacute estar exposto Este assunto seraacute
abordado com mais detalhe nesta dissertaccedilatildeo Jaacute em relaccedilatildeo aos erros de projeto e de execuccedilatildeo
estando intrinsecamente ligados agrave construccedilatildeo de estruturas novas seratildeo apenas enunciados
neste documento
Segundo um modelo proposto por Tuutti para o mecanismo de detioraccedilatildeo das estruturas
satildeo identificadas principalmente duas fases distintas a iniciaccedilatildeo e a propagaccedilatildeo Na fase de
iniciaccedilatildeo a penetraccedilatildeo e alojamento das substacircncias agressivas vai aumentando ateacute valores
criacuteticos de forma pouco significativa ateacute ao iniacutecio da fase de propagaccedilatildeo Na fase de
propagaccedilatildeo segundo o modelo de Tuutti a evoluccedilatildeo eacute idecircntica a um crescimento exponencial
ao longo da vida uacutetil da estrutura exemplificado pelo graacutefico apresentado na figura seguinte
48
Figura 4-1 Modelo de Tuutti evoluccedilatildeo dos niacuteveis de deterioraccedilatildeo ao longo da vida uacutetil de
uma estrutura (Concrete Institute of Australia 2015)
Segundo Tuutti os instantes representados no graacutefico da Figura 4-1 correspondem agraves
diferentes condiccedilotildees de deterioraccedilatildeo que ocorrem na fase de propagaccedilatildeo
Instante T0 Iniacutecio da corrosatildeo das armaduras
Instante T1 Ocorrecircncia da propagaccedilatildeo da corrosatildeo
Instante T2 Niacutevel de corrosatildeo elevado
42 Erros de projeto
Geralmente os erros de projeto estrutural mais recorrentes e significativos satildeo
Falta de detalhes nos projetos
Erros de dimensionamento
Falta de compatibilidade entre os vaacuterios projetos de especialidade
Deficiente avaliaccedilatildeo das accedilotildees e esforccedilos impostos nomeadamente o efeito teacutermico
Ausecircncia de pormenorizaccedilatildeo adequada do recobrimento e das armaduras
Deficiecircncia avaliaccedilatildeo da agressividade da classe de exposiccedilatildeo
Especificaccedilotildees inadequadas dos materiais
Deficiente avaliaccedilatildeo do controlo de deformaccedilatildeo fendilhacatildeo
Deficiente avaliaccedilatildeo na drenagem e impermeabilizaccedilatildeo
49 Tiago Pais Boto
43 Deficiente execuccedilatildeo
Jaacute na fase de execuccedilatildeo das estruturas de betatildeo armado os erros mais comuns geralmente
satildeo
Falta de rigor e controlo tecnoloacutegico
Erro de interpretaccedilatildeo de projetos
Armaduras mal posicionadas
Deslocamentos das cofragens
Descofragem prematura
Ausecircncia de espaccediladores para garantir recobrimentos
Deficiente vibraccedilatildeo do betatildeo
Segregaccedilatildeo do betatildeo
Falta de fiscalizaccedilatildeo
Juntas de dilataccedilatildeo mal posicionadas ou mesmo ausecircncia das mesmas
Escolha de materiais inadequados ou sem homologaccedilatildeo e marcaccedilatildeo CE
Abatimentos das superfiacutecies de betonagem
44 Erros de Exploraccedilatildeo Manutenccedilatildeo
Como referido anteriormente os erros de exploraccedilatildeomanutenccedilatildeo satildeo remetidos para
os principais mecanismos mecacircnicos fiacutesicos e quiacutemicos a que o betatildeo armado poderaacute estar
exposto
441 Mecanismos Mecacircnicos
Cristalizaccedilatildeo dos sais
A cristalizaccedilatildeo dos sais acontece na passagem da situaccedilatildeo de natildeo saturaccedilatildeo para a de
saturaccedilatildeo ou sobressaturaccedilatildeo e acontece na circunstacircncia de abaixamento da temperatura
evaporaccedilatildeo ou por acreacutescimo de sal Comeccedilam-se entatildeo a formar sais cristalizaccedilatildeo nos espaccedilos
porosos do betatildeo exercendo deste modo uma pressatildeo de nas paredes capilares do betatildeo (Viacutetor
Coias 2006)
Retraccedilatildeo (secagem por evaporaccedilatildeo quiacutemica e teacutermica)
O efeito da retraccedilatildeo do betatildeo seja ela secagem por evaporaccedilatildeo retraccedilatildeo plaacutestica ou por
efeito teacutermico origina uma diminuiccedilatildeo no volume das peccedilas de betatildeo Por consequecircncia pode
originar tensotildees de traccedilatildeo no betatildeo e se estes esforccedilos natildeo forem libertados por exemplo
atraveacutes de juntas de dilataccedilatildeo Quando as tensotildees de traccedilatildeo forem superiores agrave resistecircncia do
betatildeo agrave traccedilatildeo surge o aparecimento de fendas
A retraccedilatildeo por secagem acontece devido agrave evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua presente nos
poros capilares que natildeo foi usada no processo de hidrataccedilatildeo do cimento Este processo sendo
50
lento pode demorar anos ateacute se evidenciarem as primeiras patologias em elementos estruturais
espessos
A retraccedilatildeo quiacutemica tambeacutem designada por endoacutegena ou autogeacutenea ocorre devido agrave
evoluccedilatildeo quiacutemica resultante da hidrataccedilatildeo da pasta de cimento Este processo pode ocorrer
mesmo sem trocas de aacutegua quando o betatildeo tem uma idade jovem e provoca fendas de pequena
profundidade
Por uacuteltimo a retraccedilatildeo teacutermica ocorre apoacutes um arrefecimento teacutermico ateacute atingir a
temperatura ambiente consequecircncia de uma elevaccedilatildeo preacutevia e acentuada da temperatura Uma
peccedila monoliacutetica de betatildeo sujeita a variaccedilotildees de temperatura da ordem dos 40ordmC ou 50ordmC sofre
uma deformaccedilatildeo de alguns deacutecimos de miliacutemetros por cada metro de comprimento Os efeitos
deste alongamento e encurtamento satildeo despreziacuteveis se a peccedila dilatar livremente mas surgem
tensotildees internas se estiver rigidamente confinada (Viacutetor Coias 2006)
Abrasatildeo
Esta caracteriza-se essencialmente por accedilotildees repetidas de fricccedilatildeo ou impacto repetido
Eacute um mecanismo de deterioraccedilatildeo no betatildeo importante para estruturas em que estejam em
contato com a aacutegua em escoamento em especial quando esta arraste detritos e areias A erosatildeo
pode desenvolver-se rapidamente assim que a camada superficial do betatildeo desaparecer (Rui
Ferreira 2000)
Cavitaccedilatildeo
A cavitaccedilatildeo acontece devido aacute formaccedilatildeo de bolhas de vapor provocada por uma variaccedilatildeo
brusca da velocidade do escoamento ou diminuiccedilatildeo de pressatildeo na aacutegua que por sua vez
quando atingem zonas de pressatildeo normal rebentam Esta accedilatildeo hidrodinacircmica ganha
preponderacircncia apenas em estruturas total ou parcialmente submersas
Variaccedilotildees de temperatura
O efeito da temperatura em estruturas de betatildeo armado pode causar enormes esforccedilos
quando natildeo existem juntas de dilataccedilatildeo As tensotildees originadas podem ser de compressatildeo ou de
traccedilatildeo consoante a variaccedilatildeo da temperatura seja positiva ou negativa respetivamente A
principal consequecircncia nas estruturas eacute a fendilhacatildeo do betatildeo que se inicia assim que as tensotildees
originadas forem superiores agrave resistecircncia de traccedilatildeo ou compressatildeo do betatildeo
Temperaturas elevadas (incecircndio)
Dependendo da temperatura do tempo de exposiccedilatildeo e da velocidade de arrefecimento
as propriedades dos materiais nomeadamente o betatildeo e o accedilo satildeo alteradas levando a um
51 Tiago Pais Boto
decreacutescimo da resistecircncia dos elementos estruturais alteraccedilatildeo na coloraccedilatildeo esfarelamento
superficial fendilhaccedilatildeo e ateacute ao proacuteprio colapso da estrutura
Segundo Rosso (1975) o ciclo caracteriacutestico de um incecircndio numa edificaccedilatildeo eacute
categorizada em trecircs fases a inicial a intermeacutedia e a final Na fase inicial verifica-se um
aumento severo da temperatura ateacute cerca dos 250-300ordmC provocando perdas da resistecircncia
mecacircnica agrave compressatildeo em cerca de 5 Quando os elementos satildeo sujeitos a temperaturas
superiores a 300ordmC a perda da resistecircncia mecacircnica agrave compressatildeo jaacute eacute bastante consideraacutevel e
agrava-se em situaccedilotildees de arrefecimento raacutepido Na entrada da segunda fase ocorre um
fenoacutemeno designado por ldquoflash overrdquo Nesta fase ocorrem os efeitos mais nocivos para as
estruturas de betatildeo armado Segundo Rosso (1975) raramente excede temperaturas de 1250-
1300ordmC Na uacuteltima fase jaacute caracterizada pela extinccedilatildeo do fogo o aspeto mais relevante eacute a
velocidade de arrefecimento Quando este eacute feito lentamente existe a possibilidade de uma
recuperaccedilatildeo da resistecircncia inicial de ateacute 90 dependendo da temperatura maacutexima atingida
(Rosso T FAUUSP 1975)
Tabela 4-1 Caracteriacutesticas do betatildeo em funccedilatildeo da temperatura (Adaptado de Rosso (1975)
Neville (1923)
Temperatura [ordmC] Cor Aspeto Visual Desempenho
lt250 Cinza Perda de resistecircncia pequena e irregular
285-300 Cinza-Rosa Fissuraccedilatildeo superficial lascamento explosivo
300 Rosa Iniacutecio de mudanccedila de cor
50-400 Rosa Reduccedilatildeo do Modulo de deformaccedilatildeo
535-550 Roxo Fissuraccedilatildeo profunda friabilidade superficial
575 Vermelho claro Destacamento dos gratildeos de quartzo
650 Cinza esbranquiccedilado Perda das propriedades mecacircnicas
790-800 Cinza esbranquiccedilado Lascamentos do recobrimento das armaduras com
exposiccedilatildeo ateacute 25 da superfiacutecie das mesmas
900 Amarelo alaranjado Superfiacutecie pulverulenta
1000 Amarelo claro Superfiacutecie pulverulenta
Ciclos de gelodegelo
O betatildeo sendo um material poroso absorve e reteacutem aacutegua nos seus poros Quando sujeito a
temperaturas negativas a aacutegua presente nos poros congela originando um aumento de volume
em cerca de 9 Se este aumento de volume for restringido geram-se tensotildees no interior do
betatildeo causando fendilhaccedilatildeo agrave superfiacutecie Por sua vez quando o processo se inverte resulta na
degradaccedilatildeo do material verificando-se escamaccedilatildeo do betatildeo Esta accedilatildeo depende da frequecircncia
dos ciclos gelodegelo da porosidade do betatildeo da classe de exposiccedilatildeo em que se encontra o
betatildeo da rapidez e duraccedilatildeo do arrefecimento e da idade do betatildeo que por sua vez eacute proporcional
agrave resistecircncia (Viacutetor Coias 2006)
52
442 Mecanismos Quiacutemicos
Reaccedilotildees alcalis-agregado
As reaccedilotildees mais importantes satildeo as aacutelcalis-siacutelica e aacutelcalis-silicatos Estas reaccedilotildees
resultam da reaccedilatildeo dos metais alcalinos presentes no betatildeo (K2O e Na2O) e os silicatos
presentes nos agregados
Os paracircmetros fundamentais que influenciam esta reaccedilatildeo satildeo a compactaccedilatildeo cura
razatildeo aacuteguacimento quantidade de agregado ativo e a quantidade de aacutelcalis no betatildeo (COSTA
A ldquoPatologia do Betatildeo Armado 2007)
Agregados Reativos + Humidade + Alcalinidade Elevada rarrRisco de Reaccedilatildeo aacutelcalis-agregado
Ataque pelos aacutecidos sais e aacuteguas puras
Atraveacutes da interaccedilatildeo da pasta de cimento com hidroacutexido de caacutelcio silicato de caacutelcio e o
aluminato de caacutelcio formam-se sais de caacutelcio soluacuteveis destruindo os poros da pasta A
agressividade dos aacutecidos depende da solubilidade dos sais de caacutelcio que satildeo originados quer
isto dizer que quanto maior eacute a solubilidade mais acelerado seraacute o ritmo de deterioraccedilatildeo
As aacuteguas puras sendo estas aacuteguas correntes contecircm um elevado poder dissolvente
dissolvem o hidroacutexido de caacutelcio originando a perda das propriedades ligantes e a decomposiccedilatildeo
da pasta de cimento Estas aacuteguas quando contecircm um teor elevado de iotildees de caacutelcio a
agressividade diminui Jaacute quando haacute a presenccedila de dioacutexido de carbono e alcalis dissolvidos a
agressividade aumenta
Ataque pelos sulfatos
A deterioraccedilatildeo eacute originada pela Formaccedilatildeo de Etringite Retardada (DEF) A origem daacute-
se no processo da reaccedilatildeo do aluminato do cimento Portland endurecido com o iatildeo sulfato
provocando uma reaccedilatildeo expansiva do betatildeo A principal causa eacute um aumento da temperatura
durante o endurecimento do betatildeo e o seu efeito eacute devido a tensotildees internas que podem
provocar a fendilhaccedilatildeo do betatildeo
As causas mais importantes desta accedilatildeo quiacutemica eacute o ambiente agressivo a que a estrutura
de betatildeo estaacute exposta e a permeabilidade do betatildeo
Accedilatildeo da aacutegua do mar
A grande quantidade de iotildees agressivos na aacutegua do mar tais como CL- SO4-- Ca++
Mg++ Na+ K+ entram em reaccedilatildeo com a pasta de cimento levando agrave deterioraccedilatildeo do betatildeo
Corrosatildeo das armaduras
O betatildeo eacute um composto com alto teor alcalino essencialmente devido agraves reaccedilotildees de
hidrataccedilatildeo dos silicatos de caacutelcio constituintes do cimento originando hidroacutexidos de caacutelcio
Em condiccedilotildees onde o pH eacute elevado proporciona agraves armaduras presentes no betatildeo um
comportamento passivo originado por uma pelicula de oacutexido de ferro ou seja uma pelicula
passivante (Politico G 2006)
53 Tiago Pais Boto
Quando a pelicula passivante do accedilo eacute destruiacuteda inicia-se o mecanismo de corrosatildeo As
armaduras funcionam como condutores eleacutetricos e o betatildeo como eletroacutelito isto quer dizer que
funciona como um condutor ioacutenico abrangendo simultaneamente as zonas anoacutedicas e
catoacutedicas A dissoluccedilatildeo do accedilo no acircnodo origina a libertaccedilatildeo de iotildees ferrosos permanecendo
um excesso de eletrotildees no accedilo e estes devido agrave diferenccedila de potencial migram para a zona
catoacutedica atraveacutes da armadura Quando reagem com a aacutegua formam-se iotildees hidroacutexidos que
migram para a zona anoacutedica (Joana Silva 2007)
As principais equaccedilotildees no processo de corrosatildeo das armaduras satildeo
Dissoluccedilatildeo do accedilo (Reaccedilatildeo Anoacutedica) 119865119890 rarr 119865119890++ + 2119890minus (41)
Reduccedilatildeo do oxigeacutenio (Reaccedilatildeo Catoacutedica) 119874221 + 1198672119874 + 2119890minus rarr 2119874119867minus (42)
Produtos da corrosatildeo 119865119890++ + 2119874119867minus rarr 119865119890(119874119867)2 (43)
ldquoNa zona anoacutedica ocorrem em geral reaccedilotildees secundaacuterias cujos produtos da corrosatildeo
podem originar aumentos de volume significativos criando no betatildeo elevadas tensotildees internas
que podem promover fenoacutemenos de fissuraccedilatildeo eou delaminaccedilatildeo do recobrimento das
armadurasrdquo (A Costa J Appleton 1999) As reaccedilotildees referidas satildeo
119865119890 + 31198672119874 rarr 119865119890(119874119867)3 + 3119867+ + 3119890minus (44)
3119865119890 + 41198672119874 rarr 11986511989031198744 + 8119867+ + 8119890minus (45)
119865119890 + 21198672119874 rarr 119865119890119874(119874119867minus) + 3119867+ + 3119890minus (46)
119865119890119874(119874119867minus) + 1198742 rarr 11986511989031198744 (47)
54
Figura 4-2Modelo simplificado do processo de corrosatildeo nas armaduras (ACosta1997)
Accedilatildeo dos cloretos
A accedilatildeo dos cloretos ocorre devido a trecircs mecanismos de transporte permeaccedilatildeo absorccedilatildeo
e difusatildeo Estes mecanismos podem ocorrer isoladamente ou em simultacircneo estando
dependentes do grau de humidade do betatildeo da presenccedila de aacutegua e do coeficiente de
permeabilidade do betatildeo Os cloretos no betatildeo armado provocam uma aceleraccedilatildeo das reaccedilotildees
anoacutedicas promovendo o processo de dissoluccedilatildeo das armaduras
De acordo com Rozenberg no mecanismo de corrosatildeo provocado pela accedilatildeo dos
cloretos o cloreto de ferro originado no acircnodo originaacuterio da combinaccedilatildeo dos iotildees de ferro e
cloretos reage com os iotildees de hidroacutexido consumindo-os e originando hidroacutexido de ferro Da
diminuiccedilatildeo dos iotildees hidroacutexido leva a uma diminuiccedilatildeo do pH do betatildeo proporcionando a
destruiccedilatildeo da peliacutecula passiva das armaduras (I M Rozenberg 2002)
2119865119890 + 6119862119897minus rarr 21198651198901198621198973minus + 4119890minus (48)
119865119890119862119897minus + 2119874119867minus rarr 119865119890(119874119867)2 + 3119862119897minus (49)
Carbonataccedilatildeo do betatildeo
Este eacute um fator de grande importacircncia na deterioraccedilatildeo das estruturas de betatildeo armado
Quanto maiores forem as percentagens de cimento Portland no betatildeo menor seraacute a
profundidade de carbonataccedilatildeo na estrutura havendo mais cal a carbonatar aumenta a
impermeabilidade agrave penetraccedilatildeo do CO2 Face ao aumento dos niacuteveis de concentraccedilatildeo de CO2
verificado nos uacuteltimos anos este mecanismo de deterioraccedilatildeo tem importacircncia significativa na
deterioraccedilatildeo das armaduras
55 Tiago Pais Boto
Figura 4-3 Evoluccedilatildeo dos niacuteveis de concentraccedilatildeo de CO2 nos uacuteltimos 50 anos
ldquoQuando o processo de corrosatildeo atinge as armaduras torna-se de extrema importacircncia
avaliar a profundidade da mesma ldquoEste processo pode ser dividido em trecircs zonas distintas a
zona carbonatada o hidroacutexido de caacutelcio jaacute foi consumida pelo dioacutexido de carbono
transformando-o em carbonato de caacutelcio (CaCO3) a zona natildeo carbonatada onde ainda natildeo
existe penetraccedilatildeo de dioacutexido de carbono e finalmente a fronteira delimitadora das duas zonas
descritas chamada frente de carbonataccedilatildeordquo (A Costa J Appleton 1999)
De acordo com a 1ordf lei de Fick e sendo este um processo de difusatildeo de dioacutexido de
carbono a corrosatildeo avanccedila em profundidade ao longo do tempo podendo entatildeo ser
representada atraveacutes de
120594 = 119870radic119905 (410)
Onde
χ - Profundidade de carbonataccedilatildeo [m]
K - Coeficiente de carbonataccedilatildeo [m s-05]
t - tempo [s]
Sendo que a constante de carbonataccedilatildeo (K) depende da razatildeo aacuteguacimento (AC) do
coeficiente de difusatildeo do CO2 no betatildeo e da quantidade presente na atmosfera do tipo e
quantidade de cimento e do teor de humidade do betatildeo relacionando as condicionantes
mencionadas da seguinte formardquo (A Costa 1997)
56
119870 = radic2119863
119886(1198621 minus 1198622) (411)
Onde
D - coeficiente de difusatildeo do CO2 no betatildeo [m2s]
a - Quantidade necessaacuteria para carbonatar uma unidade de volume de betatildeo [gm3]
1198621 - Concentraccedilatildeo de CO2 no exterior [gm3]
1198622 - Concentraccedilatildeo de CO2 na frente de carbonataccedilatildeo [gm3]
O processo da carbonataccedilatildeo do betatildeo pode ser explicado da seguinte forma
No processo de cura do betatildeo atraveacutes da hidrataccedilatildeo dos silicatos e do oacutexido de caacutelcio
(CaO) contido no cimento gera-se o hidroacutexido de caacutelcio Ca(OH)2
CaO + H2O rarr Ca(OH) (412)
O hidroacutexido de caacutelcio em contato com a atmosfera reage com o dioacutexido de carbono CO2
formando assim o carbonato de caacutelcio CaCO3 insoluacutevel Esta reaccedilatildeo eacute ainda afetada pela
humidade relativa presente na atmosfera potenciando o consumo do hidroacutexido de caacutelcio
Ca(OH)2 presente diminuindo a alcalinidade da estrutura ou seja diminuiccedilatildeo dos iacuteons OH-
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (413)
Em seguida o ataque do dioacutexido de carbono CO2 presente na aacutegua e na atmosfera sobre
o hidroacutexido de caacutelcio Ca(OH)2 e o carbonato de caacutelcio CaCO3 gera o bicarbonato de caacutelcio
Ca(HCO3)2
Ca(OH)2 + 2CO2 rarr Ca(HCO3)2 (414)
CaCO3 + CO2 + H2O rarr Ca(HCO3)2 (415)
O bicarbonato de caacutelcio Ca(HCO3)2 eacute soluacutevel na aacutegua Portanto a exposiccedilatildeo da estrutura
a ambientes com altos teores de dioacutexido de carbono potencia a degradaccedilatildeo do betatildeo ao longo
do tempo
443 Mecanismos Fiacutesicos
Os mecanismos fiacutesicos responsaacuteveis pelas patologias nas estruturas podem para melhor
enquadramento ser divididos em dois grupos accedilotildees previsiacuteveis e accedilotildees imprevisiacuteveis ou de
carater acidental Nas accedilotildees previsiacuteveis estatildeo os problemas patoloacutegicos resultantes da ausecircncia
ou inadequada manutenccedilatildeo da estrutura Por sua vez estas causas satildeo ldquofrutordquo da falta de
conhecimento teacutecnico da falta de rigor profissional e problemas econoacutemicos As accedilotildees
imprevisiacuteveis satildeo caracterizadas pela ocorrecircncia de accedilotildees acidentais e accedilotildees sem contribuiccedilatildeo
da accedilatildeo humana resultado da agressividade do meio Provocando vaacuterias deterioraccedilotildees nas
estruturas de betatildeo (enunciadas nas accedilotildees acidentais seguidamente descritas)
57 Tiago Pais Boto
Vento e Sismo
As accedilotildees do vento e sismo satildeo accedilotildees dinacircmicas nas estruturas que por vezes quando
significativas causam ataques mecacircnicos significativos
Crescimento de vegetaccedilotildees
O crescimento de vegetaccedilotildees (tais como musgos algas raiacutezes etc) quando se formam em
zonas porosas do betatildeo e fendas originam forccedilas expansivas causando ataques mecacircnicos
Acumulaccedilatildeo de sujidades ou lixos e contaminaccedilatildeo por oacuteleos e gorduras
Este tipo de contaminaccedilatildeo quando promove a criaccedilatildeo de bacteacuterias anaeroacutebicas e aeroacutebicas
causando um ataque quiacutemico da passa de cimento
Microorganismos
Os microrganismos que produzem aacutecido huacutemico causam um ataque quiacutemico aacute pasta de
cimento
58
59 Tiago Pais Boto
5 Reparaccedilatildeo e Reforccedilo de Estruturas de betatildeo armado
51 Enquadramento Geral de uma intervenccedilatildeo de reforccedilo
A decisatildeo de intervenccedilatildeo numa estrutura existente em betatildeo armado com o objetivo de
reforccedilar prende-se agrave necessidade de melhorar ou corrigir uma situaccedilatildeo deficiente de seguranccedila
estrutural independentemente dos vaacuterios estados limites sendo que habitualmente eacute relacionado
ao estado limite uacuteltimo
Uma intervenccedilatildeo sobre as accedilotildees traduz-se normalmente pela imposiccedilatildeo de restriccedilotildees agrave
utilizaccedilatildeo da estrutura Eacute o caso por exemplo do procedimento apoacutes a ocorrecircncia dum acidente
estrutural em que se aplicam regra geral de imediato restriccedilotildees de utilizaccedilatildeo do edifiacutecio ateacute
se esclarecer a situaccedilatildeo geral em que a estrutura se encontra (Joseacute Vasconcelos Paiva at all
LNEC 2006)
Satildeo igualmente consideradas accedilotildees de reparaccedilatildeo ou reforccedilo quando existe uma
redistribuiccedilatildeo de esforccedilos entre os diversos elementos estruturais quer isto dizer que neste tipo
de intervenccedilotildees natildeo eacute executada nenhuma teacutecnica de reforccedilo especiacutefica mas sim uma
intervenccedilatildeo ativa com a aplicaccedilatildeo de sistemas de forccedilas autoequilibradas
52 Aspetos teacutecnicos a considerar em situaccedilotildees de reparaccedilatildeo ou reforccedilo
estrutural
Na tabela seguinte indicam-se os principais aspetos teacutecnicos que devem ser alvo de
anaacutelise em projetos de reparaccedilatildeo ou reforccedilo (Joseacute Vasconcelos Paiva et all LNEC 2006)
60
Tabela 5-1 Aspetos teacutecnicos a considerar para situaccedilotildees de reparaccedilatildeo e reforccedilo (Joseacute
Vasconcelos Paiva et all LNEC 2006)
Seguranccedila
Estrutural
Caracteriacutesticas geomeacutetricas e propriedades dos materiais constituintes dos elementos
estruturais jaacute construiacutedos e estado de conservaccedilatildeo desses materiais
Aplicabilidade das accedilotildees das regras de combinaccedilatildeo e dos coeficientes de seguranccedila
estabelecidos para construccedilotildees novas
Periacuteodo de vida uacutetil da estrutura apoacutes a intervenccedilatildeo
Anaacutelise
Estrutural
Distribuiccedilatildeo de esforccedilos antes da intervenccedilatildeo
Distribuiccedilatildeo de esforccedilos depois da intervenccedilatildeo
Soluccedilotildees de
interligaccedilatildeo entre
elementos ou
materiais
Por colagem
Por soldadura
Por fricccedilatildeo ou atrito
Por confinamento (pressatildeo transversal)
Com ferrolhos (corte e traccedilatildeo)
Com ligadores metaacutelicos (ex parafusos pregos)
Por comportamento diferido
Dimensionamento
(definiccedilatildeo da
capacidade
resistente)
Funcionamento em serviccedilo
Resistecircncia uacuteltima
Interaccedilatildeo entre materiais novos e jaacute existentes
Funcionamento em seacuterie ou em paralelo
Tipo de esforccedilo dominante (compressatildeo traccedilatildeo flexatildeo esforccedilo transverso)
Durabilidade
Durabilidade relativa dos materiais
Coexistecircncia natildeo reativa
Resistecircncia agrave corrosatildeo e ao fogo
Resistecircncia das ligaccedilotildees agrave fadiga
53 Metodologias de intervenccedilatildeo
Embora seja difiacutecil propor uma sequecircncia de etapas adequada a todos os casos de
reparaccedilatildeoreforccedilo sugere-se a metodologia apresentada por (ACI Committee 364 1999)
61 Tiago Pais Boto
Tabela 5-2Metodologia a seguir para projeto de reparaccedilatildeoreforccedilo (ACI Committee 364
1999)
FASE A ndash AVALIACcedilAtildeO DO ESTADO DA ESTRUTURA
A1 Recolha de informaccedilatildeo
A11 Elementos de
projeto
i Peccedilas desenhadas
ii Peccedilas escritas
A12 Elementos de obra
i Telas finais
ii Registos da fiscalizaccedilatildeo
iii Livro de obra
A13 Histoacuteria da
estrutura
i Registo de alteraccedilotildees de uso da estrutura
ii Registo de anteriores intervenccedilotildees de reparaccedilatildeoreforccedilo
A14 Levantamento da
geometria da estrutura
atual
i Recolha da dimensatildeo real dos elementos estruturais
ii Verificaccedilatildeo da introduccedilatildeo supressatildeo de elementos
estruturais
iii Verificaccedilatildeo da conformidade do sistema estrutural do
projetoobra
A2 Inspeccedilatildeo da estrutura
A21 Abordagem niacutevel
1
i Registo visualizaccedilatildeo anaacutelise e eventual quantificaccedilatildeo
de defeitos visiacuteveis e potenciais nos elementos estruturais
(fendilhacatildeo deformaccedilatildeo deterioraccedilatildeo do betatildeo
deterioraccedilatildeo do accedilo etc)
A22 Abordagem niacutevel
2
i Quantificaccedilatildeo das propriedades mecacircnicas do betatildeo e do
accedilo atraveacutes de ensaios in-situ ou em laboratoacuterio
ii Quantificaccedilatildeo das anomalias registadas na abordagem
niacutevel 1 atraveacutes de ensaios in-situ ou em laboratoacuterio
FASE B ndash AVALIACcedilAtildeO DA SEGURANCcedilA DA ESTRUTURA
B11 Verificaccedilatildeo da
seguranccedila da estrutura
face agraves condiccedilotildees
iniciais de projeto
i Verificaccedilatildeo aos estados limites uacuteltimos
ii Verificaccedilatildeo aos estados limites de utilizaccedilatildeo
B12 Verificaccedilatildeo da
seguranccedila da estrutura
face agraves novas exigecircncias
de utilizaccedilatildeo
i Verificaccedilatildeo aos estados limites uacuteltimos
ii Verificaccedilatildeo aos estados limites de utilizaccedilatildeo
FASE C ndash CARACTERIZACcedilAtildeO DO TIPO E OBJECTIVOS DA INTERVENCcedilAtildeO
C1Face aos resultados
das fases A e B deveraacute
adotar-se uma das
seguintes estrateacutegias
i Natildeo intervir
ii Reparar em pequena escala
iii Reparar e eventualmente reforccedilar
iv Reforccedilar
v Demolir
FASE D ndash PROJECTO DE REPARACcedilAtildeOREFORCcedilO
62
54 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de estruturas existentes
Tendo em conta que natildeo se trata de estruturas novas a escolha do modelo de
comportamento estrutural deve ser adequada agrave realidade da estrutura possibilitando assim a
verificaccedilatildeo da seguranccedila em relaccedilatildeo aos estados limites de utilizaccedilatildeo e estados limites uacuteltimos
Deste modo a verificaccedilatildeo dos estados uacuteltimos eacute exposta pela seguinte equaccedilatildeo
119878119889 le 119877119889 (51)
O valor de caacutelculo do esforccedilo que atua na estrutura eacute caracterizado por Sd este valor
deve ser calculado tendo em consideraccedilatildeo o historial de cargas da estrutura O valor de caacutelculo
do esforccedilo resistente residual do elemento eacute caracterizado por Rd Define-se por esforccedilo
resistente residual a capacidade de resistecircncia a cargas apoacutes este ter sido sujeito ao historial de
cargas durante toda a sua vida uacutetil
Apoacutes a execuccedilatildeo das etapas definidas na metodologia de intervenccedilatildeo apresentada por
(ACI Committee 364 1999) deve-se proceder agrave modelaccedilatildeo da estrutura existente tendo em
conta as propriedades mecacircnicas dos materiais e a disposiccedilatildeo estrutural Depois eacute necessaacuterio
quantificar as accedilotildees obter os coeficientes de majoraccedilatildeo de accedilotildees e definir quais os modelos de
anaacutelise mais adequados e por fim utilizar um software de caacutelculo automaacutetico para determinar
os esforccedilos atuantes Sd
Quantificaccedilatildeo de accedilotildees Regulamento de Seguranccedila e Accedilotildees Para Estruturas de Edifiacutecios e
Pontes (RSA 1983) e Eurocoacutedigo 1 (CEN 2002)
Coeficientes de majoraccedilatildeo de accedilotildees Coeficientes de seguranccedila propostos no Boletim nordm 162
do CEB (CEB 1983)
120574prime119892 = 1375 times (120574119892 minus 01) rarr 119864119904119905119903119906119905119906119903119886119904 119889119886119899119894119891119894119888119886119889119886119904
125 times (120574119892 minus 01) rarr 119864119904119905119903119906119905119906119903119886119904 119904atilde119904 (52)
120574prime119902 = 165 times 120574119902 rarr 119864119904119905119903119906119905119906119903119886119904 119889119886119899119894119891119894119888119886119889119886119904
15 times 120574119902 rarr 119864119904119905119903119906119905119906119903119886119904 119904atilde119904 (53)
120574prime119892 = Coeficiente de majoraccedilatildeo de accedilotildees permanentes em estruturas existentes
120574prime119902= Coeficiente de majoraccedilatildeo de accedilotildees variaacuteveis em estruturas existentes
Modelos de anaacutelise
Modelo elaacutestico linear
63 Tiago Pais Boto
Modelo elaacutestico linear com redistribuiccedilatildeo de esforccedilos
Modelo plaacutestico
Modelo natildeo linear
Figura 5-1 Comportamento teoacuterico dos modelos de anaacutelise (Appleton Jamp Costa A 2011)
Onde
S= Forccedila
δ=Deformaccedilatildeo
Para a determinaccedilatildeo de esforccedilos resistentes devem ser tomadas em consideraccedilatildeo as
caracteriacutesticas mecacircnicas residuais dos elementos existentes estas podem ser determinadas a
partir dos seguintes meacutetodos (CEB 1983)
i Estimativa analiacutetica ndash realiza-se uma estimativa das propriedades mecacircnicas dos
materiais a partir de graacuteficos apresentados pelo (CEB1983)
ii Ensaio de carga ndash consiste na realizaccedilatildeo de ensaios de carga da estrutura devidamente
monitorizados
iii Estimativa empiacuterica ndash consiste na multiplicaccedilatildeo das propriedades dos materiais por
coeficientes redutores que procuram ter em conta o efeito dos danos da estrutura
existente
Conforme o meacutetodo simplificado em iii o valor das caracteriacutesticas de rigidez e
resistecircncia dos materiais pode ser adquirido a partir das seguintes expressotildees
119877119903119890119904119894119889119906119886119897=120593119877 times 119877119868119899119894119888119894119886119897 (54)
119870119903119890119904119894119889119906119886119897=120593119870 times 119870119868119899119894119888119894119886119897 (55)
Onde
119877119868119899119894119888119894119886119897 ndash Caracteriacutesticas iniciais de resistecircncia 119870119868119899119894119888119894119886119897 ndash Caracteriacutesticas iniciais de rigidez
119877119903119890119904119894119889119906119886119897 ndash Caracteriacutesticas residuais de resistecircncia
119870119903119890119904119894119889119906119886119897 ndash Caracteriacutesticas residuais de rigidez
120593119877 ndash Coeficiente empiacuterico para reduccedilatildeo de resistecircncia 120593119870 ndash Coeficiente empiacuterico para reduccedilatildeo de rigidez
64
Nas tabelas seguintes satildeo indicados os valores preconizados pelo CEB (CEB ndash Bul 162 1983)
Tabela 5-3 Coeficiente 120593119877 para danos provocados por sismos (CEB 1983)
Tipo de
Construccedilatildeo
Niacutevel de Danos
Niacutevel A Niacutevel B Niacutevel C Niacutevel C
Nova 095 075 045 015
Antiga 08 06 03 0
Niacutevel A
Fendas de flexatildeo isoladas com larguras inferiores a 1 ndash 2 mm desde que um caacutelculo simples
demonstre que estas fendas natildeo satildeo devidas a deficiecircncia da armadura para as accedilotildees de
dimensionamento mas sim devidas a efeitos localizados (juntas de construccedilatildeo restriccedilotildees
devidas a paredes divisoacuterias choques ligeiros accedilotildees teacutermicas iniciais retraccedilotildees etc)
Niacutevel B Vaacuterias fendas de flexatildeo largas ou fendas de corte diagonais isoladas com larguras inferiores a
cerca de 05 mm natildeo existindo deslocamentos residuais
Niacutevel C Fendas de corte bi-diagonais eou esmagamento localizados no betatildeo devidos a corte e
compressatildeo natildeo existindo deslocamentos residuais apreciaacuteveis ocorrecircncia de fendilhacatildeo em
noacutes de ligaccedilatildeo viga pilar
Niacutevel D Rotura do nuacutecleo de betatildeo do elemento encurvadura dos varotildees (o elemento perdeu a
continuidade mas natildeo colapsou) existindo apenas pequenos deslocamentos residuais (verticais
e horizontais) ocorrecircncia de danos severos em noacutes de ligaccedilatildeo pilar viga
Tabela 5-4 Coeficiente 120593119877 para danos provocados por incecircndios (CEB 1983)
Tipo de
Construccedilatildeo
Niacutevel de Danos
Niacutevel A Niacutevel B Niacutevel C Niacutevel C
Nova 095 080 065 04
Antiga 090 075 060 030
Niacutevel A Sem danos exceto algum descasque miacutenimo do acabamento eou do betatildeo
Niacutevel B Acabamento bastante afetado algum descasque do betatildeo microfendilhaccedilatildeo generalizada da
superfiacutecie do betatildeo e eventual cor rosada o que dependeraacute dos agregados
Niacutevel C
Arranque generalizado do acabamento descasque significativo do betatildeo e eventual cor
cinzento avermelhado esbranquiccedilado os varotildees ainda estatildeo aderentes ao betatildeo apenas um
varatildeo no caso de pilares ou ateacute 10 da armadura principal no caso de vigas e lajes tenha
encurvado
Niacutevel D
Danos severos descasque generalizado do betatildeo deixando agrave vista praticamente toda a
armadura o betatildeo possui uma cor amarelo acastanhado mais do que um varatildeo no caso de
pilares ou ateacute 50 da armadura principal no case de vigas e lajes encurvou podendo existir
distorccedilatildeo dos pilares eventuais fendas de corte com poucos miliacutemetros de largura nos pilares
65 Tiago Pais Boto
eventuais fendas de flexatildeo corte com vaacuterios miliacutemetros de largura nas vigas e lajes e
possiacuteveis flechas apreciaacuteveis
Tabela 5-5 Coeficiente 120593119877 para danos provocados pela corrosatildeo (CEB 1983)
Tipo de
Construccedilatildeo
Niacutevel de Danos
Niacutevel A Niacutevel B Niacutevel C Niacutevel C
Nova 095 08 06 035
Antiga 085 07 05 025
Niacutevel A Manchas de ferrugem alguma fendilhacatildeo longitudinal perda de secccedilatildeo de armadura
lt1
Niacutevel B Manchas de ferrugem alguma fendilhacatildeo longitudinal e transversal algum descasque do
betatildeo perda de secccedilatildeo da armadura lt5
Niacutevel C Manchas de ferrugem fendilhacatildeo extensa descasque significativo do betatildeo perda de
secccedilatildeo da armadura lt10
Niacutevel D
Manchas de ferrugem fendilhacatildeo extensa descasque do betatildeo em algumas zonas
deixando a armadura agrave vista perda de secccedilatildeo da armadura lt25 eventuais deslocamentos
residuais
Tal como acontece em estruturas novas os valores de caacutelculo das caracteriacutesticas iniciais
de resistecircncia e de rigidez satildeo obtidos pela aplicaccedilatildeo dos coeficientes de minoraccedilatildeo das
propriedades dos materiais caso exista informaccedilatildeo rigorosa acerca dos materiais utilizados
Estes coeficientes de acordo com (CEB 1983) podem ser inferiores aos utilizados no caacutelculo
de estruturas novas no entanto o CEB natildeo refere um valor para os mesmos
Para verificaccedilatildeo dos estados limites de utilizaccedilatildeo satildeo calculados os esforccedilos com
combinaccedilotildees de accedilotildees no Estado Limite de Utilizaccedilatildeo No lado da resistecircncia dos materiais as
caracteriacutesticas de resistecircncia (rigidez axial e de flexatildeo) devem ser reduzidos 20 coeficiente
120593119877 ( consultar tabelas 67 e 8 do CEB 1983) (CEB 1983)
55 Caracterizaccedilatildeo do tipo de intervenccedilatildeo
De acordo com CEB para caracterizar o do tipo de intervenccedilatildeo a utilizar define-se o
coeficiente de capacidade ɸ dado pela expressatildeo seguinte
66
Φ =119877prime119889
119878prime119889 (56)
Onde
Φ = Coeficiente de capacidade
119877prime119889 =Esforccedilo de caacutelculo residual resistente
119878prime119889 =Esforccedilo de caacutelculo atuante
A decisatildeo do tipo de intervenccedilatildeo a adotar deve ter em conta os criteacuterios baseados
apresentados na tabela seguinte sugeridos pelo CEB mas tambeacutem a importacircncia e o tipo de
utilizaccedilatildeo da estrutura
Tabela 5-6Relaccedilatildeo entre Coeficiente de Capacidade e Grau de Intervenccedilatildeo
Coeficiente de Capacidadeɸ Accedilatildeo
ɸ ge 1 Natildeo reforccedilar
067 ˂ ɸ ˂ 1 Reparar e eventualmente reforccedilar
050 ˂ ɸ ˂ 067 Reforccedilar
ɸ le 050 Demolir
56 Paracircmetros principais a considerar no dimensionamento do Reforccedilo
A par do dimensionamento para estruturas novas a filosofia dos estados limites deve
ser a mesma para o dimensionamento de reforccedilo e seguir as recomendaccedilotildees dos regulamentos
em vigor nacionais e europeus
Para materiais de reforccedilo tais como o betatildeo cofrado betatildeo projetado e accedilo o CEB
recomenda coeficientes de seguranccedila de minoraccedilatildeo (120574prime119862 e 120574prime119878) indicados nas tabelas seguintes
(CEB ndash Bul 162 1983)
Tabela 5-7 Coeficientes de minoraccedilatildeo (120574prime119862) para betatildeo cofrado em obra (CEB 1983)
Controlo de Qualidade
e Inspeccedilatildeo
Espessura Adicional
˂ 100mm ˃100mm
Acessibilidade
Baixa Normal Baixa Normal
Alto 180 165 150 150
Meacutedio 195 180 165 150
Tabela 5-8 Coeficientes de minoraccedilatildeo (120574prime119862) para betatildeo projetado (CEB 1983)
Controlo de Qualidade
e Inspeccedilatildeo
Acessibilidade
Baixa Normal
67 Tiago Pais Boto
Alto 195 180
Meacutedio 210 195
Tabela 5-9 Coeficientes de minoraccedilatildeo (120574prime119878) para Accedilo (CEB 1983)
Controlo de Qualidade
e Inspeccedilatildeo Armaduras Novas
Alto 140
Meacutedio
Em relaccedilatildeo aos restantes materiais de reforccedilo os coeficientes de minoraccedilatildeo das
propriedades dos materiais devem ser calculados em funccedilatildeo ao tipo de material e sistema de
reforccedilo aplicado de forma que se mobilizem tensotildees mais baixas compatiacuteveis com a
transmissatildeo de esforccedilos (Ripper 2005)
Jaacute a determinaccedilatildeo dos esforccedilos resistentes das estruturas em betatildeo armado reforccedilada
pode ser realizada atraveacutes de
i Meacutetodos numeacutericos que recorrem agrave simulaccedilatildeo das tensotildees iniciais dos materiais
existentes
ii Meacutetodos numeacutericos que consideram a transferecircncia de tensotildees entre os materiais
existentes e os materiais de reforccedilo
iii Meacutetodos simplificados tais como o meacutetodo dos coeficientes globais
A aplicaccedilatildeo do Meacutetodo dos coeficientes globais baseia-se primeiro na determinaccedilatildeo da
resistecircncia da estrutura atraveacutes dos modelos de comportamento utilizados em estruturas de
betatildeo armado nova excluindo a existecircncia de qualquer dano e estados de tensatildeo preacutevios quer
isto dizer antes de qualquer aplicaccedilatildeo de teacutecnica de reforccedilo Ri Em seguida aplica-se um
coeficiente redutor de monolitismo 120574nR Este representa a imperfeiccedilatildeo da ligaccedilatildeo entre o
reforccedilo e a estrutura existente e supotildee que a estrutura apoacutes o reforccedilo deixa de funcionar como
uma estrutura monoliacutetica O valor eacute definido consoante o tipo de reforccedilo sendo este
responsabilidade do projetista
119877119903 = 120574119899119877 times 119877119894 (57)
119877119903 = Resistecircncia da estrutura apoacutes reforccedilo
120574119899119877 = Coeficiente de monolitismo
68
119877119894 = Resistecircncia da estrutura supondo que eacute nova
A verificaccedilatildeo das tensotildees de corte e as tensotildees normais entre o material de reforccedilo e a
estrutura existente devem ser alvo de anaacutelise neste tipo de projetos
120591119878119889 le 120591119877119889 (58)
120590119878119889 le 120590119877119889 (59)
120591119878119889 = Tensatildeo de corte aplicada
120591119877119889 = Tensatildeo de corte resistente
120590119878119889 = Tensatildeo normal aplicada
120590119877119889 = Tensatildeo normal resistente
57 Mecanismos de transferecircncia de tensotildees de acordo com CEB Nordm162
Nos projetos de reforccedilo o mecanismo de transferecircncia de tensotildees eacute fundamental para que a
estrutura apoacutes o reforccedilo seja o mais monoliacutetica possiacutevel Ou seja o material de reforccedilo e
existente natildeo tenha comportamentos muito independentes tornando-se mais previsiacutevel o seu
comportamento
571 Transferecircncia de tensotildees atraveacutes de compressatildeo direta betatildeo sobre betatildeo
Sendo a compressatildeo a melhor opccedilatildeo para transferir tensotildees entre betatildeobetatildeo devem-se
garantir alguns preacute-requisitos para se conseguir uma ligaccedilatildeo satisfatoacuteria Eacute necessaacuterio limpar a
superfiacutecies de ligaccedilatildeo assegurar uma boa rugosidade e saturar a superfiacutecie com aacutegua pelo
menos 6 horas antes de aplicar o betatildeo novo O novo betatildeo deve ser bem compactado
Geralmente ocorrem deformaccedilotildees devido agraves imperfeiccedilotildees de compactaccedilatildeo e de
confinamento Para minimizar estas deformaccedilotildees eacute necessaacuterio criar uma espessura miacutenima de
betatildeo entre as interfaces Assim esta nova espessura de betatildeo pode apresentar um moacutedulo de
elasticidade inferior comparativamente ao moacutedulo de elasticidade do conjunto
∆119871 =120590
119864times 119871 times (1 +
1198710divide119871
1198640divide119864) times 120585 (510)
Onde
ΔL = Variaccedilatildeo de Comprimento
σ = Tensatildeo no betatildeo
E = Moacutedulo de Elasticidade do betatildeo
L = Comprimento da Ligaccedilatildeo
ξ = Fator de Correccedilatildeo (depende da compactaccedilatildeo da fluidez e das adiccedilotildees presentes no betatildeo)
69 Tiago Pais Boto
572 Transferecircncia de tensotildees atraveacutes de adesatildeo betatildeobetatildeo
A ligaccedilatildeo da interface efetuada atraveacutes da adesatildeo eacute influenciada pela rugosidade e
tratamento das superfiacutecies de ligaccedilatildeo pelo meacutetodo usado na colocaccedilatildeo do betatildeo novo e pela
utilizaccedilatildeo de agentes quiacutemicos de ligaccedilatildeo ou betatildeo especial Fatores como a diferenccedila de idade
entre o betatildeo novo e velho a resistecircncia retraccedilatildeo e fluecircncia do betatildeo novo natildeo influenciam a
adesatildeo entre as superfiacutecies
Em relaccedilatildeo agrave rugosidade das superfiacutecies um estudo conduzido por F Daschner (1976)
aponta essencialmente para trecircs as principais condiccedilotildees de rugosidade (ver Tabela 5-10)
Tabela 5-10Forccedila de Adesatildeo consoante a interface de ligaccedilatildeo
Condiccedilotildees de Interface Forccedila da Adesatildeo (Nmmsup2)
Suave ou liso 10
Jato de Areia 17
Dente de Serra 19
Em 1977 K Steinwede investigou a influecircncia de vaacuterios agentes na ligaccedilatildeo entre betatildeo
velho e betatildeo novo Consegue-se obter valores de adesatildeo entre 80 a 100 da resistecircncia aacute
traccedilatildeo do betatildeo antigo quando a ligaccedilatildeo eacute efetuada com argamassas com poliacutemeros
modificados argamassas com resinas ou betatildeo projetado
Em relaccedilatildeo ao meacutetodo usado para aplicaccedilatildeo do betatildeo novo quando eacute aplicado a teacutecnica
de projeccedilatildeo ou pulverizaccedilatildeo obtecircm-se resultados mais satisfatoacuterios uma vez que a forccedila de
impacto faz com que sejam preenchidos mais poros e vazios no betatildeo existente O resultado
final da ligaccedilatildeo permite que a estrutura seja tratada como uma estrutura monoliacutetica
573 Transferecircncia de tensotildees atraveacutes de fricccedilatildeo betatildeobetatildeo
A quantidade da transferecircncia de tensotildees que se exercem atraveacutes da fricccedilatildeo depende de
vaacuterios fatores tais como
a) Tamanho e forma dos agregados presentes na interface do betatildeo
Estes fatores satildeo importantes para se obter um coeficiente de fricccedilatildeo maior Agregados
com maiores dimensotildees e arestas angulares mais iacutengremes satildeo melhores para aumentar o atrito
120583 = 120591119877 divide 120590119873 (511)
Onde
micro = Coeficiente de Fricccedilatildeo
70
120591119877 = Tensatildeo de Corte
120590119873 = Tensatildeo Normal
b) Rugosidade da superfiacutecie
A rugosidade pode ser classificada como micro-rugosidade ou como macro-rogusidade
neste caso pode-se considerar como macro rugosidade Esta seraacute maior quanto maior o
coeficiente de fricccedilatildeo e quanto maior aacuterea de contacto
Figura 5-2 Tensatildeo de corte em funccedilatildeo da tensatildeo normal em superfiacutecie de betatildeo tratada
com jacto de areia (CEB Bulletin drsquoinformation nordm1621983)
c) Tensatildeo normal de compressatildeo (120590119873) aplicada externamente
A tensatildeo normal de compressatildeo determina a forccedila de compressatildeo a que os agregados
da superfiacutecie estatildeo sujeitos Valores elevados da tensatildeo normal de compressatildeo originam
elevadas rigidez ao corte e diminui a probabilidade de rotura por deslizamento Este aumento eacute
mais evidenciado quando se tratam de superfiacutecies lisas quando as superfiacutecies satildeo mais aacutesperas
o aumento da tensatildeo normal eacute significativo apenas quando as forccedilas de corte satildeo baixas
574 Transferecircncia de tensotildees de compressatildeo atraveacutes camadas de resina
Embora a distribuiccedilatildeo de tensotildees que atua numa camada fina de resina natildeo seja
uniforme esta forccedila de ligaccedilatildeo entre interfaces eacute proporcional agrave aacuterea de superfiacutecie quer seja
betatildeobetatildeo ou betatildeoaccedilo As resinas satildeo caracterizadas pela sua elevada resistecircncia mecacircnica
embora o seu moacutedulo de elasticidade seja consideravelmente menor quando comparado com o
betatildeo A superfiacutecie onde se vai estabelecer a ligaccedilatildeo deve ter uma rugosidade natildeo muito
acentuada de maneira que a peliacutecula de resina natildeo sofra descontinuidades Embora a ligaccedilatildeo
71 Tiago Pais Boto
mecacircnica diminua nas superfiacutecies menos rugosas a ligaccedilatildeo quiacutemica providenciada pela resina
garante que em esforccedilos de flexatildeo ou de corte a rotura acontece no betatildeo
Uma ligaccedilatildeo efetuada com recurso a resinas epoxy ou polyester soacute eacute eficaz garantindo
a transferecircncia de tensotildees quando as interfaces estatildeo completamente secas qualquer presenccedila
de humidade vai influenciar drasticamente a capacidade de adesatildeo das mesmas (CEB Bulletin
drsquoinformation nordm162 1983)
Resumidamente as caracteriacutesticas mecacircnicas responsaacuteveis pela transferecircncia de tensotildees atraveacutes
da camada de resina satildeo
Compressatildeo Uma transferecircncia de tensotildees atraveacutes da compressatildeo eacute conseguida quando
as tensotildees satildeo perpendiculares
Traccedilatildeo A resistecircncia agrave traccedilatildeo com camadas de resina satildeo muitas vezes superiores agrave
resistecircncia do betatildeo agrave traccedilatildeo como jaacute foi dito anteriormente Geralmente quando existe
uma rotura no sistema esta daacute-se no betatildeo e natildeo na resina Esta resistecircncia depende
muito da espessura da camada de resina
Figura 5-3 Espessura da camada de resina e correspondente resistecircncia agrave traccedilatildeo (CEB
Bulletin drsquoinformation nordm162 1983)
Tensatildeo tangencial A resistecircncia ao corte da resina maacutexima eacute mobilizada quando as
superfiacutecies estatildeo secas e os coeficientes de fricccedilatildeo (micro) satildeo baixos com micro rugosidade
inferiores a 002mm
72
Figura 5-4Tensatildeo de corte em funccedilatildeo do deslizamento para vaacuterias espessuras de chapa de accedilo
coladas (CEB Bulletin drsquoinformation nordm162 1983)
575 Transferecircncia de forccedilas das armaduras de reforccedilo para armaduras de reforccedilo ou
armaduras existentes
A transferecircncia de forccedilas eacute feita de uma armadura atraveacutes da ligaccedilatildeo ao betatildeo envolvente
para as outras armaduras Dentro de betatildeo estas forccedilas podem gerar tensotildees de corte elevadas
Quando se utilizam varotildees de accedilo com diacircmetro inferior a 12mm eacute aconselhaacutevel a natildeo se
deixarem as extremidades livres dos varotildees alinhadas
Figura 5-5 Transferecircncia de forccedilas atraveacutes das armaduras de reforccedilo (CED 2015)
Este tipo de transferecircncias de tensotildees tambeacutem pode ser efetuado atraveacutes de ligaccedilotildees
soldadas entre os varotildees de reforccedilo
73 Tiago Pais Boto
Seja qual o tipo de mecanismo de transferecircncia de tensotildees de accedilo para accedilo o uso de
estribos (ou mais geral reforccedilo transversal) na zona de ligaccedilatildeo eacute essencial para o equiliacutebrio de
forccedilas e para aumentar a rigidez do reforccedilo
58 Principais Teacutecnicas de reparaccedilatildeo e reforccedilo estrutural
Quando eacute necessaacuterio reparar e reforccedilar uma estrutura de betatildeo armado torna-se
importante escolher as teacutecnicas mais apropriadas ao caso em estudo minimizando o niacutevel de
intrusatildeo e otimizando a durabilidade e eficiecircncia Desta maneira a escolha da metodologia deve
passar por uma minuciosa anaacutelise das causas e extensatildeo das patologias caracteriacutesticas da
estrutura condicionamentos teacutecnico sociais designo da vida uacutetil funcionalidade e viabilidade
econoacutemica
Satildeo muitas as teacutecnicas jaacute desenvolvidas a enumeraccedilatildeo e descriccedilatildeo de todas as teacutecnicas
possiacuteveis natildeo se enquadra no acircmbito definido para esta dissertaccedilatildeo pelo que se optou por referir
apenas as mais utilizadas e avanccediladas tecnologicamente
581 Meacutetodos de proteccedilatildeoreparaccedilatildeo eletroquiacutemica
Estes meacutetodos tecircm como principio alterar os potenciais das armaduras com recurso agrave
aplicaccedilatildeo de um campo eleacutetrico permitindo a restauraccedilatildeo da passividade das armaduras a
alcalinidade do betatildeo ou eliminaccedilatildeo do agente agressor parcial ou ateacute mesmo total Estes
meacutetodos aleacutem de apresentarem resultados com elevado sucesso a execuccedilatildeo causam
perturbaccedilotildees miacutenimas na funcionalidade da estrutura devido agrave diminuta amplitude das
intervenccedilotildees tais como demoliccedilotildees ou substituiccedilatildeo do betatildeo contaminado (D W Whitmore
2002)
Habitualmente usam-se as teacutecnicas
Proteccedilatildeo catoacutedica
Realcalinazaccedilatildeo
Dessalinizaccedilatildeo ou extraccedilatildeo eletroquiacutemica
Destas trecircs teacutecnicas seraacute apenas exposta a descriccedilatildeo da Proteccedilatildeo catoacutedica por ser a mais eficaz
e utilizada
5811 Proteccedilatildeo Catoacutedica
A proteccedilatildeo catoacutedica consiste genericamente na alteraccedilatildeo do potencial eleacutetrico no accedilo
para valores mais negativos Com recurso a uma fonte de corrente continua e um acircnodo
aplicado no interior do betatildeo ou agrave superfiacutecie satildeo aplicados eletrotildees agraves armaduras aumentando
assim a intensidade das reaccedilotildees catoacutedicas e diminuindo a intensidade das reaccedilotildees anoacutedicas quer
isto dizer que o accedilo passa a funcionar como caacutetodo De todos os meacutetodos eletroquiacutemicos este
eacute o uacutenico enquadrado numa norma europeia a EN 12696 2000 ldquoCathodic protection of steel in
concreterdquo Esta norma abrange a aplicaccedilatildeo de proteccedilatildeo catoacutedica em estruturas novas ou
74
existentes desde que sejam atmosfeacutericas quer isto dizer que estruturas enterradas ou submersas
natildeo satildeo abrangidas (D W Whitmore 2002)
A constituiccedilatildeo de um sistema de proteccedilatildeo catoacutedica abrange
Fonte de alimentaccedilatildeo externa
Acircnodo sistema de distribuiccedilatildeo de corrente
Caacutetodo (armaduras)
Fio eleacutetricos de ligaccedilatildeo para o fecho do sistema
Sensores de controlo e monitorizaccedilatildeo
Existem dois tipos de acircnodos os acircnodos inertes utilizados em sistemas de corrente
imposta e acircnodos galvacircnicos ou de sacrifiacutecio Ambos os tipos de acircnodos podem ser aplicados
de uma forma isoladainterna ou distribuiacuteda ao longo da estrutura Os acircnodos inertes satildeo
consumidos ao longo do tempo necessitando de uma corrente contiacutenua denominando-se
proteccedilatildeo catoacutedica por corrente imposta ou impressa estes sistemas satildeo os mais usados porque
proporcionam uma distribuiccedilatildeo de corrente mais ampla possibilitando que a proteccedilatildeo catoacutedica
atinga uma aacuterea maior Tem ainda a vantagem de alterar a intensidade de corrente transmitida
possibilitando compensar alteraccedilotildees de potencial (D W Whitmore 2002) Jaacute relativamente aos
acircnodos galvacircnicos ou sacrificiais estes satildeo menos dispendiosos e de aplicaccedilatildeo mais simples
quando aplicados na altura da construccedilatildeo da estrutura O natildeo recurso de uma fonte de energia
externa anula o perigo de interaccedilatildeo com outras estruturas em redor No entanto apresentam
algumas desvantagens que podem inviabilizar a sua escolha tais como a dificuldade de
controlar o sistema devido agrave impossibilidade de monitorizaccedilatildeo assim como o tempo de serviccedilo
uacutetil relativamente curto Para garantir um correto funcionamento da proteccedilatildeo catoacutedica eacute
necessaacuterio compreender a seacuterie galvacircnica esta eacute constituiacuteda por uma lista de metais ordenados
pelo seu niacutevel de oxidaccedilatildeo ou seja a suscetibilidade de corrosatildeo quando inseridos no eletroliacutetico
(A V Moreno et all 2007)
Tabela 5-11 Seacuterie galvacircnica dos materiais
Metal Potencial de Eleacutetrodo (volt)
Menos Nobres
Magneacutesio -2340
Anoacutedicos
Alumiacutenio -1670
Zinco -0762
Cromo -0710
Ferro -0440
Caacutedmio -0402
Niacutequel -0250
Estanho -0136
Chumbo -0126
Mais Nobres Cobre 0345
Catoacutedicos Prata 0800
Ouro 1680
75 Tiago Pais Boto
Quanto mais afastado estiver o material do acircnodo na seacuterie galvacircnica relativamente ao accedilo das
armaduras maior seraacute a diferenccedila de potencial entre estes logo o sistema de proteccedilatildeo seraacute
mais eficaz (Electrical Engineering Cathodic Protection 2004)
Figura 5-6Esquema de proteccedilatildeo catoacutedica por corrente imposta com recurso a acircnodo inerte
distribuiacutedo (adaptado de G Kakuba 2005)
Figura 5-7Esquema de proteccedilatildeo catoacutedica por corrente imposta com recurso a acircnodos internos
(adaptado de G Kakuba 2005)
76
Figura 5-8 Esquema de proteccedilatildeo catoacutedica com recurso a acircnodos de sacrifiacutecio sem
necessidade de fonte de corrente contiacutenua (adaptado de G Kakuba 2005)
Os acircnodos internos possibilitam uma proteccedilatildeo mais eficaz possibilitando a distribuiccedilatildeo
em nuacutemero e espaccedilamento conforme a densidade da armadura existente e em zonas com
requisitos de proteccedilatildeo elevados Acresce ainda a vantagem de poderem ser utilizados em
elementos com recobrimento pequeno (Joana Silva 2007) Este tipo de aplicaccedilatildeo apresenta
alguns inconvenientes tais como a possibilidade de ocorrecircncia de curto-circuito caso o acircnodo
toque nas armaduras Quando se utiliza corrente imposta a diferenccedila de potencial pode gerar
gaacutes no interior da estrutura o que leva agrave necessidade de criar um sistema de ventilaccedilatildeo (D W
Whitmore 2002)
Atualmente satildeo comercializados vaacuterios tipos de acircnodos em funccedilatildeo do material de
fabrico desta forma torna-se essencial conhecer as suas propriedades mecacircnicas e fiacutesicas
assim como a classe de exposiccedilatildeo ambiental onde vatildeo ser utilizados
Os principais materiais dos acircnodos para sistemas de corrente imposta satildeo
Malhas de titacircnio
Estas malhas de titacircnio satildeo as mais utilizadas em sistemas com acircnodos de corrente
imposta tecircm cerca de 1 a 2 mm de espessura Satildeo revestidas com oacutexidos de metais nobres
(MMO-mixed metal oxides) em forma tubular varatildeo ou fio e tecircm um periacuteodo de vida uacutetil
superior a 25 anos (ZLoureccedilo 2007) Satildeo fabricadas com tamanhos diferentes de aberturas
proporcionando a distribuiccedilatildeo de diferentes densidades de corrente suportando uma densidade
maacutexima de aproximadamente 100 mAm2
(Joana Silva 2007)
77 Tiago Pais Boto
Figura 5-9Malha de titacircnio (Global Sources 2015)
Fitas de malha de titacircnio
As fitas de malha de titacircnio tecircm geralmente 10 a 20 mm de largura satildeo tambeacutem
revestidas com oacutexidos de metais nobres (MMO) Satildeo fabricadas com vaacuterias espessuras
suportando densidades de corrente entre 3 e 6 mAm linear e tecircm a vantagem dos problemas de
delaminaccedilatildeo do betatildeo serem mais baixos Em termos de vida uacutetil anda na ordem dos 40 anos
(ZLoureccedilo 2007)
Figura 5-10 Fita de malha de titacircnio (Chemical Newtech 2015)
Acircnodos enterrados de titacircnio ativado ferro e grafite
Este tipo de acircnodos tem como constituiccedilatildeo um revestimento com oacutexidos de metais
nobres Os primeiros acircnodos eram constituiacutedos por ferro e accedilo mas como o consumo destes era
muito elevado foram substituiacutedos por acircnodos de grafite cuja taxa de consumo era inferior
dominando o mercado ateacute meados dos anos 70 (Public Works Technical Bulletin 2002) Os
acircnodos com grafite satildeo envoltos em uma composiccedilatildeo de carbono evitando assim um consumo
do acircnodo natildeo uniforme (Electrical Engineering Cathodic Protection 2004) Eacute importante
salientar que a diferenccedila de potencial entre a grafite e o accedilo eacute de 1 Volt atuando a grafite como
caacutetodo Os acircnodos mais eficientes satildeo os de titacircnio apesar do custo mais elevado
78
comparativamente com as outras tipologias Estes satildeo estaacuteveis em qualquer exposiccedilatildeo
ambiental devido ao revestimento com oacutexidos de metais nobres promovem o aumento de vida
uacutetil normalmente na ordem dos 15 a 20 anos ldquoOs acircnodos enterrados de corrente impressa satildeo
aplicados em aberturas no solo sendo posteriormente ligados por fios condutores ao poacutelo
positivo do retificador estabelecendo-se assim as ligaccedilotildees anoacutedicas Agrave semelhanccedila dos sistemas
de proteccedilatildeo catoacutedica jaacute apresentados a promoccedilatildeo das ligaccedilotildees catoacutedicas eacute efetuada atraveacutes da
ligaccedilatildeo das armaduras ao poacutelo negativo da fonte de correnterdquo (Joana Silva 2007)
Figura 5-11 Acircnodo de titacircnio ativado (Global Sources 2015)
Revestimentos ou tintas orgacircnicas condutoras
As tintas condutoras contecircm na sua composiccedilatildeo materiais de elevada condutibilidade
eleacutetrica tais como a grafite e o carbono Este tipo de acircnodos tem a vantagem de serem de
aplicaccedilatildeo muito simples em qualquer tipo de superfiacutecie e natildeo precisam de um revestimento de
proteccedilatildeo No entanto o sistema facilmente entra em curto-circuito em ambientes com
exposiccedilatildeo agrave chuva ou por contacto com a armadura exposta (Joana Silva 2007)
Figura 5-12 Aplicaccedilatildeo de tinta orgacircnica condutora (CONREHAB Cathodic protection 2015)
79 Tiago Pais Boto
Os principais materiais dos acircnodos sacrificiais ou galvacircnicos satildeo
Acircnodos enterrados de zinco alumiacutenio e magneacutesio
Estes acircnodos funcionam muito bem em sistemas de proteccedilatildeo catoacutedica em estruturas
enterradas porque fornecem correntes mais elevadas comparativamente com os outros acircnodos
sacrificiais Estes acircnodos vecircm promovidos de um fio metaacutelico para posteriormente ser ligado
agraves armaduras atraveacutes de solda geralmente satildeo envolvidos em papel para a proteccedilatildeo dos
mesmos A colocaccedilatildeo dos acircnodos deve ser colocada a um agrave distacircncia miacutenima de 1 metro da
estrutura a proteger (Electrical Engineering Cathodic Protection 2004)
Figura 5-13 Acircnodo enterrado de magneacutesio (AEGION 2015)
Acircnodos adesivos
Esta tipologia de acircnodo consiste em chapas de zinco com espessura de cerca de 025
mm que satildeo aplicadas na superfiacutecie da estrutura a proteger com o auxiacutelio de um adesivo
condutor designado por hydrogel Este tecircm a vantagem de manterem permanentemente o
contato entre o acircnodo e o betatildeo funcionando o hydrogel como um segundo eletroliacutetico (Jianhai
Qiu 2002)
Figura 5-14Sistema de acircnodo adesivo de zinco (Jianhai Qiu 2002)
80
Sistemas com nuacutecleos de zinco
A maior parte destes sistemas eacute constituiacuteda por nuacutecleos de zinco envoltos em
argamassas altamente alcalinas para promoverem a corrosatildeo do zinco O zinco ocupa a posiccedilatildeo
na serie galvacircnica do metal que corroacutei mais facilmente logo o risco de corrosatildeo nas armaduras
eacute quase nulo A aplicaccedilatildeo deste sistema eacute feita com a ligaccedilatildeo direta as armaduras atraveacutes de fios
de accedilo que transmitem a corrente galvacircnica Eacute aconselhado a aplicaccedilatildeo de uma camada de betatildeo
a cobrir o acircnodo O tempo de vida uacutetil natildeo chega aos 20 anos dependendo muito das condiccedilotildees
do betatildeo e das caracteriacutesticas do acircnodo (E Gilinsky 2006)
Figura 5-15Acircnodo de zinco envolvido em argamassa de elevada porosidade (CCASMI
Corrosion Services 2015)
Malhas de zinco
As malhas de zinco podem ser aplicadas em pilares de diversas formas devido agrave baixa
complexidade do sistema apresentam uma vida uacutetil de serviccedilo superior a 40 anos e natildeo
necessitam de manutenccedilatildeo Os espaccedilos vazios entre a superfiacutecie de betatildeo e a malha devem ser
preenchidos por uma argamassa cimentiacutecia (S F Daily 2007)
Figura 5-16Sistema de proteccedilatildeo catoacutedica com malha de zinco (FOSROC 2015)
81 Tiago Pais Boto
Metais projetados
Neste tipo de sistema a aplicaccedilatildeo deve ser feita diretamente nas armaduras da estrutura
sem aplicaccedilatildeo de camada de recobrimento apoacutes a remoccedilatildeo do betatildeo deteriorado Em zonas onde
o betatildeo estaacute relativamente seco a corrente proporcionada pelo zinco vai diminuindo ao longo
do tempo como recurso recorre-se a uma combinaccedilatildeo dos metais alumiacutenio zinco e iacutendio de
modo a melhorar a eficiecircncia do sistema ( S F Daily 2007)
Figura 5-17Aplicaccedilatildeo de metais por projeccedilatildeo em estrutura de betatildeo armado (Structural
Technologies 2015)
Os processos de proteccedilatildeo catoacutedica por corrente impressa carecem de uma continuidade
eleacutetrica entre o betatildeo e a armadura logo quanto maior for a resistividade eleacutetrica do betatildeo menor
seraacute a intensidade de corrente necessaacuteria A contaminaccedilatildeo por cloretos estaacute associada a grandes
niacuteveis de humidade aumentando a resistividade eleacutetrica Comparativamente nos casos de
carbonataccedilatildeo do betatildeo a resistividade eleacutetrica eacute muito mais reduzida
Figura 5-18 Diagrama de Pourbaix para Fe-H2O a 25ordmC (SJSU2015)
82
Entenda-se por resistividade a propriedade dos materiais que quantifica a relaccedilatildeo que
existe entre o campo eleacutetrico aplicado e densidade de corrente que percorre a unidade de volume
desse material (JM Miranda et all)
Das desvantagens que o meacutetodo de proteccedilatildeo catoacutedica com corrente impressa destaca-
se o risco de o accedilo sob a tensatildeo do campo eleacutetrico para sofrer alguma fragilizaccedilatildeo Este
fenoacutemeno eacute mais plausiacutevel de acontecer em accedilos de elevada ductilidade como eacute o caso de accedilos
de preacute-esforccedilo A causa proveacutem de valores muito elevados de potenciais negativos no accedilo
originando libertaccedilatildeo de hidrogeacutenio na interface das armaduras A perda de aderecircncia na
interface armadura-betatildeo ocorre sobretudo em varotildees de accedilo lisos Outro acontecimento
embora raro verifica-se quando a proteccedilatildeo catoacutedica nas armaduras aumenta a alcalinidade na
envolvente das armaduras podendo promover reaccedilotildees aacutelcalis-siacutelica em betotildees constituiacutedos com
agregados reativos
As intensidades de corrente que possibilitam o abrandamento ou a paragem da corrosatildeo
oscilam nos 20mAm2 de armadura A repassivaccedilatildeo das armaduras necessita de intensidades
de 20mAm2 (P Pedeferri 1998)
582 Reforccedilo de seccedilotildees com encamisamentocolagem de chapas metaacutelicas (EBR) Externally
bonded reinforcement
5821 Introduccedilatildeo
Apoacutes o sismo de 1971 em San Fernando nos Estados Unidos da Ameacuterica foi
reconhecida a necessidade de dar mais atenccedilatildeo ao reforccedilo dos elementos estruturais
nomeadamente pilares Desde entatildeo na deacutecada de 1990 muitos estudos foram conduzidos
acerca do reforccedilo de seccedilotildees estruturais nomeadamente o departamento de transportes da
Califoacuternia (CALTRAN) Esses estudos foram essencialmente em pilares de pontes com
recurso a encamisamento de chapas metaacutelicas e concluiu-se que esta opccedilatildeo de reforccedilo
proporciona um aumento da ductilidade aumento da resistecircncia ao esforccedilo transverso e maior
dissipaccedilatildeo de energia (Charlotte AC Bouvier 2003)
Este tipo de meacutetodo eacute relativamente simples consiste em colar armaduras (chapas ou
placas) agrave superfiacutecie do betatildeo por aplicaccedilatildeo de uma resina epoxy O adesivo garante a ligaccedilatildeo
entre o betatildeo e a armadura adicionada desta maneira satildeo transferidas as forccedilas da armadura
para o betatildeo por intermeacutedio de tensotildees tangenciais desenvolvidas ao longo da interface de
colagem (Juvandes 1999) Esta teacutecnica permite o reforccedilo de vigas ao esforccedilo transverso agrave
flexatildeo e o reforccedilo de pilares agrave compressatildeo simples e flexatildeo composta
A utilizaccedilatildeo de elementos metaacutelicos apresenta vaacuterias vantagens no reforccedilo e na
reparaccedilatildeo de estruturas entre as quais salientam-se os seguintes (Joseacute V Paiva et all 2006)
83 Tiago Pais Boto
Relaccedilatildeo favoraacutevel pesoresistecircncia mecacircnica
Aptidatildeo para resistir a diferentes tipos de solicitaccedilotildees
Capacidade de adaptaccedilatildeo aos espaccedilos existentes
Elevado grau de prefabricaccedilatildeo que permite a realizaccedilatildeo de operaccedilotildees de montagem
relativamente limpa e assegura a entrada imediata ldquoem serviccedilordquo da nova estrutura
Rapidez e facilidade de execuccedilatildeo
Diminuta alteraccedilatildeo nas dimensotildees arquitetoacutenicas
Natildeo requer matildeo-de-obra especializada
Em relaccedilatildeo as desvantagens as principais satildeo
Vulnerabilidade da estrutura agrave corrosatildeo e ao incendio
Manuseamento das chapas metaacutelicas devido ao seu peso
Limitaccedilatildeo das dimensotildees das chapas metaacutelicas
A solidarizaccedilatildeo do reforccedilo com o material existente eacute por vezes feita atraveacutes de
transmissatildeo de tensotildees tangenciais Deste modo para um melhor aproveitamento do reforccedilo eacute
aconselhaacutevel o uso de teacutecnicas de colagem ou buchas autoexpansiacuteveis
5822 Descriccedilatildeo da teacutecnica
O princiacutepio por traacutes desta teacutecnica eacute o encamisamento de accedilo atuar como um
confinamento passivo de reforccedilo Este encamisamento vai impedir dilataccedilotildees do betatildeo havendo
uma compressatildeo lateral a resistecircncia agrave compressatildeo eacute aumentada assim como a resistecircncia ao
corte e a ductilidade do elemento
Os elementos utilizados satildeo geralmente chapas de accedilo ou perfis metaacutelicos colados com
resinas eacutepoxy podendo ainda ser complementada com buchas metaacutelicas
Para pilares circulares o meacutetodo utiliza duas secccedilotildees semicirculares onde satildeo unidas
atraveacutes de soldadura ao longo de toda a altura do revestimento Eacute deixado um espaccedilo
aproximadamente de 2 centiacutemetros entre o pilar e o revestimento para este ser preenchido com
argamassa possibilitando uma boa ligaccedilatildeo entre os materiais e assim criar um comportamento
monoliacutetico entre os mesmos Um espaccedilo de cerca de 5 centiacutemetros eacute tambeacutem deixado entre a
parte superior e inferior do pilar para evitar possiacuteveis destacamentos do revestimento (Daudey
X and A Filiatrault 2000)
Para pilares retangulares o encamisamento metaacutelico pode ser feito com secccedilotildees
retangulares ou eliacutepticas No caso de um revestimento retangular o procedimento eacute semelhante
ao descrito anteriormente as chapas em forma de ldquoLrdquo satildeo solidarizados atraveacutes de soldadura
Para encamisamento com seccedilotildees eliacutepticas os espaccedilos vazios satildeo preenchidos com betatildeo em
vez de argamassa porque a quantidade a preencher eacute maior (Aboutaha RS et all 1999)
84
Figura 5-19Reforccedilo com encamisamento metaacutelico eliacuteptico para seccedilotildees retangulares
(Aboutaha RS et all 1999)
No caso das vigas de acordo com (Gomes A Appleton J) quando a ligaccedilatildeo do reforccedilo
eacute efetuado sem buchas metaacutelicas eacute recomendado a utilizaccedilatildeo de chapas com larguras inferiores
a 300mm e espessuras entre 3 e 5mm a espessura da resina deve estar entre 1 a 3mm
Figura 5-20 Dimensotildees recomendadas no reforccedilo agrave flexatildeo de uma viga em betatildeo armado
(Gomes A Appleton J1997)
85 Tiago Pais Boto
Figura 5-21 Dimensotildees recomendadas no reforccedilo ao esforccedilo transverso de uma viga em betatildeo
armado (Gomes A Appleton J)
A execuccedilatildeo de um reforccedilo com colagem de armaduras eacute composta por diversas etapas
sendo que as mais importantes satildeo
Tratamento da superfiacutecie do betatildeo
Nesta fase inicial do processo de reforccedilo eacute essencial garantir uma superfiacutecie limpa e
com rugosidade suficiente mas natildeo exagerada de modo que a espessura da resina se mantenha
entre 1 e 3mm
Tratamento das chapas (Gomes A Appleton J)
As chapas apoacutes o fabrico devem ser decapadas e protegidas com peliculas plaacutesticas para
se garantir a limpeza das mesmas ateacute aacute zona de aplicaccedilatildeo Estas devem ser protegidas com
pintura contra a corrosatildeo e accedilatildeo do fogo
Caracteriacutesticas da resina (Gomes A Appleton J)
A resina deve ser do tipo eacutepoxy com caracteriacutesticas relevantes tais como o moacutedulo de
elasticidade tensatildeo de rotura viscosidade e periacuteodo de aplicaccedilatildeo e endurecimento
5823 Pilares - resistecircncia agrave flexatildeo
Uma das vaacuterias razotildees da inadequada capacidade de resistecircncia agrave flexatildeo pode ter origem
na falta de confinamento do nuacutecleo de betatildeo que posteriormente pode provocar a rotura da
roacutetula plaacutestica vigapilar (ver Figura 5-20) As atuais praacuteticas de dimensionamento de pilares
apresentam um espaccedilamento mais reduzido da armadura de esforccedilo transverso o que aumenta
consideravelmente a resistecircncia agrave compressatildeo no nuacutecleo Quando aparecem fendas na interface
accedilo-betatildeo o encamisamento de accedilo vai proporcionar uma pressatildeo radial atraveacutes do
86
confinamento passivo Para aumentar a capacidade de resistecircncia axial do pilar por vezes
tambeacutem eacute utilizado um anel metaacutelico (hoop reinforcement)
Figura 5-22 Deformaccedilatildeo de pilares devido agrave formaccedilatildeo de roacutetulas plaacutesticas ldquoph-plastic hingesrdquo
(SCRIP academic publisher 2015)
Figura 5-23Esquematizaccedilatildeo de um encamisamento metaacutelico (Chai Y H et al 1991)
87 Tiago Pais Boto
Figura 5-24Seccedilatildeo de betatildeo confinada com anel e encamisamento metaacutelico (Attard M M
Setunge S 1996)
Ignorando a contribuiccedilatildeo do anel metaacutelico a contribuiccedilatildeo do encamisamento metaacutelico
para o aumento da tensatildeo de confinamento eacute dada pela expressatildeo seguinte (Chai Y H et al
1991)
119891119897 =2times119891119910119895times119905119895
(119863119895minus119905119895) (512)
Onde
119891119897 = Tensatildeo maacutexima de confinamento do encamisamento de accedilo
119891119910119895 = Tensatildeo limite de proporcionalidade do accedilo
119905119895 = Espessura do encamisamento
119863119895 = Diacircmetro externo do encamisamento
A resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo confinado pode ser estimada a partir da expressatildeo seguinte
(Chai Y H et al 1991)
119891prime119888119888 = 119891prime119888 times (2254radic1 +794119891prime119897119891prime119888
minus2119891prime119897119891prime119888
minus 1254 [MPa] (513)
Onde
119891prime119888119888 = Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo confinado
119891prime119888 = Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo natildeo confinado
119891prime119897 = Tensatildeo maacutexima de confinamento do encamisamento de accedilo
Para os pilares que possuem uma regiatildeo com uma emenda dos varotildees longitudinais na
base do pilar a rotura agrave flexatildeo do pilar ocorre atraveacutes de um mecanismo de deslizamento entre
as armaduras longitudinais e as armaduras de ligaccedilatildeo da base do pilar Verificando-se muitas
vezes este deslizamento antes de se atingir a maacutexima capacidade de resistecircncia agrave flexatildeo da
88
seccedilatildeo Aplicando uma pressatildeo radial com um anel metaacutelico (hoop reinforcement) vai evitar
esse deslizamento A investigaccedilatildeo tem mostrado que um coeficiente de atrito de μ=14 deve ser
garantido na interface da zona prevista de fendilhacatildeo Para garantir este coeficiente de atrito e
evitar que o accedilo do encamisamento entre em cedecircncia a extensatildeo do anel de accedilo (hoop
reinforcement) natildeo deve ultrapassar o valor de 120576119904119895 = 00015 (Daudey X and A Filiatrault
2000)
Entatildeo a espessura necessaacuteria para o encamisamento de accedilo pode ser calculada atraveacutes de
119905119895 =242119860119887times119891119910times119863119895
4times119901times119897119904times(00015119864119904119895) (514)
Onde
119905119895 = Espessura do encamisamento de accedilo
119860119887 = Aacuterea da seccedilatildeo das armaduras longitudinais
119891119910 = Tensatildeo de cedecircncia das armaduras longitudinais
119863119895 = Diacircmetro externo do encamisamento
119901 = Diacircmetro equivalente do betatildeo fissurado em torno da armadura longitudinal
119897119904 = Comprimento de emenda dos varotildees
119864119904119895 = Moacutedulo de elasticidade do accedilo de encamisamento
Resultado de vaacuterios estudos tendem a comprovar que um encamisamento retangular
fornece menos tensatildeo de confinamento na seccedilatildeo de betatildeo comparativamente ao encamisamento
circular ou eliacuteptico Por isso em casos de necessidade de incrementar resistecircncia agrave flexatildeo em
pilares aconselha-se a usar um encamisamento circular ou eliacuteptico Em casos onde o espaccedilo eacute
limitado obrigando a um confinamento retangular verificou-se que a colocaccedilatildeo de duas
ancoragens na parte superior e inferior do pilar iraacute aumentar a resistecircncia agrave flexatildeo do pilar
(Aboutaha RS et all 1999)
5824 Pilares - resistecircncia ao corte
A capacidade de resistecircncia ao corte de um pilar eacute a soma da contribuiccedilatildeo de resistecircncia
de cada um dos elementos constituintes do pilar ou seja
119881119906 = 119881119888 + 119881119904 + 119881119899 (515)
Onde
119881119906 = Resistecircncia do pilar ao esforccedilo transverso
89 Tiago Pais Boto
119881119888 = Resistecircncia do betatildeo ao corte
119881119904 = Resistecircncia das armaduras ao corte
119881119899 = Resistecircncia ao corte da contribuiccedilatildeo das cargas verticais
Para se conseguir melhorar a resistecircncia do pilar ao corte pode-se adicionar a
contribuiccedilatildeo do encamisamento de accedilo para resistir ao corte calculada a partir de
120573 times 119881119904119895 ge 1198810 minus 120573 times (119881119888 + 119881119904 + 119881119899) (516)
Onde
120573 = 07
119881119904119895 = Resistecircncia miacutenima necessaacuteria ao corte do encamisamento de accedilo
1198810 = Forccedila de corte induzida pela capacidade de flexatildeo maacutexima provaacutevel da roacutetula plaacutestica
Para uma estimativa de 119881119904119895 pode ser considerado como uma armadura transversal
continua de seccedilatildeo igual agrave sua espessura e espaccedilamento igual agrave unidade podendo ser calculado
por
119881119904119895 = 119860119904119895 times (119865119910119904119895
2) times
119889119904119895
119878119904119895 (517)
Onde
119881119904119895 = Resistecircncia ao corte do encamisamento de accedilo
119860119904119895 = Aacuterea estimada dos aneacuteis de accedilo
119865119910119904119895 = Tensatildeo de cedecircncia do accedilo de encamisamento (soacute 50 deste calor deve ser
considerado por isso eacute dividido por 2)
119889119904119895 = Espessura da placa de encamisamento metaacutelico
119878119904119895 = Espaccedilamento igual agrave unidade
Para seccedilotildees circulares ou retangulares com necessidade de reforccedilo ao corte o
encamisamento metaacutelico deve ser aplicado em todo o comprimento do pilar conduzindo a bons
resultados Mas devido agrave fraca ligaccedilatildeo na interface betatildeo e encamisamento metaacutelico deve-se
aplicar uma ancoragem com parafusos
5825 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de pilares aos estados limites uacuteltimos
O dimensionamento para a verificaccedilatildeo da resistecircncia agrave compressatildeo simples e resistecircncia
agrave flexatildeo de um pilar de betatildeo armado pode ser realizado pelo meacutetodo dos coeficientes globais
e tendo em conta os modelos e pressupostos semelhantes aos efetuados no caacutelculo de seccedilotildees
novas aacute flexatildeo
90
i) Dimensionamento agrave compressatildeo simples
119873119904119889 le 119873119903119889 = 120574119899119877 times (119860119888119894 times 119891119888119889119888119891 + 119860119904
119894 times 119891119904119910119889119894 ) + 120574119899119877 times (119860119888
119903 times 119891119888119889119888119891 + 119860119904119903 times 119891119904119910119889
119903 ) (518)
Onde
119873119904119889 =Esforccedilo axial atuante
119873119903119889 =Esforccedilo axial resistente
120574119899119877 = Coeficiente de monolitismo para a flexatildeo ( 120574119899119877 = 09)
119860119888119894 =Aacuterea do betatildeo existente
119891119888119889119888119891 =Valor de caacutelculo corrigido da resistecircncia aacute compressatildeo do betatildeo
119860119904119894 =Aacuterea da armadura existente
119891119904119910119889119894 =Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de existente
119860119888119903 =Aacuterea do betatildeo de reforccedilo
119860119904119903=Aacuterea da armadura de reforccedilo
119891119904119910119889119903 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
ii) Dimensionamento agrave flexatildeo e compressatildeo
Figura 5-25 Modelo de caacutelculo de pilares agrave flexatildeo composta (Gomes A Appleton J)
O esforccedilo axial resistente final e o momento devem ser afetados pelos coeficientes de
monolitismo correspondentes
91 Tiago Pais Boto
119873119877119889119891119894119899119886119897
= 119873119877119889 times 120574119899119877 (519)
119872119877119889119891119894119899119886119897
= 119872119877119889 times 120574119899119877 (520)
Onde
119873119877119889119891119894119899119886119897
=Esforccedilo axial resistente afetado pelo coeficiente de monolitismo
119873119877119889= Esforccedilo axial resistente
120574119899119872119873 = Coeficiente de monolitismo
119872119877119889119891119894119899119886119897
= Momento resistente da seccedilatildeo reforccedilada afetado pelo coeficiente de monolitismo
119872119877119889= Momento resistente da seccedilatildeo reforccedilada
5826 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de vigas aacute flexatildeo no estado limite uacuteltimo
O dimensionamento para a verificaccedilatildeo da resistecircncia agrave flexatildeo de uma viga de betatildeo
armado pode ser realizado pelo meacutetodo dos coeficientes globais admitindo que a secccedilatildeo tem
um comportamento monoliacutetico existindo uma aderecircncia perfeita e as secccedilotildees planas mantecircm-
se planas apoacutes a deformaccedilatildeo considerando um coeficiente de monolitismo para a flexatildeo de
120574119899119872 = 10
Deste modo o caacutelculo eacute semelhante ao de uma secccedilatildeo de betatildeo armado considerando-
se duas camadas de armaduras com resistecircncias diferentes exemplificado na figura seguinte
(Gomes A Appleton J)
Figura 5-26 Modelo de caacutelculo agrave flexatildeo de vigas reforccediladas por colagem de chapas metaacutelicas
(Gomes A Appleton J)
i) Caacutelculo do momento resistente
119872119877119863 = 120574119899119877 times (119860119904119890119902 times 119885119890119902 times 119891119904119910119889
119894 ) (521)
119860119904119890119902 = 119860119904
119894 + 119860119904119903 times
119891119904119910119889119903
119891119904119910119889119894 (522)
92
119885119890119902 =119860119904119894times119885119894times119891119904119910119889
119894 +119860119904119903times119885119903times119891119904119910119889
119903
119860119904119894times119891119904119910119889
119894 +119860119904119903times119891119904119910119889
119903 (523)
Admitindo z=09 vem
119872119877119863 = 120574119899119877 times (119860119904
119890119902 times 09 times 119891119904119910119889119894 ) (524)
Com a utilizaccedilatildeo de tabelas de dimensionamento determina-se 119860119904119890119902
e atraveacutes da
expressatildeo seguinte podemos calcular a aacuterea de armadura de reforccedilo (119860119904119903)
119860119904119903 =
119891119904119910119889119894
119891119904119910119889119903 times (119860119904
119890119902 times119889119890119902
119889119903minus 119860119904
119894 times119889119894
119889119903) (525)
Onde
119872119877119863 = Momento resistente
120574119899119877 = Coeficiente de monolitismo para a flexatildeo ( 120574119899119877 = 09 valor sugerido por Eurocoacutedio 8
parte14)
119860119904119890119902
=Aacuterea de armadura equivalente
119885119890119902= Braccedilo equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
119891119904119910119889119894 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura existente
119860119904119894 = Aacuterea da armadura existente
119860119904119903 = Aacuterea da armadura de reforccedilo
119891119904119910119889119903 =Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
119885119894 = Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
119885119903 = Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura de reforccedilo
119889119890119902 = Altura uacutetil equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
119889119903 = Altura uacutetil da seccedilatildeo reforccedilada relativamente agrave armadura de reforccedilo
119889119894 =Altura uacutetil da seccedilatildeo reforccedilada relativamente agrave armadura existente
ii) Verificaccedilatildeo da seguranccedila da ligaccedilatildeo betatildeo existentebetatildeo novo
Sendo a ligaccedilatildeo accedilobetatildeo de elevada importacircncia neste tipo de teacutecnica apresenta-se na
figura seguinte a configuraccedilatildeo de uma viga simplesmente apoiada admitindo uma distribuiccedilatildeo
plaacutestica uniforme das tensotildees de corte
93 Tiago Pais Boto
Figura 5-27 Distribuiccedilatildeo plaacutestica das tensotildees de aderecircncia (Gomes A Appleton J)
Ligaccedilatildeo sem buchas metaacutelicas
119865119904119889 = 119860119904119903 times 119891119904119910119889
119903 le 120591119904119889 times 119887 times119871119870
2 (526)
Sendo que
120591119904119889 = 119891119888119905119898119894119899
2 119872119875119886 (527)
Ligaccedilatildeo com buchas metaacutelicas
119865119904119889 = 119860119904119903 times 119891119904119910119889
119903 le 119899 times 119865119887 + 120574 times 120591119904119889 times 119887 times119871119870
2 (528)
Onde
119865119904119889 =Forccedila de traccedilatildeo de reforccedilo
119860119904119903 =Aacuterea da armadura de reforccedilo
119891119904119910119889119903 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
119899 = Nuacutemero de buchas colocadas no comprimento 1198711198702
119865119887 = Forccedila de corte resistente de uma bucha metaacutelica
120574 = Coeficiente de monolitismo para a flexatildeo ( 120574119899119877 = 10)
120591119904119889 = Tensatildeo de aderecircncia resistente accediloresinabetatildeo
119887 =Largura da chapa metaacutelica
94
119871119870 =Comprimento da chapa metaacutelica
5827 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de vigas ao esforccedilo transverso no estado limite uacuteltimo
Como jaacute referido anteriormente o dimensionamento ao esforccedilo transverso pode ser feito
atraveacutes da teacutecnica dos coeficientes globais tendo em conta a contribuiccedilatildeo para a resistecircncia dos
novos estribos adicionados sob a forma de chapas
i) Caacutelculo do esforccedilo transverso maacuteximo
119881119904119889 le 119881119877119889119898119886119909 =120572119888119908times119887119894times119885119894times1205921times119891119888119889
119888119900119905120579+119905119886119899120579+
120572119888119908times(119887119894minus119887119903)times119885119894times1205921times119891119888119889
119888119900119905120579+119905119886119899120579 (529)
Onde
119881119904119889 = Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119881119877119889119898119886119909 = Esforccedilo transverso maacuteximo
120572119888119908 = Fator que tem em conta o estado de tensatildeo na biela comprimida
119887119894 = Largura da seccedilatildeo de betatildeo da viga inicial
119885119894 = = Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
1205921 = Fator redutor da tensatildeo de compressatildeo do betatildeo fendilhado
119891119888119889 =Valor de caacutelculo da resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
119887119903 = Largura da seccedilatildeo de betatildeo reforccedilada
120579 = Angulo das bielas do betatildeo
ii) Caacutelculo do esforccedilo transverso resistente de caacutelculo
119881119904119889 le 119881119877119889119904 = 120574119899119877 times (119885119894 times119860119904119908119894
119878times coth 120579 times 119891119904119910119889
119894 ) + 120574119899119877 times (119885119903 times119860119904119908119903
119878times coth 120579 times 119891119904119910119889
119903 ) (530)
Onde
119881119904119889 = Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119881119877119889119904 = Esforccedilo transverso resistente de caacutelculo
120574119899119877 = Coeficiente de monolitismo para a flexatildeo ( 120574119899119877 = 09)
95 Tiago Pais Boto
119885119894 = Braccedilo de uma seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
119860119904119908119894 =Aacuterea da armadura de esforccedilo transverso inicial por metro
119878 = Espaccedilamento dos varotildees de accedilo
120579 = Angulo das bielas do betatildeo
119891119904119910119889119894 = Tensatildeo de cedecircncia do accedilo da armadura existente
119885119903 =Braccedilo de uma seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura de reforccedilo
119860119904119908119903 = Aacuterea da armadura de esforccedilo transverso adicional por metro
119891119904119910119889119903 =Tensatildeo de cedecircncia do accedilo da armadura de reforccedilo
583 Reforccedilo de seccedilotildees com encamisamento de betatildeo armado
5831 Introduccedilatildeo
Uma das teacutecnicas de reforccedilo estrutural mais comum para melhorar o desempenho de
elementos de betatildeo armado (pilares paredes vigas e noacutes viga-pilar) eacute o encamisamento das
seccedilotildees com betatildeo armado
Figura 5-28 Encamisamento de pilares com betatildeo armado (Santos 2008)
O reforccedilo de um elemento por encamisamento com recurso ao betatildeo armado eacute uma das
teacutecnicas mais adequadas para aumentar a resistecircncia das zonas comprimidas Pode ser aplicado
em vigas para aumentar a resistecircncia agrave flexatildeo eou a resistecircncia ao esforccedilo transverso Jaacute nos
pilares o reforccedilo garante um aumento de resistecircncia agrave flexatildeo e agrave compressatildeo Esta teacutecnica tem
vaacuterias vantagens (Eduardo S Juacutelio 2011) destacando
Simplicidade de execuccedilatildeo natildeo requer matildeo-de-obra especializada apenas conhecimento
de teacutecnicas de execuccedilatildeo como se tratasse de estruturas novas (Eduardo S Juacutelio 2011)
Distribuiccedilatildeo uniforme do incremento de rigidez (Eduardo S Juacutelio 2011)
Aumento de durabilidade do pilar
96
Como principais desvantagens destacam-se
No caso de necessidade de continuaccedilatildeo do reforccedilo do pilar entre pisos subsiste a
necessidade de perfurar a laje para poder dar continuaccedilatildeo agraves armaduras de reforccedilo caso
a laje seja vigada a armadura longitudinal de reforccedilo pode ficar condicionada (Eduardo
S Juacutelio 2011)
Nos casos de necessidade de proteccedilatildeo contra a corrosatildeo ou incecircndio onde o accedilo fica
exposto e quando satildeo usadas resinas de epoacutexido (Eduardo S Juacutelio 2011)
Aumento das necessidades das dimensotildees da seccedilatildeo transversal (Gomes A Appleton
J)
5832 Descriccedilatildeo das teacutecnicas de encamisamento
A execuccedilatildeo de um encamisamento eacute composta por diversas etapas sendo que as mais
importantes satildeo
Escoramento
A execuccedilatildeo do escoramento natildeo serve soacute para evitar danos ou mesmo o colapso mas
tambeacutem para permitir que o reforccedilo seja aplicado com niacuteveis de tensatildeo mais baixos na estrutura
Interface material existentereforccedilo
Eacute essencial preparar a superfiacutecie de ligaccedilatildeo de modo que a ligaccedilatildeo final entre o material
existente e o reforccedilo possa ter um comportamento o mais monoliacutetico possiacutevel
Disposiccedilatildeo de armaduras
Colocaccedilatildeo de armaduras adicionais de reforccedilo se as armaduras existentes apresentarem
uma perda de seccedilatildeo superior a 10 (Gomes A Appleton J) Exemplificam-se nas figuras
seguintes os vaacuterios tipos de disposiccedilatildeo de armaduras para reforccedilo de vigas e pilares
Figura 5-29Disposiccedilatildeo das armaduras mais utilizado no encamisamento de vigas (Gomes
A Appleton J)
97 Tiago Pais Boto
Figura 5-30 Disposiccedilatildeo das armaduras mais utilizado no encamisamento de pilares (Gomes
A Appleton J)
Fase de Betonagem
A betonagem pode ser feita com betatildeo projetado betatildeo normal ou com uma argamassa
especial os quais devem possuir boa trabalhabilidade baixa retraccedilatildeo elevada resistecircncia agrave
compressatildeo e boa aderecircncia (Gomes A Appleton J)
119890119898119894119899=
50119898119898 119861119890119905atilde119900 119901119903119900119895119890119905119886119889119900 75 119886 100119898119898 119861119890119905atilde119900 119899119900119903119898119886119897 11988811990011989111990311988611988911990040 119886 60119898119898 119860119903119892119886119898119886119904119904119886 119890119904119901119890119888119894119886119897
Figura 5-31Espessura a betonar em funccedilatildeo do material e teacutecnica utilizada (Gomes A
Appleton J)
A ligaccedilatildeo pode ser substancialmente melhorada com a pintura de resina epoacutexida com
ldquopot liferdquo elevado (periacuteodo em que a colagem eacute eficaz apoacutes 1 hora)
98
5833 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de vigas agrave flexatildeo no estado limite uacuteltimo
O dimensionamento para a verificaccedilatildeo da resistecircncia agrave flexatildeo de uma viga de betatildeo
armado pode ser realizado pelo meacutetodo dos coeficientes globais admitindo que a secccedilatildeo tem
um comportamento monoliacutetico uma aderecircncia perfeita e as secccedilotildees planas mantecircm-se planas
apoacutes a deformaccedilatildeo Considera-se um coeficiente de monolitismo para a flexatildeo de 120574119899119877 = 09
Deste modo o caacutelculo eacute semelhante ao de uma secccedilatildeo de betatildeo armado corrente considerando-
se duas camadas de armaduras com resistecircncias diferentes como se exemplifica na figura
seguinte (Gomes A Appleton J 2008)
Figura 5-32Modelo de caacutelculo agrave flexatildeo de vigas reforccediladas por encamisamento de betatildeo
armado (Gomes A Appleton J)
i) Caacutelculo do momento resistente
119872119877119863 = 120574119899119877 times (119860119904119890119902 times 119885119890119902 times 119891119904119910119889
119894 ) (531)
119860119904119890119902 = 119860119904
119894 + 119860119904119903 times
119891119904119910119889119903
119891119904119910119889119894 (532)
119885119890119902 =119860119904119894times119885119894times119891119904119910119889
119894 +119860119904119903times119885119903times119891119904119910119889
119903
119860119904119894times119891119904119910119889
119894 +119860119904119903times119891119904119910119889
119903 (533)
Admitindo z=09 vem
119872119877119863 = 120574119899119877 times (119860119904
119890119902 times 09 times 119891119904119910119889119894 ) (534)
99 Tiago Pais Boto
Com a utilizaccedilatildeo de tabelas de dimensionamento determina-se 119860119904119890119902
e atraveacutes da
expressatildeo seguinte podemos calcular a aacuterea de armadura de reforccedilo (119860119904119903)
119860119904119903 =
119891119904119910119889119894
119891119904119910119889119903 times (119860119904
119890119902 times119889119890119902
119889119903minus 119860119904
119894 times119889119894
119889119903) (535)
Onde
119872119877119863 = Momento resistente
120574119899119877 = Coeficiente de monolitismo para a flexatildeo ( 120574119899119877 = 09 valor sugerido no Eurocoacutedio 8
parte14)
119860119904119890119902
= Aacuterea de armadura equivalente
119885119890119902 = Braccedilo equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
119891119904119910119889119894 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura existente
119860119904119894 = Aacuterea da armadura existente
119860119904119903 = Aacuterea da armadura de reforccedilo
119891119904119910119889119903 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
119885119894 = Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
119885119903 = Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura de reforccedilo
119889119890119902 = Altura uacutetil equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
119889119903 = Altura uacutetil da seccedilatildeo reforccedilada relativamente agrave armadura de reforccedilo
119889119894 = Altura uacutetil da seccedilatildeo reforccedilada relativamente agrave armadura existente
ii) Verificaccedilatildeo da seguranccedila da ligaccedilatildeo entre o betatildeo existentebetatildeo novo
Figura 5-33 Modelo de caacutelculo para verificaccedilatildeo da ligaccedilatildeo betatildeo existentebetatildeo novo
(Gomes A Appleton J)
100
1205911 =119881119904119889
119887119903times119885119890119902 (536)
1205912 =119881119904119889
119887119903times119885119890119902times
119860119904119903times119891119904119910119889
119903
119860119904119903times119891119904119910119889
119903 +119860119904119894times119891119904119910119889
119894 (537)
Para verificaccedilatildeo da ligaccedilatildeo temos de garantir que
1205912 le 120591119898aacute119909 =1
120574119888times
2
3times 119891119888119905119898 (538)
119891119888119905119898 = 119898119894119899 119891119888119905119898119899119900119907119900
119891119888119905119898119890119909119894119904119905119890119899119905119890
(539)
Onde
1205911 = Tensatildeo tangencial na seccedilatildeo do betatildeo existente
119881119904119889 = Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119887119903 = Largura da seccedilatildeo de betatildeo reforccedilada
119885119890119902 = Braccedilo equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
1205912 = Tensatildeo tangencial na seccedilatildeo do betatildeo novo e o betatildeo existente
119860119904119903 = Aacuterea da armadura de reforccedilo
119891119904119910119889119903 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
119860119904119894 = Aacuterea da armadura existente
119891119904119910119889119894 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura existente
120591119898aacute119909 = Tensatildeo tangencial limite
120574119888 = Coeficiente de minoraccedilatildeo das propriedades resistentes do betatildeo em estruturas novas
119891119888119905119898 = Resistecircncia meacutedia agrave traccedilatildeo do betatildeo
5834 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de vigas ao esforccedilo transverso no estado limite uacuteltimo
O dimensionamento para a verificaccedilatildeo da resistecircncia ao esforccedilo transverso de uma viga
de betatildeo armado pode ser realizado pelo meacutetodo dos coeficientes globais Com esta teacutecnica eacute
possiacutevel incrementar a resistecircncia associada agraves tensotildees de compressatildeo nas bielas inclinadas do
modelo de treliccedila aumentando a largura da alma da seccedilatildeo de betatildeo e introduzindo novos
estribos (Gomes A Appleton J 2008)
101 Tiago Pais Boto
i) Caacutelculo do esforccedilo transverso maacuteximo
119881119904119889 le 119881119877119889119898119886119909 =120572119888119908times119887119894times119885119894times1205921times119891119888119889
119888119900119905120579+119905119886119899120579+
120572119888119908times(119887119894minus119887119903)times119885119894times1205921times119891119888119889
119888119900119905120579+119905119886119899120579 (540)
Onde
119881119904119889 = Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119881119877119889119898119886119909 = Esforccedilo transverso maacuteximo
120572119888119908 = Fator que tem em conta o estado de tensatildeo na biela comprimida
119887119894 = Largura da seccedilatildeo de betatildeo da viga inicial
119885119894 = Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
1205921 = Fator redutor da tensatildeo de compressatildeo do betatildeo fendilhado
119891119888119889 =Valor de caacutelculo da resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
119887119903 = Largura da seccedilatildeo de betatildeo reforccedilada
120579 = Angulo das bielas do betatildeo
ii) Caacutelculo do esforccedilo transverso resistente de caacutelculo
119881119904119889 le 119881119877119889119904 = 120574119899119881 times (119885119894 times119860119904119908119894
119878times coth 120579 times 119891119910119889
119894 ) + 120574119899119881 times (119885119903 times119860119904119908119903
119878times coth 120579 times 119891119910119889
119903 ) (541)
Onde
119881119904119889 = Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119881119877119889119904 = Esforccedilo transverso resistente de caacutelculo
120574119899119881 = Coeficiente de monolitismo para a esforccedilo transverso ( 120574119899119881 = 08 valor sugerido por
Eurocoacutedio 8 parte14)
119885119894 = Braccedilo de uma seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
119860119904119908119894 =Aacuterea da armadura de esforccedilo transverso inicial por metro
119878 = Espaccedilamento dos varotildees de accedilo
120579 = Angulo das bielas do betatildeo
119891119910119889119894 = Tensatildeo de cedecircncia do accedilo da armadura existente
119885119903 = Braccedilo de uma seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura de reforccedilo
119860119904119908119903 = Aacuterea da armadura de esforccedilo transverso adicional por metro
119891119910119889119903 =Tensatildeo de cedecircncia do accedilo da armadura de reforccedilo
102
De acordo com o Eurocoacutedigo 8 parte 14 o reforccedilo ao esforccedilo transverso natildeo conveacutem que seja
muito elevado seguindo a recomendaccedilatildeo de
119881119877119889119903 lt 2119881119877119889
119894 (542)
5835 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de pilares aos estados limites uacuteltimos
O dimensionamento para a verificaccedilatildeo da resistecircncia agrave compressatildeo simples e resistecircncia
agrave flexatildeo de um pilar de betatildeo armado pode ser realizado pelo meacutetodo dos coeficientes globais
tendo em conta os modelos e os pressupostos satildeo semelhantes aos efetuados no caacutelculo de
seccedilotildees novas agrave flexatildeo
De acordo com (CEB- Bulletin drsquoinformation nordm 162 ) a contribuiccedilatildeo inicial de betatildeo
para a resistecircncia da peccedila pode ser desprezada se
119860119888119891119894119899119886119897
= 119860119888119903 + 119860119888
119894 ge 2119860119888119894 (543)
Figura 5-34Pilar com encamisamento de betatildeo armado total (Aacutelvaro Sousa 2008)
i) Correccedilatildeo da resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
De acordo com o CEB Bulletin drsquoinformation nordm 213214 o valor corrigido da
resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo 119891119888119870119888119891 pode ser calculado a partir das seguintes expressotildees
119891119888119870119888119891 = 119891119888119896 times (1000 + 50 times1205902
119891119888119896) 119902119906119886119899119889119900 1205902 lt 005 times 119891119888119896 (544)
103 Tiago Pais Boto
119891119888119870119888119891 = 119891119888119896 times (1125 + 25 times1205902
119891119888119896) 119902119906119886119899119889119900 1205902 gt 005 times 119891119888119896 (545)
1205902 =1
2times 120572119899 times 120572119904 times 120596119899 (546)
120596119899 =119881119900119897119906119898119890 119889119886 119886119903119898119886119889119906119903119886 119905119903119886119899119904119907119890119903119904119886119897
119881119900119897119906119898119890 119889119900 119887119890119905atilde119900=
2(1198870+ℎ0)timesempty1198901199041199051199031198941198871199061199042
4times1
119904
1198870timesℎ0 (547)
Onde
119891119888119870119888119891 = Valor caracteriacutestico corrigido da resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
119891119888119896 = Valor caracteriacutestico da tensatildeo de rotura agrave compressatildeo do betatildeo
1205902 = Tensatildeo de confinamento
120596119899 = Percentagem volumeacutetrica da armadura transversal
120572119899 = Coeficiente redutor que tem em conta a aacuterea de betatildeo em planta efetivamente
confinada
120572119904 = Coeficiente redutor que tem em conta a aacuterea de betatildeo em altura efetivamente
confinada
1198870 119890 ℎ0 = Dimensatildeo do nuacutecleo cintado de betatildeo medidas em relaccedilatildeo agrave face interior do
betatildeo
119904 = Espaccedilamento dos varotildees da armadura transversal (espaccedilamento dos estribos)
ii) Dimensionamento agrave compressatildeo simples
119873119904119889 le 119873119903119889 = 120574119899119877 times (119860119888119894 times 119891119888119889119888119891 + 119860119904
119894 times 119891119904119910119889119894 ) + 120574119899119877 times ((119860119888
119903 minus 119860119888119888119903) times 119891119888119889119888119891 + 119860119904
119903 times 119891119904119910119889119903 )
(548)
Onde
119873119904119889 = Esforccedilo axial atuante
119873119903119889 = Esforccedilo axial resistente
120574119899119881 = Coeficiente de monolitismo para a esforccedilo transverso ( 120574119899119881 = 08 valor
sugerido no Eurocoacutedio 8 parte14)
119860119888119894 = Aacuterea do betatildeo existente
119891119888119889119888119891 = Valor de caacutelculo corrigido da resistecircncia aacute compressatildeo do betatildeo
104
119860119904119894 = Aacuterea da armadura existente
119891119904119910119889119894 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de existente
119860119888119903 = Aacuterea do betatildeo de reforccedilo
119860119888119888119903 = Aacuterea do betatildeo de recobrimento que natildeo se considera confinado
119860119904119903 = Aacuterea da armadura de reforccedilo
119891119904119910119889119903 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
iii) Dimensionamento agrave flexatildeo composta
O modelo de caacutelculo semelhante aos efetuados no caacutelculo de secccedilotildees novas agrave flexatildeo composta
Figura 5-35Modelo de caacutelculo dos esforccedilos resistentes agrave flexatildeo composta (Aacutelvaro Sousa
2008)
O esforccedilo axial e o momento resistente final devem ser afetados pelos coeficientes de
monolitismo correspondentes
119873119877119889119891119894119899119886119897
= 119873119877119889 times 120574119899119877 (549)
119872119877119889119891119894119899119886119897
= 119872119877119889 times 120574119899119877 (550)
Onde
119873119877119889119891119894119899119886119897
=Esforccedilo axial resistente afetado pelo coeficiente de monolitismo
119873119877119889 = Esforccedilo axial resistente
120574119899119881 = Coeficiente de monolitismo para a esforccedilo transverso ( 120574119899119881 = 08 valor
sugerido por Eurocoacutedio 8 parte14)
119872119877119889119891119894119899119886119897
= Momento resistente da seccedilatildeo reforccedilada afetado pelo coeficiente de
monolitismo
119872119877119889 = Momento resistente da seccedilatildeo reforccedilada
105 Tiago Pais Boto
584 Reforccedilo de estruturas em betatildeo com colagem de compoacutesitos FRP (Poliacutemeros reforccedilados
com fibras)
5841 Introduccedilatildeo
O reforccedilo de estruturas com FRP aparece devido agrave necessidade de reforccedilar com
materiais mais leves facilitar a execuccedilatildeo e por atualmente haver uma reduccedilatildeo dos custos de
fabrico das fibras Pode-se dizer que eacute uma evoluccedilatildeo da teacutecnica por colagem de chapas ou placas
de accedilo
Este compoacutesito de FRP eacute constituiacutedo pela conjugaccedilatildeo de fibras orgacircnicas ou inorgacircnicas
agrupadas atraveacutes de uma resina (polieacutesteres vinil ou epoacutexi) termoendureciacutevel ou
termoplaacutestica formando assim a matriz polimeacuterica O compoacutesito de FRP tem ainda cargas de
enchimento designadas por ldquofillersrdquo podendo tambeacutem conter aditivos tais como agentes
catalisadores ou aceleradores De acordo com Juvandes (1999) os FRPrsquos satildeo distinguidos em
dois grupos os sistemas preacute-fabricados conhecidos por ldquoPrefabricated Elementsrdquo (constituiacutedos
pelo laminado de FRP e pelo adesivo) e os sistemas curados ldquoin siturdquo conhecidos por ldquoWet Lay-
up Systemsrdquo (constituiacutedos pela telas de fibras e pela resina de impregnaccedilatildeo) Ainda de acordo
com a disposiccedilatildeo das fibras e da sua geometria podem ser classificados de unidirecionais
bidirecionais e multidirecionais As fibras mais utilizadas satildeo o vidro o carbono e a poliamide
aromaacutetica (aramida ou kevlarreg) sendo os respetivos compoacutesitos reforccedilados assinalados
internacionalmente por GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer) CFRP (Carbon Fiber
Reinforced Polymer) e AFRP (Aramid Fiber Reinforced Polymer)
5842 Sistemas Preacute-Fabricados
O grupo dos Sistemas Preacute-Fabricados adveacutem de um conjunto de fibras com orientaccedilatildeo
unidirecional unificadas atraveacutes de uma resina termoendureciacutevel resultante de um processo
designado por pultrusatildeo este consiste em saturar as fibras continuas com espessuras e larguras
controladas com resina puxadas atraveacutes de um molde aquecido resultando num produto final
com a forma transversal desejada dispensando qualquer polimerizaccedilatildeo do produto em obra
De acordo com (Juvandes1999) o laminado mais utilizado (ldquoLaminaterdquo ldquoStripsrdquo)
apresenta-se com a espessura tiacutepica de 12 a 14mm e com largura variaacutevel As caracteriacutesticas
mecacircnicas e fiacutesicas destes devem ser garantidas pelo fabricante com base em ensaios em
planos de controlo de qualidade Para a colagem dos laminados agrave superfiacutecie do betatildeo eacute utilizado
um compoacutesito que pode ser do tipo epoacutexido de vinil ou polieacutester designado por adesivo
5843 Sistemas ldquoin siturdquo
Ao contraacuterio dos sistemas Preacute-fabricados os sistemas ldquoin siturdquo natildeo apresentam um
produto final consolidado com resina mas sim fibras em forma de fios designados por Tecidos
(ldquoFabricsrdquo) ou Mantas (ldquoSheetsrdquo) em estado seco ou com teores de impregnaccedilatildeo reduzidos
106
De acordo com Juvandes (1999) as Mantas satildeo compostas por fibras unidirecionais
(orientaccedilatildeo 0ordm) e com espessuras de 01 a 02mm (110 dos laminados) e larguras entre 25 e
30cm Os Tecidos tecircm fibras entrelaccediladas (orientaccedilotildees 0ordm90ordm) ou multi direccionalmente com
a largura de cerca de 60cm A percentagem das fibras das Mantas e dos tecidos satildeo indicadas
pelo peso do produto por msup2 (gmsup2) sendo que os valores correntes encontram-se na ordem dos
200 a 400 gmsup2
O produto final conteacutem resina para impregnar as fibras sendo necessaacuterio em obra uma
polimerizaccedilatildeo com resina para criar o FRP Esta polimerizaccedilatildeo funciona tambeacutem como adesivo
agrave superfiacutecie da estrutura de betatildeo
Figura 5-36 Compoacutesito de FRP (Formas Preacute-Fabricada e Curada ldquoin siturdquo) (LJuvandes et all
2007)
5844 Componentes da aplicaccedilatildeo do sistema FRP
Fibras
107 Tiago Pais Boto
As fibras sendo o componente principal nos sistemas FRP tecircm que ser escolhidas
essencialmente em funccedilatildeo da classe de exposiccedilatildeo ambiental do moacutedulo de elasticidade
resistecircncia agrave traccedilatildeo e fadiga durabilidade e custo econoacutemico
As fibras em filamento de configuraccedilatildeo contiacutenua designadas ldquoContinuous Fibersrdquo (ACI
440R-96 1996 JCI TC952 1998) satildeo as mais adequadas para intervenccedilotildees de reforccedilo em
estruturas de betatildeo devido agrave possibilidade de orientaccedilatildeo numa direccedilatildeo especiacutefica otimizando
o desempenho estrutural (Juvandes 1999) As fibras continuas mais usadas no reforccedilo com
recurso a sistemas de FRP satildeo de vidro (G) de carbono (C) e a poliamida aromaacutetica (aramida
(A) ou Kevlarreg (K))
As fibras de carbono (C) destingem-se das outras natildeo soacute pelo elevado preccedilo mas
tambeacutem por apresentarem elevados moacutedulos de elasticidade elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo e
fadiga relaccedilatildeo resistecircnciapeso extremamente altos As fibras de Aramida (A) satildeo as que tecircm
a maior relaccedilatildeo resistecircncia de traccedilatildeo peso assim como o mais baixo peso especiacutefico de entre
as trecircs boa resistecircncia agrave abrasatildeo impacto e resistecircncia teacutermica Em relaccedilatildeo agraves fibras de vidro
(G) aleacutem dos baixos moacutedulos de elasticidade e baixa resistecircncia agrave fadiga distinguem-se pelo
baixo custo econoacutemico elevada resistecircncia teacutermica e resistecircncia agrave traccedilatildeo
Figura 5-37 Comportamento agrave traccedilatildeo de fibras e metais (ACI 440R-96 1996)
Legenda
C-HM = Fibras de Carbono de elevado moacutedulo de elasticidade
C-HS = Fibras de Carbono de elevada resistecircncia
A-HM = Fibras de Aramida de elevado moacutedulo de elasticidade
A-IM = Fibras de Aramida de moacutedulo de elasticidade intermeacutedio
G-S = Fibras de Vidro de elevada resistecircncia
108
G-AR = Fibras de Vidro de resistecircncia meacutedia
G-E = Fibras de Vidro com propriedades similares a G-AR mas de densidade
inferior
Tabela 5-12Propriedades das Principais Fibras (Manoochehr Zoghi 2014)
Adesivos
Os adesivos satildeo utilizados em sistemas ldquoPreacute-Fabricadosrdquo jaacute referido anteriormente e
satildeo constituiacutedos por uma resina e por vezes com a adiccedilatildeo de um endurecedor garantindo assim
a funccedilatildeo de ligaccedilatildeo e transferecircncia de tensotildees entre o sistema FRP e o betatildeo
Primaacuterio (Primers)
O Primaacuterio tambeacutem conhecido por (ldquoPrimersrdquo) eacute um fluido de viscosidade reduzida
geralmente cerca de 10 de soluccedilatildeo do adesivo em solvente orgacircnico que se coloca na
superfiacutecie do betatildeo para melhorar o desempenho da ligaccedilatildeo e criar um revestimento sobre o
qual o adesivo possa fluir mais facilmente (FIB bulletin14 2001)
Massa de enchimento (Puttie filler)
A massa de enchimento designada por (ldquoPuttie fillerrdquo) segundo a norma ACI 4402R-
08 2008 eacute um material relativamente inerte constituiacutedo por calcaacuterio pulverizado siacutelica ou
substancias coloidais adicionado com cimento Portland tinta resina ou outros materiais
podendo reduzir a retraccedilatildeo a densidade os custos e aumentar a trabalhabilidade
109 Tiago Pais Boto
Este material eacute usado para preencher vazios quando a superfiacutecie de betatildeo apresenta
irregularidades significativas das quais o primaacuterio natildeo eacute suficiente para suprimir pequenas
fendas ou orifiacutecios tornando assim a superfiacutecie de betatildeo mais lisa e regular
Resinas de saturaccedilatildeo
As resinas de saturaccedilatildeo ou matriz polimeacuterica (resina termoendureciacutevel) como o nome
indica servem para impregnar as fibras de reforccedilo e moldar a superfiacutecie de betatildeo Tecircm ainda
como funccedilatildeo fornecer um caminho de transferecircncia de tensotildees proteger as fibras de eventuais
choques mecacircnicos essencialmente esforccedilos de compressatildeo accedilotildees teacutermicas e exposiccedilatildeo agrave
agressividade ambiental Por estas razotildees a seleccedilatildeo da matriz polimeacuterica deve ser cuidada
justificando geralmente a escolha por resinas termoendureciacuteveis do tipo epoacutexido (ACI 440R-
96 1996)
Um estudo conduzido por (Juvandes et all 2006) com o tema A temperatura e a teacutecnica
de reforccedilo por colagem de sistemas de FRP com recurso a ensaios DSC e DMTArdquo Permitiu
concluir que a variaccedilatildeo de temperatura critica (Tc) em resinas comerciais correntes se encontra
muito proacuteximo e por vezes abaixo do valor das temperaturas caracteriacutesticas (T95) das obras em
Portugal Esta aproximaccedilatildeo pode conduzir ao amolecimento dos adesivos em determinado
periacuteodo de funcionamento da estrutura pondo em causa as propriedades e todo o sistema de
reforccedilo FRP
Desta forma os autores recomendam a implementaccedilatildeo trecircs criteacuterios [i] ‒ avaliar o
gradiente higroteacutermico esperado para a envolvente da obra no periacuteodo de vida uacutetil [ii] ‒
selecionar ou desenvolver novos adesivosresinas cujo valor da temperatura de transiccedilatildeo viacutetrea
(Tg) seja superior agraves condicionantes ambientais esperadas para a estrutura [iii] ‒ implementar
accedilotildees preventivas na zona reforccedilada de modo a evitar a exposiccedilatildeo direta dos reforccedilos ao
ambiente recorrendo a medidas de proteccedilatildeo
Revestimento protetor
A camada exterior do sistema FRP eacute designada por revestimento protetor Para o
sistema ter um comportamento adequado a longo prazo recomenda-se a execuccedilatildeo de uma
proteccedilatildeo a curto prazo (Proteccedilatildeo Temporaacuteria) incluindo medidas de proteccedilatildeo essencialmente
ambientais na fase em que a resina de saturaccedilatildeo se encontra em processo de cura Apoacutes a
conclusatildeo deste processo eacute entatildeo aplicada a proteccedilatildeo de caraacuteter definitivo (Proteccedilatildeo
Permanente) concebida para proteger contra impactos fogo exposiccedilatildeo a quiacutemicos raios
ultravioleta humidade temperaturas excessivas e vandalismo Poderaacute ainda haver um
acabamento esteacutetico (Mirmiran e Shahawy 2008)
110
Figura 5-38 Aplicaccedilatildeo do sistema FRP (adaptado de BASF 2007)
5845 Apreciaccedilotildees sobre Durabilidade dos FRPrsquos
Figura 5-39Fatores condicionantes para a durabilidade dos FRPrsquos
Humidade
A humidade eacute a principal causa da diminuiccedilatildeo da resistecircncia da matriz devido agraves
ligaccedilotildees moleculares moles Uma escolha apropriada da resina por exemplo a matriz de
vinylester pode diminuir o efeito da humidade Jaacute as resinas de polieacutester natildeo satildeo aconselhadas
em ambientes onde a humidade eacute importante Para sistemas de reforccedilo com CFRP vaacuterios
estudos mostram que em ambientes que envolvem ciclos de molhagem o desempenho do FRP
diminui entre 20 a 30 valores resultantes da descolagem da placa FRP agrave interface do betatildeo
(Aacutelvaro Sousa 2008)
Alcalinidade
DURABILIDADE
TEMPERATURAEXPOSICcedilAtildeO
ULTRA-VIOLETA
HUMIDADE ALCALINIDADE
111 Tiago Pais Boto
A diminuiccedilatildeo da capacidade resistente dos sistemas FRP devido agrave alcalinidade provem
obviamente da exposiccedilatildeo a que o sistema estaacute sujeito mas tambeacutem devido alcalinidade e
porosidade do betatildeo onde usualmente se encontram valores de pH acima de 11 Esta
sensibilidade eacute substancialmente notoacuteria em sistemas GFRP onde a deterioraccedilatildeo da matriz e das
fibras conduzem a perdas de capacidade resistente na ordem dos 20 Para combater estas
vulneraacuteveis situaccedilotildees aconselha-se a usar resinas da matriz do tipo vinylester e uma pintura de
proteccedilatildeo designada por AR-Glass (Alkalin Resistant fibers) Apesar de ser cerca de 10 vezes
monetariamente mais caro comparativamente ao sistema convencional GFRP (E-GLASS)
(Aacutelvaro Sousa 2008)
Temperatura
Os sistemas FRP perdem as suas propriedades mecacircnicas quando expostos a altas
temperaturas A temperatura tiacutepica desta deterioraccedilatildeo eacute a temperatura de transiccedilatildeo viacutetrea que
se situa entre os 60ordm e 120ordm Celsius em sistemas GFRP e AFRP Esta eacute uma das razotildees para os
FRPacutes natildeo serem tatildeo amplamente utilizados em edifiacutecios onde em comparaccedilatildeo com as pontes
a seguranccedila eacute mais exigente Uma das principais preocupaccedilotildees em caso de incecircndio usando
FRP eacute a libertaccedilatildeo de gases extremamente toacutexicos e perigosos para os seres humanos aleacutem da
perda de cerca de 80 da resistecircncia agrave traccedilatildeo para temperaturas acima de 500ordm Celsius
Uma soluccedilatildeo para contornar o problema eacute o uso de sistemas CFRP na verdade satildeo quase
insensiacuteveis a altas temperaturas capazes de suportar temperaturas superiores a 1000ordm Celsius
que eacute entre outras a razatildeo pela qual se utilizam fibras na induacutestria de aviaccedilatildeo
A American Concrete Institute (ACI) publicou um artigo interessante em 2006 que natildeo
recomenda o uso de FRP em edifiacutecios onde a integridade estrutural tem que ser mantida no caso
de um incecircndio
Exposiccedilatildeo ultravioleta
Compreende-se bem que os raios ultra violetas causam danos nas ligaccedilotildees quiacutemicas (foto
degradaccedilatildeo) fenoacutemeno que se verifica para determinados comprimentos de onda Poreacutem este
fenoacutemeno aparece apenas na camada superficial do poliacutemero AFRP onde um revestimento
adequado pode resolver o problema Os sistemas CFRP e GFRP natildeo estatildeo sujeitos a este tipo
de agressatildeo
5846 Consideraccedilotildees Finais vantagens e desvantagens
A teacutecnica de reforccedilo por colagem exterior de Sistemas Compoacutesitos de FRP surge como
uma alternativa aos sistemas de reforccedilo por colagem de chapas ou perfis metaacutelicos
As caracteriacutesticas mecacircnicas notaacuteveis de poliacutemeros reforccedilados com fibras foram
descritas ao longo deste capiacutetulo Apesar do custo econoacutemico mais elevado em comparaccedilatildeo
com os materiais tiacutepicos de engenharia civil tais como betatildeo ou accedilo a relaccedilatildeo pesoresistecircncia
112
capacidade contra ambientes agressivos facilidade e simplicidade de manuseamento em obra
daacute a este material um grande potencial para ser usado em melhorias estruturais apresentando
oacutetimos resultados de resistecircncia durabilidade facilidade e simplicidade de execuccedilatildeo em obra
Natildeo diferindo das restantes teacutecnicas de reforccedilo o seu ecircxito depende em larga escala da sua
correta conceccedilatildeo em projeto e da boa execuccedilatildeo em obra
Tabela 5-13 Principais vantagens e desvantagens das fibras FRP (Aacutelvaro Sousa 2008)
Tipo de Fibra Vantagens Desvantagens
Carbono (CFRP)
Grande resistecircncia agrave traccedilatildeo
compressatildeo e fadiga
Sensibilidade ao choque e
abrasatildeo
Grande resistecircncia a temperaturas
elevadas e agrave accedilatildeo de agentes quiacutemicos Corrosatildeo do tipo galvacircnico
Boa condutividade teacutermica e eleacutetrica Cerca de dez vezes mais cara do
que as fibras de vidro (GFRP)
Imune agrave corrosatildeo
Vidro (GFRP)
Grande resistecircncia agrave temperatura Muito suscetiacutevel a choques e
danos
Boa aderecircncia agrave matriz polimeacuterica Caracteriacutesticas mecacircnicas
inferiores a CFRP e AFRP
Transparente Maior peso especiacutefico
Boa relaccedilatildeo qualidadepreccedilo
Aramida (AFRP)
Baixa densidade Baixa resistecircncia agrave compressatildeo
Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo Sensibilidade agrave fluecircncia e accedilatildeo
dos raios ultra violetas
Boa resistecircncia ao choque desgaste e
vibraccedilotildees Dificuldade de moldagem
Boa resistecircncia a altas temperaturas e a
quiacutemicos Absorccedilatildeo de humidade
113 Tiago Pais Boto
6 Exemplos de casos praacuteticos de reparaccedilatildeo e reforccedilo
61 Cais de carga geral do porto de Aveiro
Figura 6-1 Vista do Cais de Carga do porto de Aveiro (LOURENCcedilO Z 2007)
Descriccedilatildeo da obra
O cais do Porto de Aveiro situa-se na faixa da costa dentro do limite da largura maacutexima legal
do domiacutenio puacuteblico mariacutetimo Este contem cinco zonas portuaacuterias designadas por Terminal
Norte Terminal Sul Terminal de Graneis Liacutequidos Porto de Pesca Costeira e Porto de Pesca
do Largo A intervenccedilatildeo eacute direcionada para as zonas de mareacute e de salpicos da viga frontal do
Cais de Carga Geral este tem um comprimento de 250 metros e a aacuterea total de betatildeo armado
a ser protegida foi de 1046 m2
Inspeccedilotildees Ensaios Anomalias patologias
O ensaio submetido ao cais de carga geral foi a mediccedilatildeo nos pontos de monitorizaccedilatildeo (zona 1
zona 2 e zona 3) do potencial natural
Como esperado os valores mais negativos foram verificados na zona 3 onde a concentraccedilatildeo de
humidade no betatildeo era superior Jaacute os valores menos negativos foram registados na zona 1
zona de salpicos onde a concentraccedilatildeo de humidade eacute inferior e com maior concentraccedilatildeo de
oxigeacutenio
Jaacute no decorrer da obra foram efetuados os seguintes testes antes da betonagem
- Verificaccedilatildeo da continuidade eleacutetrica das armaduras em cada secccedilatildeo
- Continuidade eleacutetrica das ligaccedilotildees catoacutedicas
- Continuidade eleacutetrica entre as ligaccedilotildees anoacutedicas na mesma zona
114
Antes durante e depois da betonagem foram realizados testes para verificaccedilatildeo da ausecircncia de
curto-circuito entre fitas de acircnodo e a armadura Estes testes foram realizados atraveacutes da
mediccedilatildeo da resistecircncia e do potencial entre as ligaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas em cada
zonasecccedilatildeo
Figura 6-2 Corte da viga frontal com a ilustraccedilatildeo das diferentes zonas anoacutedicas do sistema de
proteccedilatildeo catoacutedica (LOURENCcedilO Z 2007)
Intervenccedilatildeo realizada
Um sistema de proteccedilatildeo catoacutedica foi utilizado nesta intervenccedilatildeo constituiacutedo por fitas de malha
de Titacircnio ativado revestida com oacutexidos de metais nobre (TiMMO) com 20 mm de largura e
05 mm de espessura As fitas foram instaladas com espaccedilamento de 250 mm garantido atraveacutes
de espaccediladores apropriados de modo a evitar curto-circuitos e ligadas atraveacutes de soldadura por
pontos a uma outra fita de Titacircnio distribuidor da corrente Os eleacutetrodos de referecircncia
utilizados foram de MnMnO2 sendo fixos nas armaduras com a ajuda de braccediladeiras de
plaacutestico
Para um melhor controlo da informaccedilatildeo gerada e controlo da corrente as trecircs zonas iniciais de
monitorizaccedilatildeo foram subdivididas em subzonas
De modo a que a intensidade de corrente de cada zona se mantivesse constante o sistema foi
carregado em modo de corrente constante permitindo tambeacutem assim que a tensatildeo de saiacuteda de
cada fonte de alimentaccedilatildeo varie automaticamente em funccedilatildeo da resistividade do betatildeo
A monitorizaccedilatildeo e controlo do sistema eacute feito atraveacutes de uma unidade central constituiacuteda
essencialmente por trecircs fontes de alimentaccedilatildeo (uma por zona) voltiacutemetros e amperiacutemetros para
mediccedilatildeo da intensidade da corrente e da voltagem fornecida e voltiacutemetro de alta impedacircncia
para mediccedilatildeo dos potenciais de eleacutetrodo (LOURENCcedilO Z 2007)
115 Tiago Pais Boto
Figura 6-3 Instalaccedilatildeo das fitas de malha de TiMMO (LOURENCcedilO Z 2007)
Figura 6-4 Unidade Central de controlo e monitorizaccedilatildeo (LOURENCcedilO Z 2007)
Ficha teacutecnica e estado atual da obra (conclusotildees)
Decidiu-se efetuar dois ciclos de polarizaccedilatildeodespolarizaccedilatildeo com duraccedilatildeo de dois meses cada
ciclo de polarizaccedilatildeo e 72 horas cada ciclo de despolarizaccedilatildeo Verificou-se que os valores do
decrescimento de potencial ao fim do primeiro ciclo foram inferiores a 100mV portanto
116
decidiu-se aumentar a corrente fornecida a cada sub zona no segundo ciclo de despolarizaccedilatildeo
A tabela 61 apresenta os valores de potencial polarizado (instante OFF) e do decrescimento do
potencial obtidos em cada sub zona
Tabela 6-1 Resultados obtidos durante dois ciclos de polarizaccedilatildeo despolarizaccedilatildeo
(LOURENCcedilO Z 2007)
Tabela 6-2 Meacutedia dos valores de decrescimento de potencial obtido em cada zona e em cada
ciclo de polarizaccedilatildeo (LOURENCcedilO Z 2007)
Em comparaccedilatildeo com o maacuteximo de 2 mAm2 recomendado na Norma Europeia estes resultados
mostram que a densidade de corrente necessaacuteria nesta estrutura para a obtenccedilatildeo de 100 mV de
decrescimento de potencial ao fim de 72 h de despolarizaccedilatildeo eacute da ordem de 35 mA m2 Mas
sendo que o sistema foi dimensionado para receber densidades de corrente muito superiores aos
valores recomendados pela Norma Europeia natildeo existiu qualquer problema de durabilidade
117 Tiago Pais Boto
dos acircnodos e dos restantes componentes do sistema (LOURENCcedilO Z 2007)
Figura 6-5 Meacutedia dos valores do decrescimento do potencial (72 h) em funccedilatildeo da densidade de
corrente (LOURENCcedilO Z 2007)
62 Viaduto Duarte Pacheco
Figura 6-6 Vista geral viaduto Duarte Pacheco (httpwwwpanoramiocom 2014)
118
Descriccedilatildeo da obra
O Viaduto Duarte Pacheco eacute um viaduto de acesso a Lisboa vindo da autoestrada A5 Tem um
tabuleiro com 355m de desenvolvimento e 24 metros de largura Foi projetado em 1937 pelo
Engenheiro Joatildeo Alberto Barbosa Carmona e a obra teve iniacutecio em Abril de 1939 e concluiacuteda
em Dezembro de 1944 (APPLETON J et al 2004)
A estrutura realizada na sua maioria em betatildeo armado eacute composta em 5 partes
Duas passagens superiores em arco uma sobre a linha de caminho-de-ferro e outra sobre
a Avenida do Parque Florestal de Monsanto
Um arco central sobre a Avenida de Ceuta
Dois viadutos com uma extensatildeo de 8580 m entre eixos de vigas contiacutenuas de 5 tramos
com 1635 m de vatildeo apoiadas em pilares articulados longitudinalmente
Figura 6-7 Alccedilado do Viaduto Duarte Pacheco (APPLETON J et al 2004)
Inspeccedilotildees Ensaios Anomalias
Em 1993 e 1994 o LNEC realizou uma inspeccedilatildeo visual onde se detetou fendilhaccedilatildeo de
geometria irregular e fendilhaccedilatildeo orientada com as armaduras longitudinais o que originou a
despassivaccedilatildeo das armaduras e alguma corrosatildeo nas mesmas Da anaacutelise efetuada em amostras
de betatildeo com recurso a raio X foram detetadas reaccedilotildees expansivas no betatildeo nomeadamente
reaccedilotildees aacutelcalis-siacutelica e etringite Em algumas zonas a carbonataccedilatildeo jaacute era significativa
aproximando-se da profundidade das armaduras
Os ensaios de composiccedilatildeo do betatildeo confirmaram a presenccedila de inertes reativos em toda a obra
Os ensaios de humidade indicam que a humidade relativa no interior dos elementos estruturais
eacute superior a 85 Os ensaios de reatividade potencial dos aacutelcalis concluiacuteram que estas reaccedilotildees
estatildeo praticamente terminadas (APPLETON J et al 2004)
119 Tiago Pais Boto
Figura 6-8 Fendilhaccedilatildeo das reaccedilotildees alcali-siacutelica no betatildeo nas vigas do tabuleiro
(APPLETON J et al 2004)
Intervenccedilatildeo realizada
A reabilitaccedilatildeo orientada para suprimir as patologias detetadas foi dividida em 8 fases de
trabalho (APPLETON J et al 2004)
1ordf Reparaccedilatildeo local das zonas com indiacutecios de corrosatildeo de armaduras reconstruindo o
betatildeo da camada superficial com microbetatildeo ou argamassas preacute-doseadas Em zonas
com extensatildeo significativa foi previsto o reforccedilo com malha de accedilo galvanizado que tem
o objetivo de controlar reduzindo a abertura de fendas devidas a novas reaccedilotildees
expansivas
2ordf Reparaccedilatildeo das zonas com fendilhaccedilatildeo acentuada (em particular em pilares e arcos)
provocada pelas reaccedilotildees expansivas com ou sem corrosatildeo de armaduras Nas fendas de
abertura superior a 10 mm foi realizado o seu preenchimento com calda de cimento e a
selagem do bordo com poliuretano (figura 3) As fendas com abertura entre 04 mm e
10 mm foram somente seladas
3ordf Proteccedilatildeo da estrutura em relaccedilatildeo ao mecanismo de corrosatildeo de armaduras e controlo
das reaccedilotildees expansivas aacutelcalis-siacutelica Neste efeito de proteccedilatildeo eacute essencial a eficaacutecia no
controlo das trocas de humidade entre o ambiente exterior e a estrutura de betatildeo Assim
o sistema deveraacute eliminar a penetraccedilatildeo de aacutegua para o interior do betatildeo ao mesmo tempo
que possibilita a saiacuteda de vapor de aacutegua do interior do betatildeo para o meio exterior
Paralelamente o sistema de proteccedilatildeo superficial deveraacute ainda garantir uma adequada
proteccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave penetraccedilatildeo de aniacutedrico carboacutenico (CO2) e deveraacute possuir
capacidade de deformaccedilatildeo para absorver sem fendilhar as deformaccedilotildees expansivas (e
abertura de fendas) devidas agraves reaccedilotildees aacutelcalis-siacutelica Assim este sistema de proteccedilatildeo
superficial multi barreiras eacute composto pelos seguintes elementos
-Impregnaccedilatildeo hidrofugante sistema aplicado por projeccedilatildeo e que penetra na estrutura
porosa superficial do betatildeo revestindo os poros e repelindo a aacutegua
-Barramento das fendas incorporando malha de fibras de vidro
-Pintura (revestimento espesso e flexiacutevel) aplicado pelo menos em duas dematildeos
cruzadas e com maior espessura nos seguintes elementos arcos centrais pilares sobre
os arcos centrais pilastras dos arcos centrais e vigas exteriores do tabuleiro (espessura
superior ou igual a 500 μm)
120
Figura 6-9 Fendilhaccedilatildeo em pilar e trabalho de injeccedilatildeo (APPLETON J et al 2004)
4ordf Reabilitaccedilatildeo de apoios
Figura 6-10 Reabilitaccedilatildeo de apoios moveis (APPLETON J et al 2004)
5ordf Substituiccedilatildeo de apoios moacuteveis
Figura 6-11 Substituiccedilatildeo de apoios moacuteveis bloqueados e deformados (APPLETON J et al
2004)
121 Tiago Pais Boto
6ordf Reforccedilo das vigas externas do tabuleiro com laminados de fibras de carbono
Figura 6-12Reforccedilo com laminados de fibra de carbono (APPLETON J et al 2004)
7ordf Reconstruccedilatildeo das lajes consola dos passeios A laje consola tinha apenas uma espessura
de 007 m o que dificultaria a sua reparaccedilatildeo Assim foi considerado que a sua
reconstruccedilatildeo seria mais apropriada tendo entatildeo a espessura da nova laje sido de 010 m
Na figura 7 ilustram-se os trabalhos de reconstruccedilatildeo dessas lajes
Figura 6-13Reconstruccedilatildeo das lajes consola e dos passeios (APPLETON J et al 2004)
8ordf Trabalhos diversos tais como reconstruccedilatildeo dos topos das pilastras zonas de apoio das
vigas repavimentaccedilatildeo do tabuleiro requalificaccedilatildeo do sistema de drenagem de aacuteguas
pluviais introduccedilatildeo de um sistema de impermeabilizaccedilatildeo
122
Ficha teacutecnica e estado atual da obra
A intervenccedilatildeo foi realizada em 200203 e ficou a cargo do empreiteiro Construtora do Tacircmega
Foram reparados 1930m2 de aacuterea deteriorada o sistema de proteccedilatildeo foi aplicado em 44000m2
Utilizaram-se 968m de laminados para reforccedilo (Saraiva J 2007)
Figura 6-14Vista geral do viaduto Duarte Pacheco apoacutes intervenccedilatildeo (APPLETON J et al
2004)
63 Reabilitaccedilatildeo da ponte cais da Trafaria
Figura 6-15 Ponte Cais da Trafaria (a2p estudos e projetos 2004)
123 Tiago Pais Boto
Descriccedilatildeo da obra
A Ponte Cais construiacuteda em 1983 eacute utilizada para o aprestamento de navios de transporte dos
cereais Eacute constituiacuteda por 9 caixotildees com 210m de largura e 120m de desenvolvimento sobre
os quais apoiam 8 lajes vigadas com 204m de comprimento e 190m de largura Estes satildeo em
betatildeo armado e as lajes vigadas em betatildeo armado preacute-esforccedilado A ponte inclui 3 duques
DrsquoAlba e respetivas passagens para peotildees constituiacutedos por vigas simplesmente apoiadas com
vatildeos que variam entre 22m e 42m (a2p estudos e projetos 2004)
Inspeccedilotildees ensaios e anomalias
Uma inspeccedilatildeo visual mostrou que alguns paineacuteis de laje tinham o betatildeo da face inferior
totalmente delaminado e nalgumas vigas as bainhas de preacute-esforccedilo estavam jaacute aparentes e
sujeitas agrave livre corrosatildeo Constatou-se que as vigas mais altas que estavam em contacto com a
aacutegua por terem um niacutevel de humidade permanente mais elevado se encontravam menos
deterioradas que as vigas mais baixas (poros saturados fazem diminuir a quantidade de oxigeacutenio
junto das armaduras limitando a progressatildeo da corrosatildeo)
Devido aacute elevada exposiccedilatildeo do ambiente mariacutetimo verificou-se a corrosatildeo geral nas armaduras
causada por cloretos Os ensaios concluiacuteram que o valor criacutetico de concentraccedilatildeo de cloretos
situava-se aos 45mm de profundidade
Inclusivamente devido ao elevado estado de deterioraccedilatildeo em 2004 uma das vigas das
passagens de peotildees colapsou com uma rotura fraacutegil O colapso aconteceu apenas para a accedilatildeo
das cargas permanentes Realizou-se uma anaacutelise estrutural que permitiu concluir que tal soacute
podia acontecer com a rotura de dois cabos de preacute-esforccedilo Ensaios posteriores agrave calda de
injeccedilatildeo dos cabos permitiu concluir que esta se encontrava totalmente contaminada com
cloretos que resultou num estado avanccedilado de corrosatildeo dos cordotildees de preacute-esforccedilo (Saraiva J
2007)
Figura 6-16 Estado de degradaccedilatildeo da estrutura (a2p estudos e projetos 2004)
124
Intervenccedilatildeo realizada
Reparaccedilatildeo global com encamisamento da estrutura com microbetatildeo de alta durabilidade de
modo a garantir o recobrimento das armaduras de 50mm complementado por uma proteccedilatildeo
superficial de pintura epoxiacutedica
Para o encamisamento das vigas o empreiteiro estudou a hipoacutetese de utilizar microbetatildeo
autocompactaacutevel ou com inertes preacute-colocados seguidos de injeccedilatildeo de calda de cimento A
necessidade de recorrer a uma destas teacutecnicas relacionava-se com a dificuldade de acesso e
orientaccedilatildeo das superfiacutecies a betonar Realizaram-se testes num modelo agrave escala 11 para
comparar as teacutecnicas e adotou-se a utilizaccedilatildeo de microbetatildeo autocompactaacutevel Esta escolha
deveu-se ao facto que nas condiccedilotildees de execuccedilatildeo era inviaacutevel recorrer a meios de vibraccedilatildeo
mecacircnicos Para aleacutem disso o betatildeo com agregados preacute-colocados originava uma camada
superficial de betatildeo soacute com calda de cimento devido ao agrave deposiccedilatildeo dos agregados
Na face inferior das lajes comeccedilou por se utilizar projeccedilatildeo de betatildeo mas foram detetadas
algumas deficiecircncias na interface de ligaccedilatildeo ao substrato Abandonou-se esta teacutecnica e tambeacutem
aqui se adotou o betatildeo autocompactaacutevel tendo-se realizado furos na laje para colocaccedilatildeo do
betatildeo a partir da face superior da laje e purga do ar apoacutes colocaccedilatildeo de cofragem fixa na face
inferior
A remoccedilatildeo de betatildeo deteriorado foi realizada por fases para manter a ancoragem das armaduras
As passagens de peotildees foram substituiacutedas por novas estruturas de elevada durabilidade (betatildeo
de alto desempenho recobrimento miacutenimo de 50 mm e protecccedilatildeo superficial com pintura
acriacutelica) pois a sua reabilitaccedilatildeo natildeo era economicamente viaacutevel
Figura 6-17 Intervenccedilotildees nas vigas da ponte cais da Trafaria (a2p estudos e projetos 2004)
Ficha teacutecnica da obra e estado atual
A intervenccedilatildeo foi realizada em 2005 com um custo total de 1250000euro sendo reparados 4469
m2 de aacuterea de viga e 490 m2 de aacuterea de laje Para a proteccedilatildeo geral das superfiacutecies reparadas
utilizou-se uma tinta agrave base de resina eacutepoxy da International Paint com nome Interzone B54
com espessura superior de 300 μm que faz cura debaixo de aacutegua Em zonas onde natildeo se aplicou
nova camada de betatildeo mas se detetou a existecircncia de fendas com abertura superior a 02 mm
125 Tiago Pais Boto
aplicou-se revestimento com tinta Sikagard 255 (tinta de resina eacutepoxy muito flexiacutevel e
resistente) armada com tela de fibra de vidro Sika TX 270 (Saraiva J 2007)
O betatildeo autocompactaacutevel apresentava as seguintes caracteriacutesticas
Classe de resistecircncia miacutenima C3545
Quantidade de cimento 300lt clt 400 kgmsup3
Relaccedilatildeo aacutegua cimento aclt 04
Maacuteximo diacircmetro de inerte lt10 mm
O betatildeo adotado tinha a seguinte composiccedilatildeo
Cimento tipo I 425 com 355 kgm3 177 kgm3 de cinzas volantes 195 kgm3 de escoacuterias
relaccedilatildeo aacutegua cimento ac=027 (Saraiva J 2007)
64 Reabilitaccedilatildeo da ponte de Arraacutebida
Figura 6-18 Vista geral Ponte da Arraacutebida (Gaiurb 2015)
Descriccedilatildeo da obra
A ponte da Arraacutebida foi concluiacuteda em 1963 e inaugurada a 22 de Junho do mesmo ano O
projeto e direccedilatildeo estiveram a cargo do Prof Engordm Edgar Cardoso (Porto XXI 2015)
O desenvolvimento total da ponte eacute de 49320 m com um arco de 270 m de corda e 52 m de
flecha O tabuleiro em laje vigada com 12 vigas tem uma largura de 25 m e vatildeos de 2120 m
O tabuleiro apoia em cada alinhamento transversal com 4 pilares atraveacutes de carlingas Na zona
do Rio as accedilotildees satildeo transmitidas pelos pilares a dois arcos geacutemeos com 8m de largura cada e
secccedilatildeo em caixatildeo bicelular (APPLETON J et al 2002)
Inspeccedilotildees ensaios e anomalias
A inspeccedilatildeo visual originou um mapeamento das anomalias representado na figura seguinte
126
Figura 6-19 Ilustraccedilatildeo do mapeamento das Patologias (APPLETON J et al 2002)
Em simultacircneo com a inspeccedilatildeo visual realizou-se o ensaio de deteccedilatildeo de delaminaccedilatildeo por
precursatildeo com martelo nas superfiacutecies de betatildeo que comprovou a extensa delaminaccedilatildeo do betatildeo
e armaduras agrave vista que se observam nas vigas do tabuleiro em especial na zona sobre o arco
Constatou-se tambeacutem que grande parte da corrosatildeo de armaduras ocorre em locais de juntas de
betonagem ou locais de deficiente colocaccedilatildeo e vibraccedilatildeo do betatildeo traduzidas por segregaccedilatildeo dos
inertes e em locais de recobrimento muito pequeno (APPLETON J et al 2002)
Para o efeito e tendo em conta a diversidade de elementos estruturais as diferentes condiccedilotildees
de exposiccedilatildeo e as diferentes condiccedilotildees de acesso definiram-se e selecionaram-se um conjunto
de regiotildees representativas da totalidade da estrutura (figura seguinte) Em cada uma dessas
regiotildees realizaram-se os seguintes ensaios (APPLETON J et al 2002)
a Observaccedilatildeo topograacutefica da obra para se verificar a sua conformidade dimensional com
o projeto incidindo especialmente no nivelamento geomeacutetrico do tabuleiro
configuraccedilatildeo e posiccedilatildeo dos arcos e observaccedilatildeo da verticalidade dos pilares
b Deteccedilatildeo de armaduras e mediccedilatildeo do seu recobrimento (394msup2 que correspondem a
cerca de 05 da aacuterea exposta de betatildeo) utilizando sensores magneacuteticos e um
microprocessador
c Determinaccedilatildeo da profundidade da carbonataccedilatildeo (86 mediccedilotildees) em pequenas carotes
furos e superfiacutecies de fratura aplicando uma soluccedilatildeo alcooacutelica de fenolftaleiacutena
d Determinaccedilatildeo do teor em cloretos (expresso em percentagem da massa do betatildeo) a
vaacuterias profundidades (44 perfis de cloretos) por recolha de poacute de betatildeo obtido por
furaccedilatildeo com broca e utilizaccedilatildeo de equipamento standard
e Ensaios de caracterizaccedilatildeo do betatildeo envolvendo extraccedilatildeo de 16 carotes para realizaccedilatildeo
de
-Ensaios de resistecircncia e mediccedilatildeo do moacutedulo de elasticidade (7 ensaios)
-Ensaios de avaliaccedilatildeo da qualidade do betatildeo absorccedilatildeo por imersatildeo (3) absorccedilatildeo por
capilaridade (5) e permeabilidade (5)
127 Tiago Pais Boto
-Anaacutelise petograacutefica mineraloacutegica e microestrutural com vista a avaliar a estrutura
interna do betatildeo e eventuais reaccedilotildees quiacutemicas expansivas do betatildeo (3 provetes)
f Ensaio de escleroacutemetros (83) para avaliar a homogeneidade do betatildeo e a sua dureza
superficial Ensaios de avaliaccedilatildeo do grau e estado de corrosatildeo das armaduras
envolvendo Mediccedilatildeo do potencial eleacutetrico (6 malhas)
g Mediccedilatildeo da resistividade do betatildeo (6 zonas)
h Mediccedilatildeo da resistecircncia de polarizaccedilatildeo para avaliar a velocidade da corrosatildeo em μmano
(5 locais)
i Ensaios de traccedilatildeo de varotildees de accedilo (6 provetes)
j Avaliaccedilatildeo das caracteriacutesticas dinacircmicas da Ponte
Figura 6-20 Localizaccedilatildeo das zonas ensaiadas (APPLETON J et al 2002)
O estado de deterioraccedilatildeo da Ponte em funccedilatildeo das inspeccedilotildees e ensaios concluiu-se que
- A profundidade de carbonataccedilatildeo eacute apenas de 5 mm
- A penetraccedilatildeo de cloretos eacute muito pequena em geral com exceccedilatildeo das zonas onde se verificam
deficiecircncias de betonagem onde a contaminaccedilatildeo por cloretos atinge 008 do peso do betatildeo a
uma profundidade de 250 cm De referir que um valor de referecircncia do teor criacutetico em cloretos
valor a partir do qual as armaduras satildeo despassivadas eacute de 005
-A corrosatildeo de armaduras associada agrave carbonataccedilatildeo do betatildeo soacute ocorre em locais onde o
recobrimento for muito pequeno (inferior a 610 mm) e a corrosatildeo de armaduras associada agrave
penetraccedilatildeo de cloretos se estaacute a desenvolver na Ponte constituindo o principal mecanismo de
deterioraccedilatildeo o qual eacute jaacute especialmente gravoso nas zonas onde as deficiecircncias de betonagem
conduziram a uma qualidade inferior para o betatildeo
-Os ensaios de resistecircncia agrave compressatildeo conduziram a valores de 5260 a 7850 MPa Os ensaios
de avaliaccedilatildeo da qualidade do betatildeo revelaram que a composiccedilatildeo adotada era muito boa
-A realizaccedilatildeo da anaacutelise petrograacutefica revelou uma pasta de cimento muito compacta e a
inexistecircncia de reaccedilotildees expansivas no betatildeo e permitiu identificar a natureza dos inertes
-Apesar de ter sido utilizado na Ponte da Arraacutebida um betatildeo de alta qualidade e das superfiacutecies
do betatildeo terem sido protegidos por pintura a Ponte apresenta apoacutes 35 anos de serviccedilo uma
128
deterioraccedilatildeo significativa devida agrave corrosatildeo de armaduras associada agrave penetraccedilatildeo de cloretos
nas zonas onde ocorrem deficiecircncias de betonagem (APPLETON J et al 2002)
Intervenccedilatildeo realizada
Realizou-se uma proteccedilatildeo superficial geral da obra com tinta acriacutelica de base aquosa de
espessuras compreendidas entre 180 μm e 250 μm
Realizou-se um sistema de proteccedilatildeo diferenciado reforccedilado nas zonas de deficiecircncias de
betonagem (juntas de construccedilatildeo e zonas de deficiente compactaccedilatildeo) e com uma espessura
superior na zona da Ponte em relaccedilatildeo agrave aos viadutos
As zonas em que as armaduras estatildeo expostas e as zonas em que o betatildeo estaacute delaminado foi
reparado o local com substituiccedilatildeo do betatildeo e com novas argamassas de base cimentiacutecia
repassivando assim as armaduras Os pilares sobre os arcos junto ao fecho nas zonas
fendilhadas e delaminadas e aplicou-se uma junta com selante deformaacutevel por forma a permitir
a rotaccedilatildeo das secccedilotildees de topo e base dos pilares
A reabilitaccedilatildeo geral contempla ainda a reformulaccedilatildeo do sistema do pavimento do tabuleiro
incluindo a sua impermeabilizaccedilatildeo a reformulaccedilatildeo do sistema de drenagem e a substituiccedilatildeo das
juntas de dilataccedilatildeo A intervenccedilatildeo inclui ainda a instalaccedilatildeo de um sistema de monitorizaccedilatildeo
especialmente focado na observaccedilatildeo do processo de deterioraccedilatildeo que conduz agrave corrosatildeo de
armaduras pelo que foram instaladas ceacutelulas de corrosatildeo nas zonas atualmente satildes e nas zonas
sujeitas a reparaccedilatildeo local em especial na estrutura do tabuleiro
Figura 6-21 Corrosatildeo das armaduras (APPLETON J et al 2002)
Ficha teacutecnica da obra e estado atual
129 Tiago Pais Boto
A intervenccedilatildeo foi realizada em 2002 e ficou a cargo do empreiteiro Teixeira Duarte Teve um
custo de 4524000euro sendo que deste valor 964200euro corresponderam agrave pintura geral e 359700euro
agrave reparaccedilatildeo Foram reparados 3650 m2 de aacuterea deteriorada e 150 m de fendas O sistema de
protecccedilatildeo foi aplicado em 65000 m2
130
7 CONCLUSOtildeES E DESENVOLVIMENTOS FUTUROS
71 CONCLUSOtildeES
Ao longo desta dissertaccedilatildeo foram abordadas as vaacuterias etapas constituintes num projeto
de reparaccedilatildeo e reforccedilo em estruturas de betatildeo armado Descreveram-se as principais teacutecnicas
de reforccedilo estrutural dando especial atenccedilatildeo agrave sua aplicaccedilatildeo nalguns elementos estruturais
nomeadamente vigas e pilares Sendo que este trabalho padece de componente pratica eou
laboratorial tentou-se sistematizar o complexo processo de um projeto deste acircmbito de modo
a que a presente dissertaccedilatildeo possa servir de complemento bibliograacutefico ao projetista
Foram referenciadas as normas e regulamentos mais importantes e descreveram-se os
principais ensaios in situ e laboratoriais usados para caracterizar e avaliar o estado da estrutura
Em seguida expuseram-se as patologias e os mecanismos de deterioraccedilatildeo mecacircnicos fiacutesicos e
quiacutemicos mais recorrentes nas estruturas de betatildeo armado Refere-se ainda a metodologia geral
de intervenccedilatildeo a seguir assim como os principais aspetos teacutecnicos a considerar neste tipo de
intervenccedilatildeo nomeadamente mecanismos de transferecircncia de tensotildees
De um modo geral no penuacuteltimo capiacutetulo descreveu-se as principais teacutecnicas de reforccedilo
salientando-se o reforccedilo atraveacutes de materiais compoacutesitos empregues atualmente tais como os
CFRP que possibilitam acreacutescimos elevados na capacidade resistente Realccedilou-se este tipo de
reforccedilo tambeacutem por apresentar um baixo impacto arquitetoacutenico e ser faacutecil aplicaccedilatildeo embora
exija matildeo-de-obra especializada
No uacuteltimo capitulo como jaacute referido anteriormente a ausecircncia de componente praacutetica
nesta dissertaccedilatildeo foram expostos quatro casos praacuteticos de reparaccedilatildeo e reforccedilo em estruturas de
betatildeo armado localizadas em Portugal
Por fim com base no ACI 440 e ACI 318 foram abordadas consideraccedilotildees gerais de
dimensionamento de reforccedilo agrave flexatildeo e ao corte com recurso a FRP (apresentadas no anexo)
Assim torna-se visiacutevel que um estudo criterioso da estrutura existente em conjunto com
o conhecimento dos materiais e teacutecnicas de reforccedilo pode conduzir a intervenccedilotildees viaacuteveis
economicamente e com pouco impacto na estrutura intervencionada Podendo concluir que a
reparaccedilatildeo e reforccedilo de estruturas de betatildeo armado eacute atualmente uma ciecircncia dominada com
apoio normativo e teacutecnicas bastante evoluiacutedas bastante completo comprovado com obras
realizadas de grande sucesso
72 DESENVOLVIMENTOS FUTUROS
Os desenvolvimentos que se consideram mais importantes a realizar no acircmbito desta temaacutetica
satildeo os seguintes
Recolha de novas teacutecnicas de reparaccedilatildeo e reforccedilo agrave medida que sejam realizados novos
trabalhos de investigaccedilatildeo
Elaboraccedilatildeo de um caso praacutetico de reforccedilo numa estrutura real usando por exemplo o
reforccedilo com recurso a FRP e seguindo a metodologia do ACI 440 e ACI 318
131 Tiago Pais Boto
Elaboraccedilatildeo de um manual de dimensionamento para as diversas teacutecnicas aqui
abordadas
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140
141 Tiago Pais Boto
Anexo 1
8 Consideraccedilotildees gerais de reforccedilo com FRP agrave flexatildeo e corte em
seccedilotildees retangulares de acordo com ACI 440 e ACI 318
De modo a que a estrutura apresente uma reserva de resistecircncia quando solicitada por
a accedilatildeo do fogo o ACI recomenda que a estrutura anteriormente ao reforccedilo resista a duas
condiccedilotildees A primeira garante a resistecircncia a pelo menos 120 das accedilotildees permanentes e a 85
das sobrecargas A segunda condiccedilatildeo prende-se com a verificaccedilatildeo da capacidade resistente
tendo em conta a diminuiccedilatildeo das propriedades dos materiais apoacutes sujeitos ao fogo
(empty119877119899) 119890119909119894119904119905119890119899119905119890 ge (12119882119860119875 + 085119882119878119900119887) 119899119900119907119900 (81)
(119877119899120579) 119890119909119894119904119905119890119899119905119890 ge 119882119860119875 +119882119878119900119887 (82)
empty= Coeficiente de ductilidade
119877119899= Resistecircncia nominal de um elemento estrutural
119877119899120579= Resistecircncia nominal de um elemento estrutural submetido a temperaturas elevadas
119882119860119875= Accedilotildees permanentes
119882119878119900119887= Accedilotildees da sobrecarga
empty =
090 119904119890 120576119904 ge 0005
065 +025(120576119904minus120576119904119910)
0005minus120576119904119910 119904119890 120576119904119910 lt 120576119904 lt 0005
065 119904119890 120576119904 le 120576119904119910
(83)
Os elementos de reforccedilo FRP indicados nos documentos teacutecnicos dos fabricantes natildeo
satildeo afetados por nenhum coeficiente de minoraccedilatildeo devido aacute exposiccedilatildeo ambiental desta maneira
o ACI 440 recomenda que os alores de resistecircncia agrave traccedilatildeo e da extensatildeo uacuteltima sejam
corregidos por o coeficiente ambiental 119862119864
ƒ119891119906 = 119862119864 times ƒ119891119906lowast (84)
120576119891119906 = 119862119864 times 120576119891119906lowast (85)
ƒ119891119906=Resistecircncia uacuteltima de caacutelculo do FRP
142
ƒ119891119906lowast =Resistecircncia uacuteltima do FRP segundo o fabricante
119862119864=Coeficiente de reduccedilatildeo da accedilatildeo do meio ambiente
120576119891119906= Extensatildeo uacuteltima de caacutelculo do FRP
120576119891119906lowast =Extensatildeo uacuteltima do FRP segundo o fabricante
Tabela 8-1Valores de coeficiente de minoraccedilatildeo 119862119864
Condiccedilotildees de Exposiccedilatildeo Tipo de Fibra Coeficiente de reduccedilatildeo 119862119864
Interior Carbono 095
Vidro 075
Aramida 085
Exterior (pontes docas parques de estacionamento etc)
Carbono 085
Vidro 065
Aramida 075
Ambientes agressivos (ETARs industrias quiacutemicas etc)
Carbono 085
Vidro 050
Aramida 070
Devido aos materiais FRP apresentarem um comportamento linear elaacutestico antes da
rotura e admitindo que natildeo eacute afetado pela exposiccedilatildeo ambiental entatildeo o moacutedulo de elasticidade
pode ser determinado a partir da expressatildeo de Hooke
119864ƒ = ƒ119891119906 divide 120576119891119906 (86)
119864ƒ= Moacutedulo de elasticidade do FRP
ƒ119891119906= Resistecircncia uacuteltima de caacutelculo do FRP
120576119891119906= Extensatildeo uacuteltima de caacutelculo do FRP
143 Tiago Pais Boto
81 Reforccedilo agrave flexatildeo
811 Modos de ruina
Em elementos de betatildeo armado reforccedilado por FRPs a capacidade resistente agrave flexatildeo
estaacute intrinsecamente ligada aos modos de ruina os principais satildeo
Esmagamento do betatildeo comprimido ante da cedecircncia das armaduras de traccedilatildeo
Antes da rotura do FRP a armadura de traccedilatildeo entra em cedecircncia
Cedecircncia da armadura de traccedilatildeo seguindo-se o esmagamento do betatildeo de
compressatildeo
Destacamento do betatildeo de recobrimento devido a esta ser uma zona mais fraacutegil
devido aacute presenccedila de maior nuacutemero de vazios na interface betatildeoarmadura
Descolamento do FRP
Quando a extensatildeo na fibra de FRP atinge o valor de 3 (120576119888 = 120576119888119906=0003) considera-
se que se daacute o esmagamento do betatildeo A rotura do FRP acontece quando a extensatildeo for igual
ao valor de caacutelculo da extensatildeo uacuteltima de rotura (120576119891 = 120576119891119906)
Sendo que as tensotildees instaladas no FRP satildeo transferidas para o betatildeo de recobrimento
das armaduras introduzindo um acreacutescimo de tensotildees de corte e traccedilatildeo a extensatildeo maacutexima do
FRP eacute limitada atraveacutes da expressatildeo seguinte
120576119891119889 = 041radic119891119888
119899119864119891119905119891le 09 120576119891119906 (87)
120576119891119889 = Valor de caacutelculo da extensatildeo de rotura do FRP
119891119888 = Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
n = numero de camadas de FRP
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
119905119891 = Espessura de cada camada de FRP
120576119891119906 = Extensatildeo uacuteltima de caacutelculo do FRP
812 Hipoacuteteses baacutesicas do dimensionamento
De acordo com o ACI 440 as hipoacuteteses baacutesicas do dimensionamento satildeo consideradas
as seguintes suposiccedilotildees
Os caacutelculos de conceccedilatildeo do reforccedilo satildeo baseados nas propriedades dos materiais
existentes e nas disposiccedilotildees das armaduras
144
As extensotildees nas armaduras e no betatildeo satildeo diretamente proporcionais agraves
respetivas distacircncias do eixo neutro Uma seccedilatildeo plana antes da aplicaccedilatildeo do
carregamento devera permanecer plana apoacutes o carregamento (modelo de viga de
Euler-Bernoulli despreza-se a deformabilidade por corte)
A deformaccedilatildeo por corte na camada adesiva eacute desprezada devida a espessura
muito reduzida
A extensatildeo maacutexima de compressatildeo no betatildeo eacute de 0003
A resistecircncia agrave traccedilatildeo do betatildeo eacute desprezada
O FRP eacute caracterizado por um comportamento linear e elaacutestico tensatildeo-extensatildeo
ateacute agrave rotura
O accedilo assume um diagrama tensatildeoextensatildeo linear-elaacutestico ateacute agrave cedecircncia
seguido de um comportamento perfeitamente plaacutestico
Embora algumas das suposiccedilotildees possam natildeo refletir o verdadeiro comportamento do
FRP agrave flexatildeo tornam-se necessaacuterias para a introduccedilatildeo de dados computacionais Por exemplo
natildeo eacute considerado a deformaccedilatildeo por corte que ocorre na camada adesiva fazendo com que
ocorra um deslizamento relativo entre o FRP e o substrato
813 Criteacuterio de seguranccedila da resistecircncia agrave flexatildeo
O criteacuterio de seguranccedila da resistecircncia aacute flexatildeo deve ser verificado comparando o
momento fletor resistente de caacutelculo afetado por um coeficiente de reduccedilatildeo de ductilidade empty
descrito anteriormente e do momento fletor solicitante da combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel
empty119872119899 ge 119872119906 (88)
empty=Coeficiente de ductilidade
119872119899=Momento fletor resistente de caacutelculo
119872119906=Momento fletor solicitante da combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel Nmm
814 Niacutevel de extensatildeo no FRP
O maacuteximo de extensatildeo possiacutevel no FRP designada por extensatildeo efetiva 120576119891119890 acontece
quando
Ocorre o esmagamento do betatildeo de compressatildeo
Alcance do valor da extensatildeo de rotura do FRP
145 Tiago Pais Boto
Ocorrecircncia do descolamento do FRP
Entatildeo a extensatildeo efetiva pode ser calculada atraveacutes da seguinte expressatildeo
120576119891119890 = 120576119888119906 (119889119891minus119888
119888) minus 120576119887119894 le 120576119891119889 times 119896119898 (89)
Em que
119896119898 =
1
60120576119891119889(1 minus
119899119864119891119905119891
360000) le 090 119904119890 119899119864119891119905119891 le 180000
1
60120576119891119889(90000
119899119864119891119905119891) le 09 119904119890 119899119864119891119905119891 ge 180000
[119873119898119898] (810)
Onde
120576119891119890 = Extensatildeo efetiva do FRP
120576119888119906 = Extensatildeo maacutexima admitida no betatildeo comprimido
119889119891 = Distacircncia da face mais comprimida do betatildeo ao centro geomeacutetrico do FRP
c = Distancia da fibra mais comprimida ao eixo neutro
120576119887119894= Extensatildeo do betatildeo no substrato (betatildeo de recobrimento) no momento de instalaccedilatildeo do FRP
120576119891119889= Valor de caacutelculo da extensatildeo de rotura do FRP
n = Numero de camadas de FRP
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
119905119891 = Espessura de cada camada de FRP
815 Niacutevel de tensatildeo no FRP
A tensatildeo maacutexima que o FRP pode suportar antes da rotura da estrutura por flexatildeo pode
ser calculada admitindo um comportamento elaacutestico para o FRP atraveacutes da expressatildeo seguinte
119891119891119890 = 119864119891120576119891119890 (811)
Onde
119891119891119890=Tensatildeo efetiva no FRP niacutevel alcanccedilado na rotura da seccedilatildeo
119864119891=Modulo de elasticidade do FRP
120576119891119890=Extensatildeo efetiva no FRP niacutevel alcanccedilado na rotura da seccedilatildeo
146
816 Fator de reduccedilatildeo de ductilidade
Tendo em conta que a ductilidade de uma viga reforccedilada com FRP eacute inferior ao sistema original
desta maneira eacute importante verificar o niacutevel de deformaccedilatildeo das armaduras no estado limite
uacuteltimo apoacutes o esmagamento do betatildeo e descolamento do FRP de forma a manter a ductilidade
em niacuteveis aceitaacuteveis Este paracircmetro empty seraacute um fator de reduccedilatildeo do momento resistente
Figura 8-1 Fator de reduccedilatildeo do momento resistente em funccedilatildeo da extensatildeo do accedilo (adaptado
por Joaquim barros et al)
817 Estados limites de serviccedilo
Para se poderem evitar ou prevenir deformaccedilotildees plaacutesticas excessivas estas devem ser
limitadas em elementos de betatildeo armado reforccedilados com FRP para os estados limites de
utilizaccedilatildeo especialmente para elementos submetidos a cargas ciacuteclicas (El-Tawil et al 2001)
Desta forma a tensatildeo nas armaduras deve ser limitada a 80 e a tensatildeo de compressatildeo no betatildeo
limitada a 45 exemplificado nas expressotildees seguintes
119891119904119904 le 08 119891119904119910 (812)
119891119888119904 le 045119891119888 (813)
Onde
119891119904119904 = Tensatildeo para o accedilo natildeo preacute-esforccedilado para estados limites de utilizaccedilatildeo
119891119904119910 = Tensatildeo de cedecircncia para o accedilo natildeo preacute-esforccedilado
119891119888119904 = Resistecircncia de compressatildeo do betatildeo para estados limites de utilizaccedilatildeo
119891119888 = Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
147 Tiago Pais Boto
De acordo com Yamaguchi et al (1997) os autores observaram que existe uma relaccedilatildeo
linear entre a resistecircncia e as accedilotildees de longa duraccedilatildeo e o logaritmo do tempo de permanecircncia
do carregamento Chegaram agrave conclusatildeo que depois de aproximadamente 50 anos a resistecircncia
inicial do GFRP reduz em cerca de 30 a resitencia inicial do AFRP apresenta uma reduccedilatildeo
de cerca de 47 e a resistecircncia do CFRP tem uma perda de resistecircncia de aproximadamente
91 De acordo com Malvar (1998) os valores encontrados foram semelhantes
Desta maneira para se evitar a rotura dos sistemas reforccedilados com FRPs devido a accedilotildees
de longa duraccedilatildeo os valores da tensatildeo no FRP 119891119891119904 podem ser obtido segundo uma anaacutelise
elaacutestica e aplicando o momento que resulta das accedilotildees quase permanentes e das accedilotildees ciacuteclicas
Assim os valores das tensotildees para os sistemas GFRP AFRP e CFRP devem ficar limitados aos
valores indicados na tabela seguinte
Tabela 8-2 Limite de tensatildeo no FRP para carregamentos de longa duraccedilatildeo e accedilotildees ciacuteclicas
Tipo de Fibra do sistema FRP GFRP AFRP CFRP
020 119891119891119906 03 119891119891119906 055 119891119891119906
Onde
119891119891119906= Resistecircncia uacuteltima de caacutelculo do FRP
Os valores indicados na tabela satildeo resultado da aplicaccedilatildeo de um fator de seguranccedila de
06 aos valores dos fatores redutores de 03 047 e 091 para as fibras GFRP AFRP e CFRP
respetivamente
818 Aplicaccedilatildeo a seccedilotildees retangulares
Em aplicaccedilotildees de reforccedilo em seccedilotildees retangulares a resistecircncia agrave flexatildeo pode ser
determinada considerando a compatibilidade de deformaccedilotildees e o equiliacutebrio das forccedilas internas
atraveacutes do diagrama paraacutebola-retacircngulo
148
Figura 8-2Distribuiccedilatildeo de extensotildees e de tensotildees na verificaccedilatildeo aos estados limites uacuteltimos
(nas equaccedilotildees h foi substituiacutedo por 119889119891) (adaptado por Joaquim barros et al)
A distribuiccedilatildeo de extensotildees e de tensotildees representadas na figura anterior o momento
fletor resistente da secccedilatildeo na verificaccedilatildeo aos estados limite uacuteltimo pode ser calculado por
intermeacutedio da equaccedilatildeo seguinte
119872119899 = 119860119904119891119904 (119889119904 minus1205731119888
2) + 120595119891119860119891119891119891119890 (119889119891 minus
1205731119888
2) (814)
Onde
119872119899 = Momento fletor resistente da secccedilatildeo
119860119904 = Aacuterea da armadura convencional de traccedilatildeo
119891119904 = Tensatildeo de traccedilatildeo no accedilo
119889119904= Distancia entre a fibra do betatildeo mais comprimida e o centro geomeacutetrico da armadura de
traccedilatildeo
1205731 = Factor de transformaccedilatildeo do diagrama de tensotildees podendo assumir-se 08
c = Distancia da fibra de betatildeo mais comprimida ao eixo neutro
120595119891 =Coeficiente de minoraccedilatildeo da resistecircncia do FRP na flexatildeo pode assumir-se 085
119860119891= Aacuterea de FRP
119891119891119890 =Tensatildeo de traccedilatildeo efetiva no FRP
119889119891 = Altura total do elemento de betatildeo armado
149 Tiago Pais Boto
Por compatibilizaccedilatildeo de extensotildees e jaacute conhecendo a extensatildeo efetiva do FRP 120576119891119890 a
extensatildeo existente na camada de recobrimento logo apoacutes a aplicaccedilatildeo de reforccedilo 120576119887119894 e a posiccedilatildeo
do eixo neutro c podemos calcular a extensatildeo nas armaduras 120576119904 atraveacutes da expressatildeo
120576119904 = (120576119891119890 + 120576119887119894) (119889119904minus119888
119889119891minus119888) (815)
Onde
120576119904 = Niacutevel de extensatildeo nas armaduras
120576119891119890 = Extensatildeo efetiva no FRP niacutevel alcanccedilado na rotura da seccedilatildeo
120576119887119894 = Extensatildeo do betatildeo no substrato (betatildeo de recobrimento) no momento de instalaccedilatildeo do
FRP
119889119904 = Distancia entre a fibra do betatildeo armado mais comprimida e o centro geomeacutetrico da
armadura de traccedilatildeo
119889119891 = Altura total do elemento de betatildeo armado
c = Distancia da fibra de betatildeo mais comprimida ao eixo neutro
Conhecidas as extensotildees de todos os materiais que compotildees a seccedilatildeo e considerando-se
o comportamento linear-elaacutestico ateacute agrave cedecircncia seguido do comportamento perfeitamente
plaacutestico No caso do FRP como tambeacutem jaacute foi dito considera-se um comportamento linear e
elaacutestico Desta forma pode-se obter a correspondente tensatildeo atraveacutes das expressotildees
119891119904 = 119864119904120576119904 119904119890 120576119904 lt 120576119904119910 (816)
119891119904 = 119891119904119910 119904119890 120576119904 ge 120576119904119910 (817)
119891119891119890 = 119864119891120576119891 119904119890 120576119891 le 120576119891119889 (818)
119891119891119890 = 0 119904119890 120576119891 gt 120576119891119889 (819)
Onde
119891119904 =Tensatildeo nas armaduras
119864119904 = Moacutedulo de elasticidade do accedilo
120576119904 = Niacutevel de extensatildeo nas armaduras
150
120576119904119910 =Extensatildeo nas armaduras correspondente aacute tensatildeo de cedecircncia
119891119904119910 = Tensatildeo de cedecircncia para o accedilo natildeo preacute-esforccedilado
119891119891119890 = Tensatildeo de traccedilatildeo efetiva no FRP
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
120576119891 = Extensatildeo no FRP
120576119891119889 =Valor de caacutelculo da extensatildeo de descolamento do FRP ao substrato
Para o caacutelculo do equiliacutebrio interno de forccedilas se a equaccedilatildeo seguinte for satisfeita com a
verificaccedilatildeo da posiccedilatildeo do eixo neutro Os paracircmetros 1205721 e 1205731 de acordo com ACI 318-05 seccedilatildeo
10273 estatildeo associados agrave equivalecircncia do diagrama paraboacutelico das distribuiccedilatildeo de tensotildees no
betatildeo comprimido para o diagrama retangular e consideraccedilatildeo da linearidade fiacutesica dos
materiais Para 1205741 e 1205731 recomenda-se os valores de 085 e 08 respetivamente se a rotura do
sistema ocorrer por delaminaccedilatildeo ou descolamento do FRP segundo o ACI o diagrama
retangular garante resultados bastantes precisos
119888 =119860119904 119891119904+119860119891 119891119891119890
1205741 119891119888 1205731 119887119896 (820)
Onde
c = Distancia da fibra de betatildeo mais comprimida ao eixo neutro
119860119904 =Aacuterea das armaduras
119891119904 = Tensatildeo nas armaduras
119860119891 =Aacuterea de FRP
119891119891119890 = Tensatildeo de traccedilatildeo efetiva no FRP
1205741 e 1205731= Multiplicador de 119891119888 para determinar a tensatildeo equivalente do betatildeo agrave compressatildeo
119891119888 =Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
119887119896 =Largura da seccedilatildeo retangular de betatildeo
819 Tensatildeo no accedilo para estados limites de utilizaccedilatildeo
Assumindo o betatildeo fendilhado podemos calcular a tensatildeo no accedilo da secccedilatildeo reforccedilada
119891119904119904 e a posiccedilatildeo do eixo neutro para as cargas de serviccedilo kd atraveacutes do conceito de
homogeneizaccedilatildeo dos materiais
151 Tiago Pais Boto
119891119904119904 =[119872119904+ 120576119887119894 119860119891119864119891(119889119891minus
1198961198891199043)](119889119904minus119896119889119904)119864119904
119860119904119864119904(119889119904minus1198961198891199043)(119889119904minus119896119889119904)+119860119891119864119891(119889119891minus
1198961198891199043)(119889119891minus119896119889119904)
(821)
Em que
119896 = radic(120588119904119864119904
119864119888+ 120588119891
119864119891
119864119888)2
+ 2(120588119904119864119904
119864119888+ 120588119891
119864119891
119864119888(119889119891
119889119904)) minus (120588119904
119864119904
119864119888+ 120588119891
119864119891
119864119888) (822)
Onde
119891119904119904 = Tensatildeo nas armaduras para as cargas de serviccedilo
119872119904 =Momento no momento elaacutestico do elemento
120576119887119894 = Extensatildeo do betatildeo no substrato (betatildeo de recobrimento) no momento de instalaccedilatildeo do
FRP
119860119891 = Aacuterea de FRP
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
119889119891 = Altura total do elemento de betatildeo armado
119896 = Razatildeo entre a profundidade do eixo neutro e a profundidade medida no mesmo lado do eixo
neutro
119889119904 = Distancia entre a fibra mais comprimida do betatildeo armado e o centro geomeacutetrico da
armadura de traccedilatildeo
119864119904 = Moacutedulo de elasticidade do accedilo
119860119904 = Aacuterea das armaduras
120588119904 = Percentagem de reforccedilo da armadura convencional
119864119888 = Moacutedulo de elasticidade do betatildeo
120588119891 = Percentagem de reforccedilo de FRP
152
Figura 8-3 Distribuiccedilatildeo de tensotildees e extensotildees na verificaccedilatildeo dos estados limites de
utilizaccedilatildeo (adaptado por Joaquim barros et al)
8110 Tensatildeo no FRP para estados limites de utilizaccedilatildeo
Devido agrave atuaccedilatildeo de cargas de longa duraccedilatildeo e fadiga deve-se limitar a tensatildeo existente
no FRP atraveacutes da expressatildeo seguinte considerando-se as cargas quase permanentes e
comparar aos limites da tabela 16 recomendados pelo ACI
119891119891119904 = 119891119904119904 (119864119891
119864119904)119889119891minus119896119889119904
119889119904minus119896119889119904minus 120576119887119894119864119891 (823)
Onde
119891119891119904 = Tensatildeo no FRP causado pelo momento no regime elaacutestico do elemento de betatildeo armado
119891119904119904 = Tensatildeo nas armaduras para as cargas de serviccedilo
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
119864119904 = Moacutedulo de elasticidade das armaduras
119889119891 = Altura total do elemento de betatildeo armado
k = Razatildeo entre a profundidade do eixo neutro e a profundidade medida no mesmo lado do eixo
neutro
119889119904 = Distancia entre a fibra mais comprimida do betatildeo armado e o centro geomeacutetrico da
armadura de traccedilatildeo
120576119887119894 = Extensatildeo do betatildeo no substrato (betatildeo de recobrimento) no momento de instalaccedilatildeo do
FRP
153 Tiago Pais Boto
8111 Fluxograma para verificaccedilatildeo da capacidade resistente da seccedilatildeo reforccedilada agrave flexatildeo
De acordo com ACI 440 para a verificaccedilatildeo dos estados limites uacuteltimos a resistecircncia agrave
flexatildeo pode ser obtida seguindo o fluxograma indicado na figura seguinte Mas sendo que o
valor de 120576119891119889 diminui com a rigidez do sistema de reforccedilo na situaccedilatildeo em que a extensatildeo do
FRP for superior egrave extensatildeo efetiva torna-se necessaacuterio usar mais fibras de FRP no entanto no
contexto da rigidez e do valor econoacutemico eacute preferiacutevel aumentar a largura das camadas de FRP
do que aplicar mais camadas de FRP
154
Figura 8-4Diagrama para verificaccedilatildeo aos ELU em reforccedilo de seccedilotildees em betatildeo armado com
FRP (adaptado de Joaquim barros et al)
Determinar a extensatildeo inicial
Determinar a rigidez
Determinar o paracircmetro
Impor ruiacutena por esmagamento do betatildeo ( = )e =
Calcular a posiccedilatildeo da linha neutra c
Calcular o estado de extensatildeo no accedilo
lt
Calcular o estado de tensatildeo no accedilo
Tensatildeo no accedilo =
Calcular a tensatildeo efetiva no reforccedilo
Com a meacutedia dos valores de c calcula-se a nova
extensatildeo no reforccedilo
Obter a meacutedia dos dois valores de c Verificaccedilatildeo de equilibrio calcular a
posiccedilatildeo da linha neutra c
lt lt
Alterar a aacuterea do FRP de
Verificaccedilatildeo de dectilidade da seccedilatildeo calcular fAtor de reduccedilatildeo φ
Calcular o momento resistente
Criteacuterio de seguranccedila ao ELU
eacute verificado
Fim
Fornecer as caracteristicas geomeacutetricas da seccedilatildeo e
propriedades mecanicas dos
NAtildeONAtildeO
NAtildeO
SIM
SIM
SIM
155 Tiago Pais Boto
82 Reforccedilo ao esforccedilo transverso de uma viga ou pilar de betatildeo armado
821 Configuraccedilotildees geomeacutetricas de reforccedilo
Existem essencialmente trecircs tipos de revestimento de FRP usados para aumentar a
resistecircncia ao corte de uma viga de betatildeo armado ou pilar
Das trecircs hipoacuteteses a mais eficiente eacute total envolvimento da seccedilatildeo ilustrado na figura seguinte
a) Total envolvimento da seccedilatildeo
b) Em forma de U
c) Colagem em duas faces
Figura 8-5Configuraccedilotildees geomeacutetricas do reforccedilo ao corte com FRP (ACI 4402R-08)
822 Resistecircncia Nominal de corte
De acordo com o ACI 318-05 o valor da resistecircncia nominal de corte deve ser
multiplicado por um fator de reduccedilatildeo ϕ=085
ϕ119881119899 ge 119881119906 (824)
O valor nominal da resistecircncia ao corte tambeacutem pode ser calculado fazendo o
somatoacuterio da contribuiccedilatildeo da armadura resistente ao corte da contribuiccedilatildeo do betatildeo e do
sistema FRP afetado de um coeficiente de minoraccedilatildeo 120595119891 dependente da configuraccedilatildeo de
reforccedilo
Φ119881119899=ϕ(119881119888 + 119881119904 + 120595119891119881119891) (825)
Onde
119881119899 =Valor nominal da resistecircncia ao corte
119881119906 = Valor resistente ao corte requerido
156
119881119888 = Contribuiccedilatildeo do betatildeo para a resistecircncia ao corte de uma seccedilatildeo de betatildeo
119881119904 = Contribuiccedilatildeo das armaduras para a resistecircncia ao corte de uma seccedilatildeo de betatildeo
120595119891 = Coeficiente de minoraccedilatildeo dependente da configuraccedilatildeo de reforccedilo
Figura 8-6Valores correspondentes ao coeficiente 120595119891 (adaptaccedilatildeo de Joaquim barros et al)
823 Valor de caacutelculo da contribuiccedilatildeo do FRP
De acordo com ACI 440 o valor da contribuiccedilatildeo do FRP para aumentar a resistecircncia ao
esforccedilo transverso de uma viga de betatildeo armado eacute calculado com a expressatildeo seguinte
(Joaquim barros et al)
119881119891119889 = ϕ times 120595119891119860119891119907times119891119891119890times(sin120573+cos120573)times119889119891119907
119904119891 (826)
Em que
119860119891119907 = 2 times 119899119891 times 119905119891 times 119908119891 (827)
Onde
119881119891119889 = Valor de caacutelculo da contribuiccedilatildeo do FRP para contribuiccedilatildeo ao corte
ϕ = Fator de reduccedilatildeo de resistecircncia ACI 318-05 (empty = 085)
120595119891 =Coeficiente de minoraccedilatildeo dependente da configuraccedilatildeo de reforccedilo
119860119891119907 = Aacuterea de reforccedilo de FRP ao corte
119891119891119890 = Tensatildeo efetiva do FRP
120573 = Orientaccedilatildeo das fibras de FRP
119889119891119907= Altura uacutetil do reforccedilo de FRP
119904119891 = Espaccedilamento do FRP na direccedilatildeo do eixo da viga
157 Tiago Pais Boto
119899119891 = Nuacutemero de camadas de FRP
119905119891 = Espessura por camada de FRP
119908119891 =Largura por unidade de FRP
Figura 8-7Identificaccedilatildeo dos paracircmetros intervenientes na formulaccedilatildeo do reforccedilo com FRP
(ACI 4402R)
824 Tensatildeo efetiva do FRP
119891119891119890 = 120576119891119890 times 119864119891 (828)
Onde
119891119891119890 = Tensatildeo efetiva do FRP
120576119891119890 = Extensatildeo efetiva do FRP (extensatildeo do FRP na rotura da seccedilatildeo de betatildeo armado)
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
825 Extensatildeo efetiva para configuraccedilatildeo de envolvimento total da seccedilatildeo com FRP
De acordo com o ACI 440 observou-se que em reforccedilo de vigas ou pilares com
envolvimento total da seccedilatildeo ocorria uma perda de ligaccedilatildeo nos agregados do betatildeo onde o niacutevel
de extensatildeo era maior desta maneira o niacutevel de extensatildeo efetiva 120576119891119890 deveraacute ser limitada a
120576119891119890 = 0004 le 075 times 120576119891119906 (829)
Onde
120576119891119890 = Extensatildeo efetiva do FRP (extensatildeo do FRP na rotura da seccedilatildeo de betatildeo armado)
120576119891119906 = Valor de caacutelculo da extensatildeo de rotura do FRP
158
826 Extensatildeo efetiva para configuraccedilatildeo de envolvimento da seccedilatildeo com FRP em forma de U
e nas duas faces
Nestes dois casos de envolvimento da seccedilatildeo de betatildeo com FRP de acordo com o ACI
440 Triantafillou em 1998 observou que antes da perda de ligaccedilatildeo dos agregados ocorreu a
delaminaccedilatildeo do betatildeo desta forma analisaram-se as tensotildees de aderecircncia permitindo chegar a
um coeficiente de reduccedilatildeo aplicaacutevel ao corte 119896119907 de forma a viabilizar estas duas configuraccedilotildees
de envolvimento da seccedilatildeo com FRP
120576119891119890 = 119896119907 times 120576119891119890 le 0004 (830)
Em que
119896119907 =1198961times1198962times119871119890
11900times120576119891119906le 075 (831)
1198961 = (119891119888
27)23frasl
(832)
1198962 =
119889119891119907minus119871119890
119889119891119907 119877119890119891119900119903ccedil119900 119890119898 119891119900119903119898119886 119889119890 119880
119889119891119907minus2times119871119890
119889119891119907 119877119890119891119900119903ccedil119900 119886119901119897119894119888119886119889119900 119899119886119904 119891119886119888119890119904 119897119886119905119890119903119886119894119904
(833)
119871119890 =23300
(119899119891times119905119891times119864119891)058 (834)
Onde
120576119891119890 = Extensatildeo efetiva do FRP (extensatildeo do FRP na rotura da seccedilatildeo de betatildeo armado)
119896119907 =Coeficiente de reduccedilatildeo de aderecircncia
1198961 =Coeficiente que tem em conta a resistecircncia do betatildeo
1198962 =Fator que tem em conta a configuraccedilatildeo do reforccedilo
119871119890 =Comprimento de colagem efetivo do FRP
120576119891119906 = Valor de caacutelculo da extensatildeo de rotura do FRP
119891119888 = Valor caracteriacutestico da resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
159 Tiago Pais Boto
119889119891119907 = Altura uacutetil do reforccedilo de FRP
119899119891 = Nuacutemero de camadas de FRP
119905119891 = Espessura por camada de FRP
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
827 Coeficiente de reduccedilatildeo ambiental 119914119942
Como jaacute referido no iniacutecio do capiacutetulo 6 Os elementos de reforccedilo FRP indicados nos
documentos teacutecnicos dos fabricantes natildeo satildeo afetados por nenhum coeficiente de minoraccedilatildeo
devido aacute exposiccedilatildeo ambiental desta maneira o ACI 440 recomenda que os alores de resistecircncia
agrave traccedilatildeo e da extensatildeo uacuteltima sejam corregidos por o coeficiente ambiental 119862119864
ƒ119891119906 = 119862119864 times ƒ119891119906lowast (835)
120576119891119906 = 119862119864 times 120576119891119906lowast (836)
ƒ119891119906=Resistecircncia uacuteltima de caacutelculo do FRP
ƒ119891119906lowast =Resistecircncia uacuteltima do FRP segundo o fabricante
119862119864=Coeficiente de reduccedilatildeo da accedilatildeo do meio ambiente
120576119891119906= Extensatildeo uacuteltima de caacutelculo do FRP
120576119891119906lowast =Extensatildeo uacuteltima do FRP segundo o fabricante
iii Tiago Pais Boto
AGRADECIMENTOS
A presente dissertaccedilatildeo natildeo poderia ter sido realizado sem a imprescindiacutevel ajuda de vaacuterias
pessoas e entidades pelo que expresso aqui a minha gratidatildeo particularmente
Ao Doutor Ricardo Nuno Francisco do Carmo meu orientador cientiacutefico pela
disponibilidade apoio colaboraccedilatildeo e amizade manifestada durante a realizaccedilatildeo deste trabalho
e ao longo de todo o meu percurso acadeacutemico
Ao Mestre Paulo Maranha Nunes Tiago pela disponibilidade e partilha de referecircncias
bibliograacuteficas para a realizaccedilatildeo da presente dissertaccedilatildeo assim como as saacutebias palavras e
ensinamentos transmitidos ao longo do percurso acadeacutemico
Aos meus colegas de curso especialmente ao Joatildeo Carlos Oacutescar Santos e Helena Alves
pela amizade revisatildeo e partilha de livros
Um agradecimento especial ao pessoal que partilhou a casa em Coimbra durante o percurso
acadeacutemico e todos os amigos Zeacute Miguel Jorge Renato e Paulo a amizade e companheirismo
foram muito importantes
Agrave Inecircs Castro Joana Costa Vanessa Simotildees e Teresa Loureiro pela disponibilidade na
ajuda e revisatildeo do documento
Agrave minha famiacutelia especialmente aos meus pais pelo apoio e incentivo e conjuntamente com
o meu irmatildeo por continuarem-me a aturar Sem eles nada seria possiacutevel
iv
RESUMO
Jaacute se passaram algumas deacutecadas desde que o betatildeo eacute o principal material de construccedilatildeo
que ergue cidades e estruturas nas civilizaccedilotildees contemporacircneas Num passado natildeo muito
longiacutenquo a aacuterea da durabilidade manutenccedilatildeo e prevenccedilatildeo das estruturas de betatildeo natildeo foi vista
como prioridade chegando a ser negligenciada por consequecircncia hoje existem graves
problemas nalgumas construccedilotildees de betatildeo Por outro lado devido ao excedente de construccedilatildeo
habitacional em Portugal e agrave a atual conjuntura econoacutemicafinanceira que a Europa atravessa
o setor da construccedilatildeo tem sofrido um abrandamento acentuado A consciecircncia e postura de
sustentabilidade das novas geraccedilotildees e entidades competentes acentuou a necessidade de
preservar reparar e reforccedilar muito do patrimoacutenio no parque habitacional portuguecircs e europeu
O projeto de intervenccedilatildeo numa estrutura nunca eacute abordada da mesma maneira natildeo existem duas
estruturas iguais e haacute particularidades neste tipo de projetos que natildeo existem num projeto de
uma estrutura nova Para intervir numa estrutura jaacute construiacuteda eacute necessaacuterio um conhecimento
abrangente em vaacuterias temaacuteticas tais como regulamentaccedilatildeo meacutetodos de avaliaccedilatildeo de
seguranccedila definiccedilatildeo das caracteriacutesticas mecacircnicas dos materiais teacutecnicas de reparaccedilatildeo e
reforccedilo metodologias de diagnostico e intervenccedilatildeo comportamento estrutural etc
Atualmente existe muita informaccedilatildeo acerca da temaacutetica de reparaccedilatildeo e reforccedilo de estruturas de
betatildeo armado no entanto haacute ainda alguma falta de documentaccedilatildeo onde a informaccedilatildeo aparece
de forma integral e objetiva
Consideando o apresentado anteriormente tentou-se compilar informaccedilatildeo sobre os principais
assuntos que interessam a um projeto de reparaccedilatildeoreforccedilo de estruturas de betatildeo armado
nomeadamente as normas e legislaccedilatildeo aplicaacutevel exemplos de metodologias de inspeccedilatildeo e
intervenccedilatildeo os principais ensaios em laboratoacuterio e in situ para caracterizaccedilatildeo dos materiais
principais teacutecnicas de reparaccedilatildeoreforccedilo Sobre este toacutepico e a tiacutetulo de exemplo aprofundou-
se com mais detalhe as consideraccedilotildees relativas ao dimensionamento com reforccedilo com FRPacutes
v Tiago Pais Boto
ABSTRACT
It has been a few decades since the concrete is the main building material used to raised cities
and structures in the contemporary civilizations In a not so distant past the area of durability
maintenance and prevention of concrete structures has not been seen as a priority being
neglected and therefore today there are serious problems in some concrete structures On the
other hand due to the surplus of the housing construction in Portugal and the current
economicfinancial that Europe is going through the construction industry has been suffering
a sharp slowdown The consciousness and attitude of sustainability of the new generations
and competent authorities accented the need to maintain repair and enhance much of the
Portuguese and European housing stock and patrimony
The intervention project in a structure is never addressed the same way there are not two
equal structures and there are special features on this type of project that do not exist a new
structure project To intervene in a structure already built it is necessary comprehensive
knowledge of various topics such as regulations safety assessment methods definition of the
mechanical characteristics of the materials techniques of reparation and reinforcement
diagnostic and intervention methodologies structural behavior and so on
Currently there is a lot of information about the subject of reparation and reinforcement of
reinforced concrete structures however there is still some lack of documentation where the
information appears fully and objectively
Considering the previously presented We tried attempt to compile the information on the
main issues which are of interest to the project of reparationreinforcement of reinforced
concrete structures in particular the guidelines and applicable legislation examples of
inspection methodologies and interventions the main tests in laboratories and in situ to
characterize the materials the main techniques in reparationreinforcement On this topic and
for example deepened in more detail considerations on the design with reinforcement with
FRPs
Palavras-chave
Patologias Diagnostico Inspeccedilatildeo Ensaios in situ Ensaios laboratoriais Reforccedilo Estruturas de
Betatildeo Armado
KEYWORDS
Pathology Diagnosis Inspection Testing situ Laboratory tests Reinforcement Concrete
Structures
vi
vii Tiago Pais Boto
Iacutendice
AGRADECIMENTOS iii
RESUMO iv
ABSTRACT v
IacuteNDICE DE FIGURAS 1
IacuteNDICE DE TABELAS 4
ACROacuteNIMOS 4
SIMBOLOGIA 6
1 INTRODUCcedilAtildeO 13
11 Enquadramento 13
12 Objetivos 14
13 Estrutura da dissertaccedilatildeo 15
2 Normas Regulamentaccedilatildeo e Documentaccedilatildeo teacutecnica 17
21 Normas europeias mais relevantes e que devem consultadas na realizaccedilatildeo de um
projeto de reabilitaccedilatildeo estrutural 17
22 Importacircncia da Norma EN NP 1504 em projetos de reforccediloreparaccedilatildeo 17
23 Os regulamentos publicados em Portugal na aacuterea do projeto estrutural 22
24 Por fim aconselha-se consulta da seguinte documentaccedilatildeo que apresenta
recomendaccedilotildees relevantes para na realizaccedilatildeo de um projeto de reabilitaccedilatildeo estrutural 22
3 Avaliaccedilatildeo e diagnoacutestico do estado de conservaccedilatildeo das estruturas de betatildeo armado 25
31 Introduccedilatildeo 25
32 Metodologia de inspeccedilatildeo 25
33 Ensaios in situ e Ensaios laboratoriais 26
331 Anaacutelise e monitorizaccedilatildeo de vibraccedilotildees em estruturas 26
332 Ensaios de ultrassons em betatildeo 27
333 Deteccedilatildeo de armaduras com recurso do pacoacutemetro 30
334 Deteccedilatildeo de corrosatildeo em armaduras por mediccedilatildeo dos potenciais eleacutetricos 32
335 Determinaccedilatildeo do teor de cloretos no betatildeo 33
336 Ensaio de aderecircncia por traccedilatildeo (pull-off) 35
337 Resistecircncia aacute compressatildeo com recurso ao escleroacutemetro do tipo Schmidt 36
338 Avaliaccedilatildeo da profundidade de carbonataccedilatildeo com indicador de fenolftaleiacutena 38
viii
339 Observaccedilatildeo boroscoacutepica de cavidades e fendas 40
3310 Mediccedilatildeo de deslocamentos em juntas e fendas com o alongacircmetro 41
3311 Determinaccedilatildeo da resistecircncia de betotildees a partir de provetes ciliacutendricos 42
3312 Mediccedilatildeo da espessura da seccedilatildeo atraveacutes de ensaios impacto-eco 44
4 Patologias em Estruturas de Betatildeo Armado 47
41 Introduccedilatildeo 47
42 Erros de projeto 48
43 Deficiente execuccedilatildeo 49
44 Erros de Exploraccedilatildeo Manutenccedilatildeo 49
441 Mecanismos Mecacircnicos 49
442 Mecanismos Quiacutemicos 52
443 Mecanismos Fiacutesicos 56
5 Reparaccedilatildeo e Reforccedilo de Estruturas de betatildeo armado 59
51 Enquadramento Geral de uma intervenccedilatildeo de reforccedilo 59
52 Aspetos teacutecnicos a considerar em situaccedilotildees de reparaccedilatildeo ou reforccedilo estrutural 59
53 Metodologias de intervenccedilatildeo 60
54 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de estruturas existentes 62
55 Caracterizaccedilatildeo do tipo de intervenccedilatildeo 65
56 Paracircmetros principais a considerar no dimensionamento do Reforccedilo 66
57 Mecanismos de transferecircncia de tensotildees de acordo com CEB Nordm162 68
571 Transferecircncia de tensotildees atraveacutes de compressatildeo direta betatildeo sobre betatildeo 68
572 Transferecircncia de tensotildees atraveacutes de adesatildeo betatildeobetatildeo 69
573 Transferecircncia de tensotildees atraveacutes de fricccedilatildeo betatildeobetatildeo 69
574 Transferecircncia de tensotildees de compressatildeo atraveacutes camadas de resina 70
575 Transferecircncia de forccedilas das armaduras de reforccedilo para armaduras de reforccedilo ou
armaduras existentes 72
58 Principais Teacutecnicas de reparaccedilatildeo e reforccedilo estrutural 73
581 Meacutetodos de proteccedilatildeoreparaccedilatildeo eletroquiacutemica 73
582 Reforccedilo de seccedilotildees com encamisamentocolagem de chapas metaacutelicas (EBR)
Externally bonded reinforcement 82
583 Reforccedilo de seccedilotildees com encamisamento de betatildeo armado 95
ix Tiago Pais Boto
584 Reforccedilo de estruturas em betatildeo com colagem de compoacutesitos FRP (Poliacutemeros
reforccedilados com fibras) 105
6 Exemplos de casos praacuteticos de reparaccedilatildeo e reforccedilo 113
61 Cais de carga geral do porto de Aveiro 113
62 Viaduto Duarte Pacheco 117
63 Reabilitaccedilatildeo da ponte cais da Trafaria 122
64 Reabilitaccedilatildeo da ponte de Arraacutebida 125
7 CONCLUSOtildeES E DESENVOLVIMENTOS FUTUROS 130
71 CONCLUSOtildeES 130
72 DESENVOLVIMENTOS FUTUROS 130
REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS 131
Anexo 1 141
8 Consideraccedilotildees gerais de reforccedilo com FRP agrave flexatildeo e corte em seccedilotildees retangulares de
acordo com ACI 440 e ACI 318 141
81 Reforccedilo agrave flexatildeo 143
811 Modos de ruina 143
812 Hipoacuteteses baacutesicas do dimensionamento 143
813 Criteacuterio de seguranccedila da resistecircncia agrave flexatildeo 144
814 Niacutevel de extensatildeo no FRP 144
815 Niacutevel de tensatildeo no FRP 145
816 Fator de reduccedilatildeo de ductilidade 146
817 Estados limites de serviccedilo 146
818 Aplicaccedilatildeo a seccedilotildees retangulares 147
819 Tensatildeo no accedilo para estados limites de utilizaccedilatildeo 150
8110 Tensatildeo no FRP para estados limites de utilizaccedilatildeo 152
8111 Fluxograma para verificaccedilatildeo da capacidade resistente da seccedilatildeo reforccedilada agrave flexatildeo
153
82 Reforccedilo ao esforccedilo transverso de uma viga ou pilar de betatildeo armado 155
821 Configuraccedilotildees geomeacutetricas de reforccedilo 155
822 Resistecircncia Nominal de corte 155
823 Valor de caacutelculo da contribuiccedilatildeo do FRP 156
824 Tensatildeo efetiva do FRP 157
x
825 Extensatildeo efetiva para configuraccedilatildeo de envolvimento total da seccedilatildeo com FRP 157
826 Extensatildeo efetiva para configuraccedilatildeo de envolvimento da seccedilatildeo com FRP em forma
de U e nas duas faces 158
827 Coeficiente de reduccedilatildeo ambiental 119914119942 159
1 Tiago Pais Boto
IacuteNDICE DE FIGURAS
Figura 1-1 Peso () da Reabilitaccedilatildeo Residencial na Produccedilatildeo Total da Construccedilatildeo para 14 paiacuteses da Europa
(AECOPS 2009) 14
Figura 2-1 Etapas de um processo de reparaccedilatildeoreforccedilo (Silva 2008) 21
Figura 3-1 Esquema do equipamento para registo de vibraccedilotildees (oz diagnostico2015) 27
Figura 3-2 Equipamento para ensaios de ultrassons no betatildeo (ATCP Physical Engineering) 28
Figura 3-3Ilustraccedilatildeo das trecircs metodologias para realizaccedilatildeo de ensaios ultrassons (ATCP Physical Engineering)
28
Figura 3-4 Pacoacutemetro (geotechpedia 2012) 31
Figura 3-5 Equipamento para mediccedilatildeo do teor de cloretos in situ (oz diagnostico 2015) 34
Figura 3-6 Esquematizaccedilatildeo do ensaio de aderecircncia por traccedilatildeo pull-off (oz diagnostico 2015) 36
Figura 3-7 Escleroacutemetro de Schmidt (Nabrande Wikipedia 2015) 37
Figura 3-8 Reaccedilatildeo da fenolftaleiacutena numa carote de betatildeo (oz diagnostico 2015) 39
Figura 3-9 Esquematizaccedilatildeo de um boroscoacutepio (oz diagnostico 2015) 40
Figura 3-10Alongacircmetro mecacircnico (oz diagnostico 2015) 41
Figura 3-11 Extraccedilatildeo de carote com localizaccedilatildeo preacutevia da malha de armaduras (oz diagnostico 2015) 43
Figura 3-12 Parte do equipamento para realizaccedilatildeo do ensaio (impacto-ecoimpact Echo instruments 2015) 44
Figura 4-1 Modelo de Tuutti evoluccedilatildeo dos niacuteveis de deterioraccedilatildeo ao longo da vida uacutetil de uma estrutura (Concrete
Institute of Australia 2015) 48
Figura 4-2Modelo simplificado do processo de corrosatildeo nas armaduras (ACosta1997) 54
Figura 4-3 Evoluccedilatildeo dos niacuteveis de concentraccedilatildeo de CO2 nos uacuteltimos 50 anos 55
Figura 5-1 Comportamento teoacuterico dos modelos de anaacutelise (Appleton Jamp Costa A 2011) 63
Figura 5-2 Tensatildeo de corte em funccedilatildeo da tensatildeo normal em superfiacutecie de betatildeo tratada com jacto de areia (CEB
Bulletin drsquoinformation nordm1621983) 70
Figura 5-3 Espessura da camada de resina e correspondente resistecircncia agrave traccedilatildeo (CEB Bulletin drsquoinformation
nordm162 1983) 71
Figura 5-4Tensatildeo de corte em funccedilatildeo do deslizamento para vaacuterias espessuras de chapa de accedilo coladas (CEB
Bulletin drsquoinformation nordm162 1983) 72
Figura 5-5 Transferecircncia de forccedilas atraveacutes das armaduras de reforccedilo (CED 2015) 72
Figura 5-6Esquema de proteccedilatildeo catoacutedica por corrente imposta com recurso a acircnodo inerte distribuiacutedo (adaptado
de G Kakuba 2005) 75
Figura 5-7Esquema de proteccedilatildeo catoacutedica por corrente imposta com recurso a acircnodos internos (adaptado de G
Kakuba 2005) 75
Figura 5-8 Esquema de proteccedilatildeo catoacutedica com recurso a acircnodos de sacrifiacutecio sem necessidade de fonte de corrente
contiacutenua (adaptado de G Kakuba 2005) 76
Figura 5-9Malha de titacircnio (Global Sources 2015) 77
Figura 5-10 Fita de malha de titacircnio (Chemical Newtech 2015) 77
Figura 5-11 Acircnodo de titacircnio ativado (Global Sources 2015) 78
2
Figura 5-12 Aplicaccedilatildeo de tinta orgacircnica condutora (CONREHAB Cathodic protection 2015) 78
Figura 5-13 Acircnodo enterrado de magneacutesio (AEGION 2015) 79
Figura 5-14Sistema de acircnodo adesivo de zinco (Jianhai Qiu 2002) 79
Figura 5-15Acircnodo de zinco envolvido em argamassa de elevada porosidade (CCASMI Corrosion Services
2015) 80
Figura 5-16Sistema de proteccedilatildeo catoacutedica com malha de zinco (FOSROC 2015) 80
Figura 5-17Aplicaccedilatildeo de metais por projeccedilatildeo em estrutura de betatildeo armado (Structural Technologies 2015) 81
Figura 5-18 Diagrama de Pourbaix para Fe-H2O a 25ordmC (SJSU2015) 81
Figura 5-19Reforccedilo com encamisamento metaacutelico eliacuteptico para seccedilotildees retangulares (Aboutaha RS et all 1999)
84
Figura 5-20 Dimensotildees recomendadas no reforccedilo agrave flexatildeo de uma viga em betatildeo armado (Gomes A Appleton
J1997) 84
Figura 5-21 Dimensotildees recomendadas no reforccedilo ao esforccedilo transverso de uma viga em betatildeo armado (Gomes
A Appleton J) 85
Figura 5-22 Deformaccedilatildeo de pilares devido agrave formaccedilatildeo de roacutetulas plaacutesticas ldquoph-plastic hingesrdquo (SCRIP academic
publisher 2015) 86
Figura 5-23Esquematizaccedilatildeo de um encamisamento metaacutelico (Chai Y H et al 1991) 86
Figura 5-24Seccedilatildeo de betatildeo confinada com anel e encamisamento metaacutelico (Attard M M Setunge S 1996) 87
Figura 5-25 Modelo de caacutelculo de pilares agrave flexatildeo composta (Gomes A Appleton J) 90
Figura 5-26 Modelo de caacutelculo agrave flexatildeo de vigas reforccediladas por colagem de chapas metaacutelicas (Gomes A
Appleton J) 91
Figura 5-27 Distribuiccedilatildeo plaacutestica das tensotildees de aderecircncia (Gomes A Appleton J) 93
Figura 5-28 Encamisamento de pilares com betatildeo armado (Santos 2008) 95
Figura 5-29Disposiccedilatildeo das armaduras mais utilizado no encamisamento de vigas (Gomes A Appleton J) 96
Figura 5-30 Disposiccedilatildeo das armaduras mais utilizado no encamisamento de pilares (Gomes A Appleton J)
97
Figura 5-31Espessura a betonar em funccedilatildeo do material e teacutecnica utilizada (Gomes A Appleton J) 97
Figura 5-32Modelo de caacutelculo agrave flexatildeo de vigas reforccediladas por encamisamento de betatildeo armado (Gomes A
Appleton J) 98
Figura 5-33 Modelo de caacutelculo para verificaccedilatildeo da ligaccedilatildeo betatildeo existentebetatildeo novo (Gomes A Appleton J)
99
Figura 5-34Pilar com encamisamento de betatildeo armado total (Aacutelvaro Sousa 2008) 102
Figura 5-35Modelo de caacutelculo dos esforccedilos resistentes agrave flexatildeo composta (Aacutelvaro Sousa 2008) 104
Figura 5-36 Compoacutesito de FRP (Formas Preacute-Fabricada e Curada ldquoin siturdquo) (LJuvandes et all 2007) 106
Figura 5-37 Comportamento agrave traccedilatildeo de fibras e metais (ACI 440R-96 1996) 107
Figura 5-38 Aplicaccedilatildeo do sistema FRP (adaptado de BASF 2007) 110
Figura 5-39Fatores condicionantes para a durabilidade dos FRPrsquos 110
Figura 6-1 Vista do Cais de Carga do porto de Aveiro (LOURENCcedilO Z 2007) 113
3 Tiago Pais Boto
Figura 6-2 Corte da viga frontal com a ilustraccedilatildeo das diferentes zonas anoacutedicas do sistema de proteccedilatildeo catoacutedica
(LOURENCcedilO Z 2007) 114
Figura 6-3 Instalaccedilatildeo das fitas de malha de TiMMO (LOURENCcedilO Z 2007) 115
Figura 6-4 Unidade Central de controlo e monitorizaccedilatildeo (LOURENCcedilO Z 2007) 115
Figura 6-5 Meacutedia dos valores do decrescimento do potencial (72 h) em funccedilatildeo da densidade de corrente
(LOURENCcedilO Z 2007) 117
Figura 6-6 Vista geral viaduto Duarte Pacheco (httpwwwpanoramiocom 2014) 117
Figura 6-7 Alccedilado do Viaduto Duarte Pacheco (APPLETON J et al 2004) 118
Figura 6-8 Fendilhaccedilatildeo das reaccedilotildees alcali-siacutelica no betatildeo nas vigas do tabuleiro (APPLETON J et al 2004)119
Figura 6-9 Fendilhaccedilatildeo em pilar e trabalho de injeccedilatildeo (APPLETON J et al 2004) 120
Figura 6-10 Reabilitaccedilatildeo de apoios moveis (APPLETON J et al 2004) 120
Figura 6-11 Substituiccedilatildeo de apoios moacuteveis bloqueados e deformados (APPLETON J et al 2004) 120
Figura 6-12Reforccedilo com laminados de fibra de carbono (APPLETON J et al 2004) 121
Figura 6-13Reconstruccedilatildeo das lajes consola e dos passeios (APPLETON J et al 2004) 121
Figura 6-14Vista geral do viaduto Duarte Pacheco apoacutes intervenccedilatildeo (APPLETON J et al 2004) 122
Figura 6-15 Ponte Cais da Trafaria (a2p estudos e projetos 2004) 122
Figura 6-16 Estado de degradaccedilatildeo da estrutura (a2p estudos e projetos 2004) 123
Figura 6-17 Intervenccedilotildees nas vigas da ponte cais da Trafaria (a2p estudos e projetos 2004) 124
Figura 6-18 Vista geral Ponte da Arraacutebida (Gaiurb 2015) 125
Figura 6-19 Ilustraccedilatildeo do mapeamento das Patologias (APPLETON J et al 2002) 126
Figura 6-20 Localizaccedilatildeo das zonas ensaiadas (APPLETON J et al 2002) 127
Figura 6-21 Corrosatildeo das armaduras (APPLETON J et al 2002) 128
Figura 8-1 Fator de reduccedilatildeo do momento resistente em funccedilatildeo da extensatildeo do accedilo (adaptado por Joaquim barros
et al) 146
Figura 8-2Distribuiccedilatildeo de extensotildees e de tensotildees na verificaccedilatildeo aos estados limites uacuteltimos (nas equaccedilotildees h foi
substituiacutedo por 119889119891) (adaptado por Joaquim barros et al) 148
Figura 8-3 Distribuiccedilatildeo de tensotildees e extensotildees na verificaccedilatildeo dos estados limites de utilizaccedilatildeo (adaptado por
Joaquim barros et al) 152
Figura 8-4Diagrama para verificaccedilatildeo aos ELU em reforccedilo de seccedilotildees em betatildeo armado com FRP (adaptado de
Joaquim barros et al) 154
Figura 8-5Configuraccedilotildees geomeacutetricas do reforccedilo ao corte com FRP (ACI 4402R-08) 155
Figura 8-6Valores correspondentes ao coeficiente 120595119891 (adaptaccedilatildeo de Joaquim barros et al) 156
Figura 8-7Identificaccedilatildeo dos paracircmetros intervenientes na formulaccedilatildeo do reforccedilo com FRP (ACI 4402R) 157
4
IacuteNDICE DE TABELAS
Tabela 2-1 Organizaccedilatildeo da Norma EN NP 1504 18
Tabela 3-1 Qualidade do betatildeo em funccedilatildeo da velocidade de propagaccedilatildeo dos ultrassons (Japanese Society of
Construction) 30
Tabela 3-2Risco de corrosatildeo ativa em funccedilatildeo do niacutevel de potencial 33
Tabela 4-1 Caracteriacutesticas do betatildeo em funccedilatildeo da temperatura (Adaptado de Rosso (1975) Neville (1923) 51
Tabela 5-1 Aspetos teacutecnicos a considerar para situaccedilotildees de reparaccedilatildeo e reforccedilo (Joseacute Vasconcelos Paiva et all
LNEC 2006) 60
Tabela 5-2Metodologia a seguir para projeto de reparaccedilatildeoreforccedilo (ACI Committee 364 1999) 61
Tabela 5-3 Coeficiente 120593119877 para danos provocados por sismos (CEB 1983) 64
Tabela 5-4 Coeficiente 120593119877 para danos provocados por incecircndios (CEB 1983) 64
Tabela 5-5 Coeficiente 120593119877 para danos provocados pela corrosatildeo (CEB 1983) 65
Tabela 5-6Relaccedilatildeo entre Coeficiente de Capacidade e Grau de Intervenccedilatildeo 66
Tabela 5-7 Coeficientes de minoraccedilatildeo (120574prime119862) para betatildeo cofrado em obra (CEB 1983) 66
Tabela 5-8 Coeficientes de minoraccedilatildeo (120574prime119862) para betatildeo projetado (CEB 1983) 66
Tabela 5-9 Coeficientes de minoraccedilatildeo (120574prime119878) para Accedilo (CEB 1983) 67
Tabela 5-10Forccedila de Adesatildeo consoante a interface de ligaccedilatildeo 69
Tabela 5-11 Seacuterie galvacircnica dos materiais 74
Tabela 5-12Propriedades das Principais Fibras (Manoochehr Zoghi 2014) 108
Tabela 5-13 Principais vantagens e desvantagens das fibras FRP (Aacutelvaro Sousa 2008) 112
Tabela 6-1 Resultados obtidos durante dois ciclos de polarizaccedilatildeo despolarizaccedilatildeo (LOURENCcedilO Z 2007) 116
Tabela 6-2 Meacutedia dos valores de decrescimento de potencial obtido em cada zona e em cada ciclo de polarizaccedilatildeo
(LOURENCcedilO Z 2007) 116
Tabela 0-1Valores de coeficiente de minoraccedilatildeo 119862119864 142
Tabela 8-2 Limite de tensatildeo no FRP para carregamentos de longa duraccedilatildeo e accedilotildees ciacuteclicas 147
ACROacuteNIMOS
A - Fibra de Aramida
ACI ndash American Concrete Institute
AECOPS - Associaccedilatildeo de Empresas de Construccedilatildeo Obras Publicas e Serviccedilos
AFRP ndash Aramid Fiber Reinforced Polymer Poliacutemero reforccedilado com fibras de aramida
ASCE ndash American society of civil engineering
ASTM ndash American Society for Testing and Materials
A-HM ndash Fibras de Aramida de elevado moacutedulo de elasticidade
5 Tiago Pais Boto
A-IM ndash Fibras de Aramida de moacutedulo de elasticidade intermeacutedio
BRI ndash Building Research Institute
C - Fibra de carbono
CE ndash Marcaccedilatildeo de no Espaccedilo Econoacutemico Europeu
CFRP ndash Carbon Fiber Reinforced Polymer Poliacutemero reforccedilado com fibras de carbono
CEN - Comiteacute Europeu de Normalizaccedilatildeo
CEB ndash Comiteacute Europeacuteen du Beacuteton
CONREPNET - Thematic network on performance based rehabilitation of reinforced concrete
structures
CPF - Controlo de produccedilatildeo de faacutebrica
CNR ndash Consiglio Nazionale delle Ricerche
C-HM ndash Fibras de Carbono de elevado moacutedulo de elasticidade
C-HS ndash Fibras de Carbono de elevada resistecircncia
DEF ndash Delayed Ettringite Formation
DSC ndash Differential Scanning Calorimetry
DMTA ndash Dynamic Mechanical Thermal Analysis
FRP ndash Fiber Reinforced Polymer
G - Fibra de vidro
GFRP ndash Glass Fiber Reinforced Polymer Poliacutemero reforccedilado com fibras de vidro
G-S ndash Fibras de Vidro de elevada resistecircncia
G-AR ndash Fibras de Vidro de resistecircncia meacutedia
G-E ndash Fibras de Vidro com propriedades similares a G-AR mas de densidade inferior
IBC ndash International Existing Building Code
JCI ndash Japan Concrete Institute
JCSS ndash Joint Committee on Structural Safety
K - Fibra de Kevlar
LNEC ndash Laboratoacuterio Nacional de Engenharia Civil
NACE ndash National Association of Corrosion Engineers
RBA ndash Regulamento do Betatildeo Armado
REBA ndash Regulamento de Estruturas de Betatildeo Armado
REBAP ndash Regulamento de Estruturas de Betatildeo Armado e Preacute-Esforccedilado
RSA ndash Regulamento de Seguranccedila e Accedilotildees para Estruturas de Edifiacutecios e Pontes
6
SIMBOLOGIA
Maiuacutesculas Latinas
AgCl ndash Cloreto de prata
119860119904119890119902
ndash Aacuterea de armadura equivalente
119860119904119894 ndash Aacuterea da armadura existente
119860119904119903 ndash Aacuterea da armadura de reforccedilo
119860119888119894 ndash Aacuterea do betatildeo existente
119860119888119903 ndash Aacuterea do betatildeo de reforccedilo
119860119888119888119903 ndash Aacuterea do betatildeo de recobrimento que natildeo se considera confinado
119860119904119903 ndash Aacuterea da armadura de reforccedilo
119860119904119908119894 ndash Aacuterea da armadura de esforccedilo transverso inicial por metro
119860119904 ndash Aacuterea da armadura convencional de traccedilatildeo
119860119891 ndash Aacuterea de FRP
119860119891119907 ndash Aacuterea de reforccedilo de FRP ao corte
119860119887 ndash Aacuterea da seccedilatildeo das armaduras longitudinais
119860119904119895 ndash Aacuterea estimada dos aneacuteis de accedilo
CaCO3 ndash Carbonato de Caacutelcio
Ca(HCO3)2 ndash Bicarbonato de Caacutelcio
Ca(OH)2 ndash Hidroacutexido de Caacutelcio
CaO ndash Oacutexido de Caacutelcio
CL- ndash Cloro
Ca+ ndash Caacutelcio
CO2 ndash Dioacutexido de Carbono
119862119864 ndash Coeficiente de reduccedilatildeo da accedilatildeo do meio ambiente
C1 ndash Concentraccedilatildeo de CO2 no exterior [gm3]
C2 ndashConcentraccedilatildeo de CO2 na frente de carbonataccedilatildeo [gm3]
119863119895 ndash Diacircmetro externo do encamisamento
D ndash Coeficiente de difusatildeo do CO2 no betatildeo [m2s]
E ndash Moacutedulo de Elasticidade
7 Tiago Pais Boto
119864119904119895 ndash Moacutedulo de elasticidade do accedilo de encamisamento
119864ƒ ndash Moacutedulo de elasticidade do FRP
119865119887 ndash Forccedila de corte resistente de uma bucha metaacutelica
119865119890 ndash Ferro
119865119910119904119895 ndash Tensatildeo de cedecircncia do accedilo de encamisamento
119865119904119889 ndash Forccedila de traccedilatildeo de reforccedilo
H2O ndash Aacutegua
L ndash Comprimento da Ligaccedilatildeo
119871119870 ndash Comprimento da chapa metaacutelica
119871119890 ndash Comprimento de colagem efetivo do FRP
K ndash Coeficiente de carbonataccedilatildeo [m s-05]
K ndash Potaacutessio
119870119868119899119894119888119894119886119897 ndash Caracteriacutesticas iniciais de rigidez
119870119903119890119904119894119889119906119886119897 ndash Caracteriacutesticas residuais de rigidez
K2O ndash Oacutexido de Potaacutessio
Mg ndash Magneacutesio
119872119877119889 ndash Momento resistente da seccedilatildeo reforccedilada
119872119899 ndash Momento fletor resistente de caacutelculo
119872119906 ndash Momento fletor solicitante da combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel Nmm
119872119904 ndash Momento no momento elaacutestico do elemento
119872119877119863 ndash Momento resistente
119873119877119889119891119894119899119886119897
ndash Esforccedilo axial resistente afetado pelo coeficiente de monolitismo
119873119877119889 ndash Esforccedilo axial resistente
119873119904119889 ndash Esforccedilo axial atuante
Na2O ndash Oacutexido de Soacutedio
Na ndash Soacutedio
119877119899 ndash Resistecircncia nominal de um elemento estrutural
119877119899120579 ndash Resistecircncia nominal de um elemento estrutural submetido a temperaturas elevadas
119877119889 ndash Valor de caacutelculo do esforccedilo resistente da estrutura
119877prime119889 ndash Esforccedilo de caacutelculo residual resistente
8
119877119868119899119894119888119894119886119897 ndash Caracteriacutesticas iniciais de resistecircncia
119877119903119890119904119894119889119906119886119897 ndash Caracteriacutesticas residuais de resistecircncia
119877119903 ndash Resistecircncia da estrutura apoacutes reforccedilo
119877119894 ndash Resistecircncia da estrutura supondo que eacute nova
119878119904119895 ndash Espaccedilamento igual agrave unidade
119878prime119889 ndash Esforccedilo de caacutelculo atuante
SO4 ndash Sulfato
119878 ndash Espaccedilamento dos varotildees de accedilo
S ndash Forccedila
119878119889 ndash Valor de caacutelculo atuante na estrutura
Tc ndash Temperatura Criacutetica
Tg ndash Temperatura de transiccedilatildeo viacutetrea
T95 ndash Temperatura Caracteriacutestica
119881119906 ndash Resistecircncia do pilar ao esforccedilo transverso
119881119888 ndash Resistecircncia do betatildeo ao corte
119881119904 ndash Resistecircncia das armaduras ao corte
119881119899 ndash Resistecircncia ao corte da contribuiccedilatildeo das cargas verticais
119881119904119895 = Resistecircncia miacutenima necessaacuteria ao corte do encamisamento de accedilo
1198810 ndash Forccedila de corte induzida pela capacidade de flexatildeo maacutexima provaacutevel da roacutetula plaacutestica
119881119904119889 ndash Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119881119877119889119898119886119909 ndash Esforccedilo transverso maacuteximo
V ndash Velocidade de propagaccedilatildeo do impulso ultra-soacutenico do betatildeo
119881119877119889119898119886119909 ndash Esforccedilo transverso maacuteximo
119881119904119889 ndash Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119881119889 ndash Velocidade do som pelo meacutetodo direto
119881119894 ndash Velocidade do som pelo meacutetodo indireto
119881119901 ndash Velocidade ultrassoacutenica (Kms)
119882 ndash Watt unidade de medida de potecircncia eleacutetrica no sistema internacional de unidades
119882119860119875 ndash Accedilotildees permanentes
119882119878119900119887 ndash Accedilotildees da sobrecarga
119885119890119902 ndash Braccedilo equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
9 Tiago Pais Boto
119885119894 ndash Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
119885119903 ndash Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura de reforccedilo
Minuacutesculas Latinas
a ndash Quantidade necessaacuteria para carbonatar uma unidade de volume de betatildeo [gm3]
119887 ndash Largura da chapa metaacutelica
119887119903 ndash Largura da seccedilatildeo de betatildeo reforccedilada
119887119894 ndash Largura da seccedilatildeo de betatildeo da viga inicial
119887119903 ndash Largura da seccedilatildeo de betatildeo reforccedilada
119887119896 ndash Largura da seccedilatildeo retangular de betatildeo
c ndash Distancia da fibra mais comprimida ao eixo neutro
119889119890119902 ndash Altura uacutetil equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
119889119903 ndash Altura uacutetil da seccedilatildeo reforccedilada relativamente agrave armadura de reforccedilo
119889119894 ndash Altura uacutetil da seccedilatildeo reforccedilada relativamente agrave armadura existente
119889119904 ndash Distancia entre a fibra do betatildeo mais comprimida e o centro geomeacutetrico da armadura de
traccedilatildeo
119889119891 ndash Altura total do elemento de betatildeo armado
119889119891119907 ndash Altura uacutetil do reforccedilo de FRP
119889119904119895 ndash Espessura da placa de encamisamento metaacutelico
119891119888 ndash Resistecircncia do betatildeo agrave compressatildeo
119891119888119889 ndash Valor de caacutelculo da resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
119891119891119890 ndash Tensatildeo de traccedilatildeo efetiva no FRP
119891119897 ndash Tensatildeo maacutexima de confinamento do encamisamento de accedilo
119891119910119895 ndash Tensatildeo limite de proporcionalidade do accedilo
119891prime119888119888 ndash Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo confinado
119891prime119888 ndash Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo natildeo confinado
119891prime119897 ndash Tensatildeo maacutexima de confinamento do encamisamento de accedilo
119891119910 ndash Tensatildeo de cedecircncia das armaduras longitudinais
119891119904119910119889119894 ndash Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura existente
119891119904119910119889119903 ndash Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
10
119891119904119910119889119894 ndash Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura existente
119891119888119905119898 ndash Resistecircncia meacutedia agrave traccedilatildeo do betatildeo
ƒ119891119906 ndash Resistecircncia uacuteltima de caacutelculo do FRP
119891119888119889119888119891 ndash Valor de caacutelculo corrigido da resistecircncia aacute compressatildeo do betatildeo
ƒ119891119906lowast ndash Resistecircncia uacuteltima do FRP segundo o fabricante
119891119891119890 ndash Tensatildeo efetiva no FRP niacutevel alcanccedilado na rotura da seccedilatildeo
119891119904119904 ndash Tensatildeo para o accedilo natildeo preacute-esforccedilado para estados limites de utilizaccedilatildeo
119891119904119910 ndash Tensatildeo de cedecircncia para o accedilo natildeo preacute-esforccedilado
119891119888119904 ndash Resistecircncia de compressatildeo do betatildeo para estados limites de utilizaccedilatildeo
119891119904 ndash Tensatildeo de traccedilatildeo no accedilo
119891119891119904 ndash Tensatildeo no FRP causado pelo momento no regime elaacutestico do elemento de betatildeo armado
119896 ndash Razatildeo entre a profundidade do eixo neutro e a profundidade medida no mesmo lado do
eixo neutro
119896119907 ndash Coeficiente de reduccedilatildeo de aderecircncia
1198961 ndash Coeficiente que tem em conta a resistecircncia do betatildeo
1198962 ndash Fator que tem em conta a configuraccedilatildeo do reforccedilo
119897119904 ndash Comprimento de emenda dos varotildees
mV ndash milivolt (Volt eacute a unidade de tensatildeo eleacutetrica ou diferenccedila de potencial eleacutetrico)
119899 ndash Nuacutemero de buchas colocadas no comprimento L2
119899119891 ndash Nuacutemero de camadas de FRP
119901 ndash Diacircmetro equivalente do betatildeo fissurado em torno da armadura longitudinal
119904119891 ndash Espaccedilamento do FRP na direccedilatildeo do eixo da viga
t ndash Tempo [s]
119905119895 ndash Espessura do encamisamento
119905119891 ndash Espessura de cada camada de FRP
119908119891 ndash Largura por unidade de FRP
χ ndash Profundidade de carbonataccedilatildeo [m]
Maiuacutesculas Gregas
ΔL ndash Variaccedilatildeo de Comprimento
11 Tiago Pais Boto
empty ndash Coeficiente de ductilidade
120579 ndash Angulo das bielas do betatildeo
Φ ndash Coeficiente de capacidade
Minuacutesculas Gregas
120572119888119908 ndash Fator que tem em conta o estado de tensatildeo na biela comprimida
120573 ndash Orientaccedilatildeo das fibras de FRP
1205731 ndash Factor de transformaccedilatildeo do diagrama de tensotildees podendo assumir-se 08
120574119888 ndash Coeficiente de minoraccedilatildeo das propriedades resistentes do betatildeo em estruturas novas
120574119899119877 ndash Coeficiente de monolitismo para a flexatildeo ( 120574119899119877 = 09 valor sugerido por Eurocoacutedio 8
parte14)
120574119899119881 ndash Coeficiente de monolitismo para a esforccedilo transverso ( 120574119899119881 = 08 valor sugerido por
Eurocoacutedio 8 parte14)
120574prime119862 ndash Coeficiente de minoraccedilatildeo para betatildeo projetado e cofrado em obra
120574prime119904 ndash Coeficiente de minoraccedilatildeo para accedilo
120574119899119877 ndash Coeficiente de monolitismo
1205741 e 1205731 ndash Coeficientes Multiplicadores de 119891119888 para determinar a tensatildeo equivalente do betatildeo agrave
compressatildeo
120574119892 ndash Coeficiente de majoraccedilatildeo de accedilotildees permanentes em estruturas novas
120574prime119902 ndash Coeficiente de majoraccedilatildeo de accedilotildees variaacuteveis em estruturas existentes
120574119902 ndash Coeficiente de majoraccedilatildeo de accedilotildees permanentes em estruturas existentes
δ ndash Deformaccedilatildeo
120576119891119906 ndash Extensatildeo uacuteltima de caacutelculo do FRP
120576119891119906lowast ndash Extensatildeo uacuteltima do FRP segundo o fabricante
120576119891119889 ndash Valor de caacutelculo da extensatildeo de rotura do FRP
120576119891119890 ndash Extensatildeo efetiva do FRP
120576119888119906 ndash Extensatildeo maacutexima admitida no betatildeo comprimido
120576119887119894 ndash Extensatildeo do betatildeo no substrato (betatildeo de recobrimento) no momento de instalaccedilatildeo do FRP
120576119904 ndash Extensatildeo nas armaduras
120576119887119894 ndash Extensatildeo do betatildeo (betatildeo de recobrimento) no momento de instalaccedilatildeo do FRP
120576119904119910 ndash Extensatildeo nas armaduras correspondente aacute tensatildeo de cedecircncia
12
120576119891 ndash Extensatildeo no FRP
ξ ndash Fator de Correccedilatildeo (depende da compactaccedilatildeo da fluidez e das adiccedilotildees presentes no betatildeo)
120588119904 ndash Percentagem de reforccedilo da armadura convencional
120588119891 ndash Percentagem de reforccedilo de FRP
120590119878119889 ndash Tensatildeo normal aplicada
120590119877119889 ndash Tensatildeo normal resistente
120590119873 ndash Tensatildeo Normal
120591119878119889 ndash Tensatildeo de corte aplicada
120591119877119889 ndash Tensatildeo de corte resistente
120591119877 ndash Tensatildeo de Corte
1205911 ndash Tensatildeo tangencial na seccedilatildeo do betatildeo existente
1205912 ndash Tensatildeo tangencial na seccedilatildeo do betatildeo novo e o betatildeo existente
120591119898aacute119909 ndash Tensatildeo tangencial limite
120591119904119889 ndash Tensatildeo de aderecircncia resistente accediloresinabetatildeo
ϕ ndash Fator de reduccedilatildeo de resistecircncia ACI 318-05 (ϕ = 085)
120593119877 ndash Coeficiente empiacuterico para reduccedilatildeo de resistecircncia
120593119870 ndash Coeficiente empiacuterico para reduccedilatildeo de rigidez
micro ndash Coeficiente de Fricccedilatildeo
1205921 ndash Fator redutor da tensatildeo de compressatildeo do betatildeo fendilhado
120595119891 ndash Coeficiente de minoraccedilatildeo da resistecircncia do FRP na flexatildeo pode assumir-se 085
13 Tiago Pais Boto
1 INTRODUCcedilAtildeO
11 Enquadramento
ldquoO betatildeo armado surge como elemento primordial nas construccedilotildees em Portugal logo
apoacutes o iniacutecio da produccedilatildeo em 1894 de cimento Portland na Faacutebrica de Cimento Tejo em
Alhandra A construccedilatildeo da Igreja de Nordf Srordf de Faacutetima em 1938 nas Avenidas Novas marcou
o iniacutecio do atual domiacutenio do betatildeo armado nos nossos haacutebitos construtivosrdquo (Coias 2006)
O betatildeo eacute um material heterogeacuteneo caracterizado pela estrutura porosa constituiacutedo
essencialmente por cimento agregados brita areia aacutegua e nalguns betotildees por adjuvantes e
adiccedilotildees tais como siacutelicas de fumo cinzas volantes e escoacuterias Como o betatildeo eacute um material que
pode apresentar uma boa trabalhabilidade no estado fresco e uma elevada resistecircncia mecacircnica
(resistecircncia agrave compressatildeo) foi utilizado exaustivamente na construccedilatildeo
A durabilidade do betatildeo eacute influenciada pela sua composiccedilatildeo (razatildeo aacutegua-cimento
quantidade miacutenima e tipo de cimento) recobrimento das armaduras fendilhacatildeo processo de
cura entre outros factores As propriedades do betatildeo vatildeo-se alterando ao longo do tempo por
isso a anaacutelise de uma estrutura de betatildeo jaacute construiacuteda deve ser diferentes adaptada
comparativamente com uma a anaacutelise de betatildeo armado nova Portanto todas as estruturas de
betatildeo armado devem ser um alvo de uma atenccedilatildeo especial tanto na sua execuccedilatildeo como durante
as fases de intervenccedilatildeo durante o seu periacuteodo de vida uacutetil
ldquoEntende-se por reparaccedilatildeo todas as accedilotildees que visam repor os niacuteveis de desempenho da
estrutura para os padrotildees inicialmente previstos ou que visam corrigir e prevenir os efeitos da
degradaccedilatildeo da estrutura Uma intervenccedilatildeo de reforccedilo define-se como uma Acatildeo que incide
sobre o comportamento da estrutura visando o aumento da resistecircncia eou ductilidade dos seus
elementos melhorando assim o desempenho da estrutura relativamente ao seu estado inicialrdquo
(Rodrigues 2005)
Para tomar a decisatildeo de reforccedilar ou reparar um a estrutura eacute absolutamente necessaacuterio efetuar
um estudo preacutevio da estrutura jaacute existente onde satildeo necessaacuterias observaccedilotildees in situ que na
maioria das vezes satildeo complementadas com a realizaccedilatildeo de ensaios O historial da estrutura
tambeacutem tem que ser analisado fatores como redistribuiccedilatildeo de cargas carregamentos sucessivos
eou excessivos efeitos de retraccedilatildeo e fluecircncia satildeo condicionantes importantes que devem ser
conhecidos para que a intervenccedilatildeo de reparaccedilatildeo ou reforccedilo seja bem-sucedida Geralmente a
decisatildeo de reparar ou reforccedilar uma estrutura depende do resultado da inspeccedilatildeo agrave estrutura
existente e da anaacutelise da relaccedilatildeo custobenefiacutecio (Rodriguez 1991)
A reparaccedilatildeo e reforccedilo estrutural do patrimoacutenio construiacutedo dependendo do grau e
extensatildeo das intervenccedilotildees tecircm implicaccedilotildees de ordem arquitetoacutenica estrutural econoacutemica
histoacuterica e social pelo que todos os aspetos deveratildeo ter tido em conta (LNEC Pompeu 2008)
14
De acordo com o trabalho de JAVieitez e JLRamirez (1984) os principais fatores que
levam agrave necessidade de reparaccedilatildeo e reforccedilo satildeo a existecircncia de erros de projeto presentes em
515 dos casos e os agentes agressivos de degradaccedilatildeo satildeo a razatildeo para 31 das situaccedilotildees
Em relaccedilatildeo aos defeitos de execuccedilatildeo estes estatildeo presentes em cerca de 385 dos casos mas
apenas 187 eacute que conduzem a intervenccedilotildees Os defeitos na qualidade dos materiais aparecem
em 162 dos casos Por fim o mau uso ou falta de manutenccedilatildeo das estruturas justificam 134
das intervenccedilotildees e as causas naturais excecionais justificam apenas 4 Os resultados
apresentados satildeo referentes a Espanha mas satildeo substancialmente parecidos com estatiacutesticas nos
restantes paiacuteses europeus
Segundo o relatoacuterio da AECOPS Portugal ainda tem grande carecircncia no peso da
reabilitaccedilatildeo em funccedilatildeo da produccedilatildeo total da construccedilatildeo com cerca de 7 O paiacutes que lidera o
volume de produccedilatildeo no sector da reabilitaccedilatildeo eacute a Alemanha com cerca de 33 seguindo-se a
Itaacutelia com 29 e a Finlacircndia com 26
Figura 1-1 Peso () da Reabilitaccedilatildeo Residencial na Produccedilatildeo Total da Construccedilatildeo para 14
paiacuteses da Europa (AECOPS 2009)
Existem hoje vaacuterias teacutecnicas de reparaccedilatildeo e reforccedilo de estruturas de betatildeo armado umas
com mais aplicaccedilatildeo que outras mas que partilham o objetivo comum de aumentar a
durabilidade e a capacidade resistente da construccedilatildeo Seja qual for a teacutecnica escolhida todas
devem seguir um conjunto de consideraccedilotildees recomendaccedilotildees Neste tipo de intervenccedilotildees
necessaacuterio natildeo soacute conhecer bem a teacutecnica de reforccedilo ou reparaccedilatildeo mas tambeacutem as
caracteriacutesticas dos materiais empregues e garantir que a sua aplicaccedilatildeo eacute a mais correta
12 Objetivos
O trabalho desenvolvido nesta dissertaccedilatildeo tem como principal objetivo sistematizar a
informaccedilatildeo de um projeto de reforccediloreparaccedilatildeo em estruturas de betatildeo armado A presente
compilaccedilatildeo bibliograacutefica refere um conjunto de estrateacutegias que os intervenientes na elaboraccedilatildeo
de um projeto de reforccedilo em estruturas de betatildeo armado podem consultar e assim enriquecer
15 Tiago Pais Boto
os conhecimentos necessaacuterios na elaboraccedilatildeo deste Como objetivo mais especiacutefico procurou-se
com este documento contribuir para o esclarecimento dos seguintes toacutepicos
Qual a regulamentaccedilatildeo aplicaacutevel normas e boletins teacutecnicos (neste assunto dar-se-aacute
grande relevacircncia agrave Norma EN NP 1504)
Breve descriccedilatildeo das metodologias de inspeccedilatildeo caracterizaccedilatildeo das propriedades dos
materiais atraveacutes de ensaios laboratoriais e em situ
Identificaccedilatildeo dos principais erros de exploraccedilatildeo e manutenccedilatildeo que estatildeo associados agraves
patologias em estruturas de betatildeo armado
Apresentaccedilatildeo das principais teacutecnicas de reparaccedilatildeoreforccedilo com especial enfase na
utilizaccedilatildeo de FRPacutes
Introduccedilatildeo do mecanismo de transferecircncia de tensotildees ao abrigo do CEB boletim nordm162
e descriccedilatildeo geral da metodologia em caso de reforccedilo estrutural
Consideraccedilotildees gerais sobre o dimensionamento do reforccedilo agrave flexatildeo e ao corte de seccedilotildees
retangulares em betatildeo armado
13 Estrutura da dissertaccedilatildeo
A estrutura desta dissertaccedilatildeo estaacute organizada em seis capiacutetulos incluindo a introduccedilatildeo
conclusotildees e desenvolvimentos futuros as referecircncias bibliograacuteficas e um anexo Segue-se a
descriccedilatildeo de cada capiacutetulo abrangendo os objetivos gerais pretendidos
No Capitulo 1 onde se encontra a introduccedilatildeo procurou-se dar a conhecer a importacircncia
do betatildeo como material na engenharia civil expondo o porquecirc da necessidade em reparar e
reforccedilar as estruturas de betatildeo armado
No Capitulo 2 descreve-se de forma sucinta e atualizada as Normas Regulamentaccedilatildeo
e documentaccedilatildeo teacutecnica que abrange uma intervenccedilatildeo de reparaccedilatildeo e reforccedilo em estruturas de
betatildeo armado dando especial enfase e descriccedilatildeo agrave norma EN NP 1504
O Capitulo 3 reporta a avaliaccedilatildeo e diagnoacutestico do estado de conservaccedilatildeo das estruturas
de betatildeo armado sugerindo uma possiacutevel metodologia de inspeccedilatildeo Satildeo descritos vaacuterios ensaios
in situ e em laboratoacuterio detalhando os mais utilizados e aqueles que melhor ajudam a
caracterizar as propriedades mecacircnicas dos materiais assim como o estado de conservaccedilatildeo da
estrutura
Apresentam-se no Capitulo 4 as causas das patologias mais comuns nas estruturas
nomeadamente os erros de projeto e as causas dos principais erros cometidos no processo de
execuccedilatildeo Satildeo ainda indicados os mecanismos mecacircnicos quiacutemicos e fiacutesicos de deterioraccedilatildeo
das estruturas de betatildeo armado
O Capitulo 5 reporta um dos principais capiacutetulos da dissertaccedilatildeo as teacutecnicas de reparaccedilatildeo
e reforccedilo de estruturas em betatildeo armado Comeccedilando com uma breve introduccedilatildeo e depois
passando para os aspetos teacutecnicos que devem ser tidos em consideraccedilatildeo no projeto de
intervenccedilatildeo numa estruturas de betatildeo armado Descreve-se ainda uma possiacutevel metodologia de
16
intervenccedilatildeo sugerida pelo ACI Committee 364 onde os seguintes itens satildeo abordados breve
caracterizaccedilatildeo do tipo de intervenccedilatildeo verificaccedilatildeo da seguranccedila das estruturas existentes e
paracircmetros principais no dimensionamento de reforccedilo No reforccedilo estrutural eacute fundamental
compreender o mecanismo de transferecircncia de tensotildees Neste capiacutetulo satildeo descritos
minuciosamente cinco mecanismos de transferecircncia de tensotildees de acordo com o boletim nordm162
do CEB
Jaacute no capiacutetulo 6 capiacutetulo apresenta-se 4 exemplos de casos reais de reparaccedilatildeo e reforccedilo
em estruturas de betatildeo armado expondo as patologias o procedimento adotado material
utilizado recomendaccedilotildees dimensionamento etc
As conclusotildees finais acerca de toda a abordagem feita na temaacutetica de reparaccedilotildees e reforccedilo
em estruturas de betatildeo armado assim como a sugestatildeo dos desenvolvimentos futuros
encontram-se no Capitulo 7
A dissertaccedilatildeo termina com as referecircncias bibliograacuteficas que serviram de suporte na
concretizaccedilatildeo da mesma
Na seccedilatildeo de anexo seguindo o ACI 440 e o ACI 318 satildeo descritas consideraccedilotildees gerais
acerca do criteacuterio de dimensionamento de reforccedilo agrave flexatildeo e ao esforccedilo transverso com recurso
a FRPacutes para secccedilotildees retangulares
17 Tiago Pais Boto
2 Normas Regulamentaccedilatildeo e Documentaccedilatildeo teacutecnica
A facilidade de acesso e partilha de informaccedilatildeo teacutecnica eacute cada vez maior e o trabalho
de investigaccedilatildeo cientiacutefica realizado nos uacuteltimos anos conduziu a um vasto leque de informaccedilatildeo
na temaacutetica da reparaccedilatildeoreforccedilo de estruturas de betatildeo armado
Agrave semelhanccedila de um projeto de uma estrutura nova de betatildeo armado a realizaccedilatildeo de um
projeto de reparaccedilatildeo ou reforccedilo em estruturas de betatildeo armado existentes deve ter em
consideraccedilatildeo a regulamentaccedilatildeo nacional coacutedigos europeus em vigor Na falta de
regulamentaccedilatildeo nacional ou em complemento desta deve-se recorrer a regulamentos normas
internacionais ou documentaccedilatildeo teacutecnica de referecircncia emitidos por entidades crediacuteveis
Poreacutem este tipo de recomendaccedilotildees nem sempre eacute seguida na praacutetica conduzindo por
vezes a prejuiacutezos para o projetista e para o dono de obra resultantes da reduccedilatildeo dos padrotildees
de qualidade exigidos De acordo com um artigo do CONREPNET em 2004 ldquoVinte e cinco por
cento dos donos-de-obra estatildeo descontentes com o desempenho dos materiais de reparaccedilatildeo e
proteccedilatildeo no periacuteodo de 5 anos apoacutes a reabilitaccedilatildeo setenta e cinco por cento estatildeo insatisfeitos
no periacuteodo de 10 anosrdquo (CONREPNET 2004)
Realccedila-se a importacircncia da necessidade em avaliar em cada situaccedilatildeo qual eacute a
documentaccedilatildeo teacutecnica adequada pois natildeo existem dois projetos iguais
21 Normas europeias mais relevantes e que devem consultadas na
realizaccedilatildeo de um projeto de reabilitaccedilatildeo estrutural
Eurocoacutedigo 1 - Bases de Projeto e Accedilotildees em Estruturas (CEN 2002)
Eurocoacutedigo 2 - Projeto de Estruturas de Betatildeo (CEN 2004)
Eurocoacutedigo 7 - Projeto Geoteacutecnico (CEN 2004)
Eurocoacutedigo 8 - Parte 1-4 Reforccedilo e Recuperaccedilatildeo de Edifiacutecios (CEN 2004)
Norma EN NP 1504 - Produtos e Sistemas para a Proteccedilatildeo e Reparaccedilatildeo de Estruturas
de Betatildeo
22 Importacircncia da Norma EN NP 1504 em projetos de reforccediloreparaccedilatildeo
Como resultado da lacuna de normas e regulamentaccedilatildeo nesta aacuterea foi criado a Norma
NP EN 1504 pelo Comiteacute Europeu de Normalizaccedilatildeo (CEN) com o tiacutetulo de ldquoProdutos e
sistemas para a proteccedilatildeo reparaccedilatildeo de estruturas de betatildeordquo em meados da deacutecada de 80
apresentando um conjunto de normas alusivas agrave reparaccedilatildeo e proteccedilatildeo de estruturas de
betatildeoCom esta norma o projetista pode em funccedilatildeo das caracteriacutesticas da obra fazer a melhor
opccedilatildeo com abrigo de um documento normativo Desde 1 de Janeiro de 2009 que a Norma NP
EN 1504 estaacute implementada por todos os organismos do CEN Salienta-se que ao tornar esta
norma nacional por cada um dos paiacuteses foram retiras em Dezembro de 2008 todas as normas
que estariam em conflito com esta Esta norma reuacutene toda a informaccedilatildeo sobre produtos e
18
sistemas para a manutenccedilatildeo e proteccedilatildeo reabilitaccedilatildeo e reforccedilo de estruturas de betatildeo (Silva
2008)
Para uma melhor organizaccedilatildeo e consulta a norma encontra-se dividida em dez partes
como descrito na tabela que se segue
Tabela 2-1 Organizaccedilatildeo da Norma EN NP 1504
Nuacutemero do
Documento Descriccedilatildeo
EN 1504- 1 Descreve os termos e definiccedilotildees compreendidos na norma
EN 1504- 2 Fornece especificaccedilotildees para produtossistemas de proteccedilatildeo superficial do betatildeo
EN 1504- 3 Fornece especificaccedilotildees para a reparaccedilatildeo estrutural e natildeo-estrutural
EN 1504- 4 Fornece especificaccedilotildees para colagem estrutural
EN 1504- 5 Fornece especificaccedilotildees para injeccedilatildeo do betatildeo
EN 1504- 6 Fornece especificaccedilotildees para ancoragem de armaduras
EN 1504- 7 Fornece especificaccedilotildees para proteccedilatildeo contra a corrosatildeo das armaduras
EN 1504- 8 Descreve o controlo da qualidade e avaliaccedilatildeo da conformidade das empresas fabricantes
EN 1504- 9 Define os princiacutepios gerais para o uso de produtos e sistemas na reparaccedilatildeo e proteccedilatildeo de betatildeo
EN 1504- 10 Fornece informaccedilatildeo sobre a aplicaccedilatildeo e o controlo da qualidade dos trabalhos
A primeira parte (EN NP1504-1) como referido no quadro anterior remete para os
termos e definiccedilotildees gerais compreendidos na norma Estas definiccedilotildees satildeo entatildeo orientadas para
a classificaccedilatildeo constituiccedilatildeo quiacutemica e definiccedilotildees dos principais produtos abordando tambeacutem
os sistemas para a reparaccedilatildeo proteccedilatildeo manutenccedilatildeo e reforccedilo de estruturas de betatildeo armado
A parte 2 da NP EN 1504 (2006) especifica os sistemas para a proteccedilatildeo superficial do
betatildeo em estruturas novas ou todas as que necessitem de intervenccedilotildees de reparaccedilatildeo eou
reforccedilo Caracteriza e descreve o desempenho de cada um dos sistemas de acordo com os
requisitos miacutenimos definidos pela norma e de acordo os princiacutepios definidos na parte 9
(incluindo aspetos de durabilidade)
A parte 3 da NP EN 1504 (2006) especifica as reparaccedilotildees estruturais e natildeo estruturais
nomeadamente betotildees e argamassas caracterizadas em 4 classes (R4 R3 R2e R1) Estas
classes estatildeo subdivididas em argamassas de reparaccedilatildeo estrutural e natildeo estrutural quer isto
dizer que o projetista tem ou natildeo de considerar as transferecircncias de carga Esta parte enuncia
tambeacutem os requisitos necessaacuterios caracteriacutesticas de desempenho (incluindo aspetos de
durabilidade) dos produtos utilizados em reparaccedilotildees estruturais e natildeo estruturais para prolongar
a vida uacutetil das estruturas
19 Tiago Pais Boto
A parte 4 da NP EN 1504 (2006) especifica sistemas e caracteriacutesticas de desempenho
(incluindo aspetos de durabilidade) para os produtos utilizados na reparaccedilatildeo e reforccedilo de
estruturas de betatildeo atraveacutes de
Colagem atraveacutes de placas exteriores em accedilo compoacutesitos armados com fibras ou outros
materiais que verifiquem os requisitos necessaacuterios
Colagem de componentes betatildeo endurecido sobre betatildeo endurecido geralmente esta
praacutetica eacute efetuada com elementos de betatildeo preacute-fabricado
Utilizaccedilatildeo de uma cola adesiva de junta entre uma superfiacutecie de betatildeo fresco com uma
superfiacutecie de betatildeo endurecido resultando em uma nova estrutura
A parte 5 da NP EN 1504 (2006) especifica sistemas e caracteriacutesticas de desempenho
(incluindo aspetos de durabilidade) para produtos de injeccedilatildeo para tratamento de fendas com
larguras entre 01 e 08mm medido agrave superfiacutecie As caracteriacutesticas de desempenho dividem-se
em 3 classes referidas
Caracteriacutestica de desempenho e requisitos agrave base de poliuretanos e acriacutelicos utilizados
para o enchimento duacutectil de fendas
Caracteriacutestica de desempenho e requisitos agrave base de epoxys polieacutesteres e produtos de
base cimentosa utilizados para o enchimento de fendas com transmissatildeo de forccedilas
Caracteriacutestica de desempenho e requisitos agrave base de poliuretanos e acriacutelicos para
enchimento expansivo das fendas
A parte 6 da NP EN 1504 (2008) especifica sistemas e caracteriacutesticas de desempenho
(incluindo aspetos de durabilidade) e seguranccedila de produtos utilizados na realizaccedilatildeo de
ancoragens para deste modo funcionarem como uma estrutura monoliacutetica seja em estruturas
que necessitem de reparaccedilatildeo ou reforccedilo Esta parte da norma abrange especificaccedilotildees do
Principio 4 (reforccedilo estrutural) - meacutetodo 42 e a parte 9 ldquo ldquoInstalaccedilatildeo de armaduras aderidas em
orifiacutecios preformados ou perfurados no betatildeordquo
A parte 7 da NP EN 1504 (2008) especifica sistemas e caracteriacutesticas de desempenho
(incluindo aspetos de durabilidade) de produtos de proteccedilatildeo contra a corrosatildeo das armaduras
Esta parte refere particularmente dois tipos de revestimento de armaduras
Revestimento ativo para armaduras estes revestimentos contecircm pigmentos
electroquimicamente ativos fornecendo proteccedilatildeo catoacutedica ou entatildeo funcionam apenas
inibidores um exemplo eacute o cimento Portland devido agrave sua elevada alcalinidade
Revestimentos de barreira este tipo de revestimento de base polimeacuterica isola a armadura
da aacutegua envolvente na matriz cimentosa
A parte 8 da NP EN 1504 (2006) especifica ensaios para verificaccedilatildeo de conformidade
rotulagem e marcaccedilatildeo CE dos produtos Menciona tambeacutem que os produtos usados em
reparaccedilatildeo e reforccedilo de estruturas de betatildeo armado tecircm que verificar um requisito de
conformidade designado por 2+ que significa que os produtos precisam de verificar
20
Controlo de produccedilatildeo de faacutebrica (CPF)
Ensaios de tipo iniciais
Inspeccedilatildeo e fiscalizaccedilatildeo contiacutenua e aprovaccedilatildeo do CPF
Fiscalizaccedilatildeo continua avaliaccedilotildees e aprovaccedilotildees do CPF
A parte 9 da NP EN 1504 (2009) especifica meacutetodos e princiacutepios gerais da reparaccedilatildeo
de betatildeo baseados na experiencia e no sucesso de muitos anos No entanto eacute admitida a opccedilatildeo
de utilizaccedilatildeo ou necessidade de novos meacutetodos em certas condiccedilotildees especiacuteficas
Os 11 princiacutepios referidos pela norma estatildeo organizados essencialmente em duas partes
Defeitos do betatildeo devido agrave deterioraccedilatildeo princiacutepio 1 ao 6
Defeitos das armaduras devido agrave deterioraccedilatildeo princiacutepio 7 ao 11
O meacutetodo apresentado pela parte 9 da norma e exemplificado na figura seguinte
representa as quatro fases de reparaccedilatildeo de uma estrutura de betatildeo armado a fase de diagnoacutestico
a fase deliberativa a fase de dimensionamento e a fase de execuccedilatildeo
21 Tiago Pais Boto
Figura 2-1 Etapas de um processo de reparaccedilatildeoreforccedilo (Silva 2008)
A parte 10 da NP EN 1504 (2008) especifica a aplicaccedilatildeo dos produtos e o controlo da
qualidade na execuccedilatildeo dos trabalhos de reparaccedilatildeo e reforccedilo de estruturas de betatildeo armado
Abrange tambeacutem o controlo de seguranccedila sauacutede e manutenccedilatildeo
Esta parte refere alguns ensaios para determinaccedilatildeo das causas das patologias existentes
distribuiacutedos em
Ensaios destrutivos
Ensaios natildeo destrutivos
22
Ensaios quiacutemicos
O controlo da qualidade dos trabalhos executados deve apresentar informaccedilotildees especiacuteficas tais
como
Preparaccedilatildeo da superfiacutecie
Aplicaccedilatildeo dos produtos
Controlo da qualidade e higiene e seguranccedila
23 Os regulamentos publicados em Portugal na aacuterea do projeto estrutural
Regulamento para o emprego do Beacuteton Armado (Dec 4036 de 2831918)
Regulamento do Betatildeo Armado ndash RBA (Dec25948 de 16101935)
Regulamento de Estruturas de Betatildeo Armado ndash REBA (Dec 47723 de 2551967)
Regulamento de Estruturas de Betatildeo Armado e Preacute-Esforccedilado ndash (REBAP Dec 349-c83
de 3071983)
Regulamento de Seguranccedila e Accedilotildees para Estruturas de Edifiacutecios e Pontes ndash (RSA
1983)
24 Por fim aconselha-se consulta da seguinte documentaccedilatildeo que apresenta
recomendaccedilotildees relevantes para na realizaccedilatildeo de um projeto de
reabilitaccedilatildeo estrutural
Boletim de informaccedilatildeo nordm 162 (1983) ndash ldquoAssessment of Concrete Structures and Design
Procedures for Upgrading (Redesign)rdquo [13] Comiteacute Euro-Internacional do Betatildeo
(CEB)
Boletim de informaccedilatildeo nordm14 ndash ldquoExternally bonded FRP reinforcement for RC
structuresrdquo
Technical report October 2001 [14] Emitido pela Federaccedilatildeo Internacional do Betatildeo
(FIB)
Boletim de informaccedilatildeo nordm18 ndash ldquoManagement maintenance and strengthening of
concrete structuresrdquo Technical report April 2001 Emitido pela FIB
ldquoGuidelines for the design and construction of externally FRP systems for
strengthening concrete sctruturesrdquo ACI Comiteacute 440 Sub-Comiteacute 440F Emitido pelo
Instituto Americano do Betatildeo (ACI ndash American Concrete Institute)
Manual Nordm 4 ndash ldquoStrengthening Reinforced Concrete Structures with Externally-Bonded
Fibre Reinforced Polymers (FRPs)rdquo Emitido pelo ldquoIntelligent Sensing for Innovative
Structures Canada Research Networkrdquo (ISIS Canada)
CANCSA-S806-02 (R2007) F - ldquoDesign and Construction of Building Components
with Fibre - Reinforced Polymersrdquo Emitido pela ldquoCanadian Standards Associationrdquo
(CSA)
23 Tiago Pais Boto
JCI TC952 1998 ldquoContinuous fiber reinforced concreterdquo Emitido pelo Instituto
Japonecircs do Betatildeo (JCI ndash Japan Concrete Institute)
ldquoPractical Guideline for Investigation Repair and Strengthening of Cracked Concrete
Structuresrdquo 2003 Emitido pelo JCI
ldquoDesign guidelines of FRP reinforced concrete building sctruturesrdquo 1993 Emitido
pelo ldquoBuilding Research Instituterdquo (BRI) pertencente aoMinisteacuterio da Construccedilatildeo
Japonecircs
International Building Code (IBC) Chapter 34 ldquoExisting building allowancesrdquo
Emitido por International code council 2009
SIA 462 Pre-Standard SIA 462 Assessment of the Structural Safety of Existing
Structures Swiss Society of Engineers and Architects Zurich Switzerland 1994
SIA 269 Swiss Standard SIA 269 Existing Structures ndashBasis for Examination and
Interventions Swiss Society of Engineers and Architects Zurich Switzerland 2011
ASCE 41-06 2006 Seismic Rehabilitation of Existing Buildings American Society of
Civil Engineers Reston Virginia
ACI 437R -03 ldquoStrength Evaluation of Existing Concrete Buildingsrdquo American
Concrete Institute 2003
Joint Committee on Structural Safety (JCSS) Report 032 Probabilistic Assessment of
Existing Structures 2001
ldquoGuide for the design and construction of externally bonded FRP systems for
strengthening existing sctruturesrdquo 2004 Emitido pelo CNR (Consiglio Nazionale
delle Ricerche)
Fichas teacutecnicas dos produtores de FRP tais como SampP SIKA MBT etc
24
25 Tiago Pais Boto
3 Avaliaccedilatildeo e diagnoacutestico do estado de conservaccedilatildeo das estruturas
de betatildeo armado
31 Introduccedilatildeo
Antes de realizar uma intervenccedilatildeo numa estrutura de betatildeo armado com o objetivo de
reforccedilar ou de reparar eacute essencial proceder a uma inspeccedilatildeo direcionada e minuciosa para
detetar todas as anomalias que satildeo necessaacuterias de ser corrigidas para garantir a seguranccedila e
estabilidade da estrutura
Como em geral a maioria dos ensaios satildeo monetariamente caros e a sua realizaccedilatildeo pode
afetar eou danificar a construccedilatildeo estes deveratildeo ser previamente delineados nomeadamente
quanto ao nuacutemero e locais de realizaccedilatildeo
Os ensaios podem ser definidos em ensaios natildeo-destrutivos (NDT) ou ensaios
destrutivos Os natildeo-destrutivos satildeo claramente preferenciais para as construccedilotildees devido agrave baixa
intrusatildeo que conferem agrave estrutura
Sempre que possiacutevel as inspeccedilotildees devem obedecer a procedimentos normalizados e a
criteacuterios teacutecnicos adequados ao tipo de estrutura tipo de elemento a inspecionar A inspeccedilatildeo
deve tambeacutem ser exequiacutevel e eficaz de modo a produzir informaccedilatildeo uacutetil e consistente para que
toda a equipa multidisciplinar envolvida seja capaz de assimilar e compreender com clareza
32 Metodologia de inspeccedilatildeo
A seguir apresentam-se as principais etapas genericamente abrangidas numa inspeccedilatildeo Estas
etapas definem de certa a forma uma metodologia a adotar
Consulta recolha e anaacutelise de elementos escritos e desenhados dos projetos anteriores
elementos alusivos a inspeccedilotildees anteriores informaccedilatildeo acerca do meio ambiente Eacute
tambeacutem fundamental a realizaccedilatildeo de um inqueacuterito direcionado aos responsaacuteveis pela
manutenccedilatildeo das estruturas
Preparaccedilatildeo da inspeccedilatildeo isso passa por uma visita preacutevia ao local para identificaccedilatildeo das
construccedilotildees e dos elementos a avaliar e identificaccedilatildeo do programa funcional dos
diversos espaccedilos
Preparaccedilatildeo das fichas de inspeccedilatildeo ou do software previsto para anotaccedilatildeo de toda a
informaccedilatildeo a registar
26
Verificaccedilatildeo de todas as ferramentas e equipamentos necessaacuterios para o dia da inspeccedilatildeo
providenciando os meios de apoio agrave inspeccedilatildeo tais como veiacuteculos de inspeccedilatildeo especial
ou ateacute mesmo autorizaccedilotildees permissotildees municipais
O processo de diagnoacutestico passa por
1) Inspeccedilatildeo visual distinguindo os mecanismos fiacutesicos e quiacutemicos envolvidos
2) Inspeccedilatildeo detalhada de maneira que se compreenda a relaccedilatildeo causaefeito
3) Conhecimento acerca do comportamento dos materiais e teacutecnicas de
construccedilatildeo utilizadas
4) Realizaccedilatildeo de ensaios in situ destrutivos e natildeo destrutivos
5) Recolha se possiacutevel de amostras e carotes para ensaios laboratoriais
6) Anaacutelise de resultados consideraccedilotildees finais e elaboraccedilatildeo de relatoacuterio
33 Ensaios in situ e Ensaios laboratoriais
331 Anaacutelise e monitorizaccedilatildeo de vibraccedilotildees em estruturas
Para uma avaliaccedilatildeo da capacidade de resistecircncia em estruturas de betatildeo armado eacute
fundamental avaliar o comportamento dinacircmico para que desta forma se possam selecionar
medidas de reparaccedilatildeo ou reforccedilo Os dados podem referentes agraves solicitaccedilotildees dinacircmicas a que a
estrutura estaacute constantemente sujeita da envolvente ou a partir da aplicaccedilatildeo de vibraccedilotildees
impostas
3311 Equipamento
Aceleroacutemetros de alta sensibilidade com preacute amplificador incorporado A gama de
frequecircncias de mediccedilatildeo normalmente estaacute compreendida entre 01 Hz a 1KHz e
sensiacuteveis a aceleraccedilotildees da ordem de 005 mms-2
Um computador portaacutetil com software especiacutefico
Cabos de ligaccedilatildeo
Caixas de ligaccedilatildeo dos sensores
3312 Metodologia
Os sinais dos transdutores satildeo introduzidos num PC dotado de software adequado que
executa o processamento de dados e fornece a informaccedilatildeo relevante sobre as vibraccedilotildees da
construccedilatildeo
- Intensidade das vibraccedilotildees
- Valores maacuteximos da aceleraccedilatildeo velocidade ou deslocamento nos pontos analisados
27 Tiago Pais Boto
- Frequecircncias dominantes nos sinais das vibraccedilotildees
- Representaccedilatildeo graacutefica dos sinais de aceleraccedilatildeo velocidade ou deslocamentos medidos ao
longo do tempo
- Verificaccedilatildeo automaacutetica e alarme se forem excedidos os valores limites preacute-estabelecidos
Figura 3-1 Esquema do equipamento para registo de vibraccedilotildees (oz diagnostico2015)
332 Ensaios de ultrassons em betatildeo
Os ensaios ultrassoacutenicos resume-se na determinaccedilatildeo da velocidade de propagaccedilatildeo dum
impulso ultrassoacutenico entre dois pontos de mediccedilatildeo tendo em vista adquirir informaccedilotildees sobre
Caracteriacutesticas mecacircnicas do betatildeo nomeadamente o seu moacutedulo de elasticidade
Homogeneidade
Presenccedila de fendas vazios ou outras descontinuidades
O impulso ultrassoacutenico eacute gerado num ponto do elemento em estudo atraveacutes de um
transdutor emissor a partir dum sinal eleacutetrico Apoacutes atravessar o betatildeo o sinal ultrassoacutenico eacute
captado por um outro transdutor-recetor colocado num outro ponto que o transforma
novamente em sinal eleacutetrico O tempo gasto no percurso eacute medido na unidade de medida central
sendo assim possiacutevel calcular a velocidade de propagaccedilatildeo
28
A correlaccedilatildeo existente entre a velocidade de propagaccedilatildeo do impulso ultrassoacutenico no
betatildeo (V) e o seu moacutedulo de elasticidade (E) permite ter uma ideia da classe a que pertence o
betatildeo ensaiado (Viacutetor Coias ldquoInspeccedilotildees e Ensaios na reabilitaccedilatildeo de edifiacuteciosrdquo 2006)
3321 Equipamento
O equipamento eacute geralmente composto por uma unidade central onde alberga o
gerador de impulsos eleacutetricos o circuito de leitura e os dois transdutores Para calibraccedilatildeo do
equipamento utiliza-se um invar (barra padratildeo)
Figura 3-2 Equipamento para ensaios de ultrassons no betatildeo (ATCP Physical Engineering)
3322 Metodologia
Existem trecircs meacutetodos possiacuteveis para a realizaccedilatildeo deste tipo de ensaios
Direto
Semidirecto
Indireto
Figura 3-3Ilustraccedilatildeo das trecircs metodologias para realizaccedilatildeo de ensaios ultrassons (ATCP
Physical Engineering)
29 Tiago Pais Boto
Os meacutetodos diretos e semidirecto tecircm como finalidade a avaliaccedilatildeo das caracteriacutesticas
mecacircnicas a homogeneidade e a deteccedilatildeo de descontinuidades no betatildeo O meacutetodo semidirecto
aplica-se apenas na impossibilidade de colocaccedilatildeo de transdutores segundo o meacutetodo direto
O meacutetodo indireto aplica-se fundamentalmente na determinaccedilatildeo da profundidade de
fendas
Para melhorar a transmissatildeo acuacutestica eacute aconselhaacutevel a utilizaccedilatildeo de uma massa de
contato entre os tradutores e a superfiacutecie do betatildeo Aconselha-se tambeacutem que esses pontos de
contato sejam efetuados em superfiacutecies lisas
Considerando-se que o resultado do teste pelo meacutetodo indireto eacute menos preciso
recomenda-se comparar esses resultados com os resultados do teste pelo meacutetodo direto
Meacutetodo direto 119881119901 (119898119898
120583119904) =
119889119894119904119905119886119899119888119894119886 (119898119898)
119905119890119898119901119900 119889119890 119901119903119900119901119886119892119886ccedilatilde119900 (120583119904)lowast 105 (31)
Meacutetodo indireto 119881119894 (119898119898
120583119904) =
119889119894119904119905119886119899119888119894119886 (119898119898)
119905119890119898119901119900 119889119890 119901119903119900119901119886119892119886ccedilatilde119900 (120583119904) (32)
119881119889 = 105 lowast 119881119894 (33)
Onde
Vd = velocidade do som pelo meacutetodo direto
Vi = velocidade do som pelo meacutetodo indireto
Vp= velocidade ultrassoacutenica (Kms)
Para obter a resistecircncia do betatildeo satildeo apresentadas vaacuterias expressotildees deduzidas por diversos
autores como por exemplo a expressatildeo seguinte referida na Japanese Society of Construction
119865119888 = 215 lowast 119881119901 minus 620 (34)
Onde
119865119888= Resistecircncia do betatildeo agrave compressatildeo (MPa)
30
Tabela 3-1 Qualidade do betatildeo em funccedilatildeo da velocidade de propagaccedilatildeo dos ultrassons
(Japanese Society of Construction)
Velocidade (ms) Qualidade do betatildeo
gt4500 Excelente
3500 a 4500 Bom
3000 a 3500 Regular
2000 a 3000 Mediacuteocre
lt2000 Mau
O ensaio deve ser realizado segundo as normas de referecircncia
BS 1881-2031986 ldquoRecommendations for measurement of velocity of ultrasonic pulses
in concreterdquo
ASTM C597-09 ldquoStandard test method for pulse velocity through concreterdquo
333 Deteccedilatildeo de armaduras com recurso do pacoacutemetro
Os ensaios realizados com recurso a um pacoacutemetro aleacutem de permitirem medir o
recobrimento tambeacutem satildeo utilizados para deteccedilatildeo posicionamento dimensatildeo e direccedilatildeo das
armaduras em estruturas de betatildeo armado ou betatildeo preacute-esforccedilado A deteccedilatildeo de cabos de preacute-
esforccedilo apresenta algumas limitaccedilotildees devido agraves caracteriacutesticas proacuteprias dos elementos de preacute-
esforccedilo e agraves capacidades do equipamento (Viacutetor Coias ldquoInspeccedilotildees e Ensaios na reabilitaccedilatildeo de
edifiacuteciosrdquo 2006)
3331 Equipamento
O pacoacutemetro eacute um aparelho portaacutetil composto pela unidade de leitura por dois detetores
e por dois espaccediladores O alcance de mediccedilatildeo depende do diacircmetro do varatildeo e do tamanho do
detetor podendo ir ateacute 360 mm com uma precisatildeo de aproximadamente 2 mm ou 5 ateacute 75 por
cento do alcance O ajuste do zero eacute automaacutetico bastando para tal afastar o elemento detetor de
elementos metaacutelicos O meacutetodo de deteccedilatildeo de armaduras eacute auxiliado por um sistema aacuteudio
variaacutevel com a distacircncia agraves armaduras
31 Tiago Pais Boto
Figura 3-4 Pacoacutemetro (geotechpedia 2012)
3332 Metodologia
Apoacutes a calibragem do aparelho e caso se tenha acesso ao projeto seleciona-se a
dimensatildeo dos varotildees de accedilo e o recobrimento se pretende controlar Se natildeo tivermos informaccedilatildeo
acerca do tipo de armadura que estamos a tentar identificar poderaacute ser vantajoso nesta fase
remover o recobrimento da armadura num local onde natildeo seja muito inconveniente a fim de
acertar a calibraccedilatildeo e eventualmente identificar o tipo de armadura
O recobrimento eacute medido usando a face normal de trabalho do elemento detetor grande
Tendo-se identificado a face normal de trabalho do elemento detetor pode-se explorar a
superfiacutecie do elemento a inspecionar A identificaccedilatildeo da posiccedilatildeo dos varotildees quando o som
emitido for alto e agudo
Para determinar a direccedilatildeo da armadura move-se e roda-se o elemento detetor no sentido
de aumentar o sinal sonoro Quando o elemento detetor estiver cuidadosamente posicionado
dessa maneira o eixo do varatildeo estaraacute paralelo com o eixo longitudinal do elemento detetor O
recobrimento em miliacutemetros poderaacute ser observado na parte esquerda do visor O
microprocessador do aparelho determina automaacutetica o diacircmetro dos varotildees a partir de duas
leituras no mesmo local utilizando um espaccedilador apropriado
O elemento detetor pequeno deve ser usado quando se estaacute na presenccedila de malha soldada
ou de varotildees proacuteximos ou entatildeo quando o elemento detetor grande for incapaz de fornecer
uma discriminaccedilatildeo mais pormenorizada da zona a sondar
Este equipamento fornece boa capacidade de resoluccedilatildeo para desenhar
pormenorizadamente as armaduras que se encontram mais proacuteximas Para uma faacutecil perceccedilatildeo
da disposiccedilatildeo das armaduras nos elementos de betatildeo armado a superfiacutecie do elemento a sondar
vai sendo marcada agrave medida que vatildeo sendo detetadas armaduras
O ensaio deve seguir as recomendaccedilotildees da norma de referecircncia Norma BS 1881-204 1988
Testing concrete ldquoRecommendations on the use of electromagnetic cover metersrdquo
32
334 Deteccedilatildeo de corrosatildeo em armaduras por mediccedilatildeo dos potenciais eleacutetricos
A corrosatildeo das armaduras pode ser avaliada atraveacutes da mediccedilatildeo dos potenciais eleacutetricos
aplicados na superfiacutecie do betatildeo relativamente a um eleacutetrodo de referecircncia Este tipo de ensaios
permite localizar as aacutereas onde a corrosatildeo estaacute presente ou prestes a verificar-se antes de os
efeitos se tornarem visiacuteveis
Esta teacutecnica permite localizar as aacutereas onde a estrutura de betatildeo armado precisa de ser
reparada ou protegida e atraveacutes da sua aplicaccedilatildeo repetida pode ser usada para minimizar assim
os seus custos de manutenccedilatildeo
3341 Equipamento
O equipamento eacute composto por
Ceacutelula de mediccedilatildeo em cloreto de prata (AgCl)
Medidor com ligaccedilatildeo que permite leituras digitais em unidades de tensatildeo (volt) ou
resistecircncia (ohm)
Recipientes com liacutequido para reabastecer a ceacutelula de mediccedilatildeo
Cabo de ligaccedilatildeo
Brocas diamantadas de 10 e 18 mm de diacircmetro
Martelo e escopro
Alicate de aperto
Bico para contacto com armadura e chave de Allen
Cabo de ligaccedilatildeo
Extensatildeo telescoacutepica para fixaccedilatildeo da ceacutelula de mediccedilatildeo
Berbequim com percussatildeo
Balde e esponja
3342 Metodologia
Apoacutes a escolha de uma aacuterea em funccedilatildeo do estado aparente do betatildeo definem-se zonas
de leitura da aacuterea a estudar e define-se o nuacutemero de leituras a realizar em funccedilatildeo da degradaccedilatildeo
aparente do betatildeo Procede-se agrave limpeza com uma escova de accedilo de um varatildeo da armadura
previamente localizado com o detetor de armaduras Fixa-se o eleacutetrodo secundaacuterio atraveacutes do
alicate de aperto ao varatildeo da armadura e liga-se o eleacutetrodo ao voltiacutemetro atraveacutes do cabo
fornecido Procede-se agrave molhagem das superfiacutecies vatildeo onde seratildeo efetuadas as leituras de modo
a humedecer em profundidade o betatildeo a estudar Coloca-se o eleacutetrodo primaacuterio sucessivamente
em cada ponto de leitura medindo-se no voltiacutemetro do equipamento o potencial eleacutetrico
33 Tiago Pais Boto
Durante a realizaccedilatildeo de todas as mediccedilotildees o operador deve assegurar-se que a esponja do topo
do eleacutetrodo primaacuterio se encontra devidamente humedecida
Tabela 3-2Risco de corrosatildeo ativa em funccedilatildeo do niacutevel de potencial
Niacutevel de Potencial (mV) Risco de corrosatildeo ativa ()
-260 a -410 Ateacute 95
-110 a -260 Incerto
gt-100 Ateacute 5
Esta metodologia estaacute descrita em Norma ASTM C 876-91 (R1999) Standard Test Method
for Half-Cell Potentials of Uncoated Reinforcing Steel in concrete
335 Determinaccedilatildeo do teor de cloretos no betatildeo
A determinaccedilatildeo do teor de cloretos no betatildeo consiste precisamente em determinar o
teor soluacutevel em aacutecido de cloretos existentes no betatildeo Em traccedilos gerais uma amostra de poacute de
betatildeo a ensaiar eacute dissolvida numa soluccedilatildeo aacutecida normalizada para que os iotildees de cloreto reajam
com o aacutecido Um eleacutetrodo dotado de um sensor de temperatura eacute introduzido na soluccedilatildeo
medindo a reaccedilatildeo eletroquiacutemica A tensatildeo gerada pela concentraccedilatildeo de iotildees afeta
simultaneamente a temperatura da soluccedilatildeo a qual eacute medida pelo aparelho eletroacutenico Este
aparelho apresenta instantemente a percentagem de iotildees num mostrador (Viacutetor Coias
ldquoInspeccedilotildees e Ensaios na reabilitaccedilatildeo de edifiacuteciosrdquo 2006)
3351 Equipamento
O equipamento utilizado eacute composto por
Eleacutetrodo com sensor de temperatura montado exteriormente
Cabos e ligaccedilotildees
Aparelho eletroacutenico de leitura com circuitos compensadores da temperatura e
microprocessador para conversatildeo direta em percentagens de cloretos
Embalagens contendo soluccedilotildees aacutecidas com coloraccedilatildeo diferente para calibraccedilatildeo do
eleacutetrodo
Balanccedila para pesar as amostras
Embalagens contendo a soluccedilatildeo aacutecida onde se vai misturar cada amostra
Garrafa com agente de molhagem do eleacutetrodo
34
Concha para recolha do poacute e soprador para amostragem
Alicate de fixaccedilatildeo broca buchas chave de bocas e chave de fendas
Detetor de armaduras
A calibragem eacute feita antes de cada ensaio utilizando duas soluccedilotildees padratildeo
Figura 3-5 Equipamento para mediccedilatildeo do teor de cloretos in situ (oz diagnostico 2015)
3352 Metodologia
Haacute que localizar previamente a posiccedilatildeo das armaduras com um detetor de armaduras
Selecionado o local de ensaio preferencialmente onde a posiccedilatildeo das armaduras se encontra
mais exteriormente do elemento estrutural em estudo Em seguida posiciona-se a concha de
recolha do poacute fixando-a com o alicate de fixaccedilatildeo atraveacutes de uma bucha de fixaccedilatildeo Depois
fazem-se trecircs furos no betatildeo a ensaiar agrave profundidade a que se pretende determinar o teor em
cloretos de modo a recolher cerca de 20 g de poacute que devem guardados num saco de plaacutestico
hermeticamente fechado Se se pretender um perfil do teor de cloretos haacute que furar e recolher
o poacute em menos trecircs niacuteveis de profundidade (Viacutetor Coias 2006)
Perto da superfiacutecie
Ao niacutevel das armaduras
A uma distacircncia de 2 ou 3 cm abaixo das armaduras
Uma amostragem de 3 g retirada do poacute extraiacutedo eacute dissolvida em 20 ml de uma soluccedilatildeo
aacutecida Coloca-se o eleacutetrodo jaacute calibrado na garrafa de ensaio e lecirc-se o teor de cloretos que seraacute
automaticamente indicado no mostrador do aparelho A leitura pode ser obtida em percentagem
ou PPM (partes por milhatildeo) consoante a funccedilatildeo selecionada
O ensaio deve seguir as recomendaccedilotildees das normas de referecircncia
35 Tiago Pais Boto
Norma BS 1881-6 1971 Methods of testing concrete Analysis of hardened concrete
Norma AASHTO T260‑84 Standard Method of Test for Sampling and testing for
chloride ion in concrete and concrete raw materials
336 Ensaio de aderecircncia por traccedilatildeo (pull-off)
Os ensaios de aderecircncia por traccedilatildeo direta pull-off satildeo fundamentais para o ecircxito de trabalhos
de reparaccedilatildeo e reforccedilo em estruturas de betatildeo armado pois a garantia de uma boa aderecircncia
entre os materiais existentes e os materiais novos eacute fundamental (Viacutetor Coias ldquoInspeccedilotildees e
Ensaios na reabilitaccedilatildeo de edifiacuteciosrdquo 2006) Este tipo de ensaio consiste na aplicaccedilatildeo de uma
forccedila de traccedilatildeo exercida manualmente atraveacutes de um aparelho concebido para esse fim A
traccedilatildeo eacute transmitida axialmente atraveacutes de uma peccedila metaacutelica colada previamente ao provete
O aumento gradual da forccedila pode ser observado diretamente numa escala (MPa) A forccedila
maacutexima eacute registada assim que se daacute o arrancamento do provete na secccedilatildeo mais fraacutegil (Viacutetor
Coias ldquoInspeccedilotildees e Ensaios na reabilitaccedilatildeo de edifiacuteciosrdquo 2006)
Analisando o provete pode-se observar se a secccedilatildeo de rotura pertence a um dos
materiais ou se por outro lado estaacute contida na superfiacutecie de ligaccedilatildeo entre os materiais Dada a
sua grande simplicidade este ensaio pode ser executado na proacutepria estrutura traduzindo melhor
as condiccedilotildees reais existentes
3361 Equipamento
Carotadora portaacutetil
Coroa diamantada
Caixa diferencial
Aparelho mecacircnico de aderecircncia
Equipamento de arrancamento com pastilhas metaacutelicas
Detetor de armaduras
Cola epoxiacutedica
Extensatildeo monofaacutesica
Mangueira para aacutegua
36
Figura 3-6 Esquematizaccedilatildeo do ensaio de aderecircncia por traccedilatildeo pull-off (oz diagnostico 2015)
3362 Metodologia
Com o auxiacutelio de uma carotadora executa-se um entalhe circular com cerca de 4 cm de
diacircmetro perpendicular agrave superfiacutecie do material A profundidade deve ser suficiente para que
ultrapasse o plano de ligaccedilatildeo dos materiais atingindo assim o substrato do betatildeo A superfiacutecie
eacute entatildeo regularizada com o auxiacutelio de uma grossa a poeira deve ser retirada com acetona
Procede-se agrave colagem da peccedila metaacutelica (pastilha) ao provete a de betatildeo com uma cola epoxiacutedica
exercendo uma pressatildeo moderada durante alguns minutos conforme mencionado nas normas
de referecircncia (Viacutetor Coias 2006)
Apoacutes uma hora pode-se entatildeo colocar o aparelho de ensaio de modo que este acople a
peccedila metaacutelica coloca-se o indicador a zero e inicia-se o ensaio propriamente dito
O ensaio deve seguir as recomendaccedilotildees das normas de referecircncia
Norma BS 1881-207 1992 Testing concrete Recommendations for the assessment of
concrete strength by near-to-surface test
Norma ASTM D4541-95 Stand Test Method for Pull-Off Strength
337 Resistecircncia aacute compressatildeo com recurso ao escleroacutemetro do tipo Schmidt
O ensaio com o escleroacutemetro permite obter de forma simples e natildeo destrutiva a
resistecircncia agrave compressatildeo de elementos de betatildeo Sendo um ensaio baseado na resistecircncia
37 Tiago Pais Boto
superficial os valores obtidos satildeo apenas representativos de uma camada ateacute 5 cm de
profundidade Contudo o ensaio eacute uacutetil para avaliar a homogeneidade do betatildeo verificar se
existe um determinado niacutevel miacutenimo de resistecircncia e decidir sobre a necessidade de fazer
ensaios mais completos A tensatildeo de rotura agrave compressatildeo referente a provetes cuacutebicos ou
ciliacutendricos pode ser estimada com base numa correlaccedilatildeo com o iacutendice escleromeacutetrico
3371 Equipamento
O equipamento utilizado eacute denominado de escleroacutemetro do tipo Schmidt Quando se
pressiona o veio de compressatildeo do escleroacutemetro contra a superfiacutecie de betatildeo a ensaiar
comprime-se uma mola existente no interior do aparelho Quando o veio atinge o fim do seu
curso eacute libertada instantaneamente uma massa que choca com a sua extremidade interior O
choque eacute transmitido agrave superfiacutecie a ensaiar a qual reage provocando um ressalto O mesmo
veio transmite esse ressalto agrave massa moacutevel que ao deslocar-se faz mover um ponteiro visiacutevel
no exterior do invoacutelucro do aparelho e regista o ponto maacuteximo do ressalto da massa Quanto
mais dura e compacta for a superfiacutecie do betatildeo maior seraacute o ressalto
O valor de referecircncia obtido atraveacutes da escala do aparelho iacutendice escleromeacutetrico
permite avaliar o valor de resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo tendo em conta o acircngulo entre o
eixo longitudinal do escleroacutemetro e a superfiacutecie ensaiada (Viacutetor Coias 2006)
Figura 3-7 Escleroacutemetro de Schmidt (Nabrande Wikipedia 2015)
O ensaio deve seguir as recomendaccedilotildees das normas de referecircncia
BS 1881 parte 202
ASTM C 505-85
38
3372 Registo e anaacutelise de dados
A mediccedilatildeo num determinado local deve corresponder 5 ou 10 leituras O registo de
dados deve ser efetuado num impresso proacuteprio incluindo
Identificaccedilatildeo da obra
Nome do operador
Data
Localizaccedilatildeo da aacuterea ensaiada na estrutura
Acircngulo do escleroacutemetro com a horizontal
Descriccedilatildeo da aacuterea ensaiada
Descriccedilatildeo do betatildeo
A resistecircncia de caacutelculo
Idade e condiccedilotildees de cura
Observaccedilotildees do aspeto da superfiacutecie do betatildeo
Zonas em que o ensaio natildeo teve validade
Nuacutemero de seacuterie do escleroacutemetro utilizado ou a sua identificaccedilatildeo simplificada
O tratamento dos dados depende do fim a que destina a informaccedilatildeo final podendo-se
registar apenas os valores meacutedios da tensatildeo de rotura agrave compressatildeo do betatildeo referente a provetes
cuacutebicos os ciliacutendricos incluindo os valores meacutedios de dispersatildeo Ou entatildeo pode-se tambeacutem
estimar os valores caracteriacutesticos da tensatildeo de rotura
338 Avaliaccedilatildeo da profundidade de carbonataccedilatildeo com indicador de fenolftaleiacutena
Este ensaio eacute de execuccedilatildeo simples A escolha adequada do local onde seraacute feita a anaacutelise
eacute fundamental sobretudo quando se trata de edifiacutecios de elevado valor patrimonial
Geralmente a carbonataccedilatildeo progride com a frente paralela agrave superfiacutecie a frente de
carbonataccedilatildeo quando atravessa o recobrimento das armaduras o accedilo despassiva iniciando o
processo de corrosatildeo das armaduras originando uma perda de resistecircncia e comprometendo a
durabilidade do betatildeo (Viacutetor Coias 2006) Conhecendo a posiccedilatildeo da frente de carbonataccedilatildeo eacute
possiacutevel estimar a extensatildeo das zonas a reparar
3381 Equipamento
Fazem parte do equipamento
Berbequim com percussatildeo
Martelo e escopro
Aspersor
Reacutegua graduada em miliacutemetros
Soluccedilatildeo alcooacutelica de fenolftaleiacutena a 01 por cento
Detetor de armaduras
39 Tiago Pais Boto
3382 Metodologia
Os pontos de mediccedilatildeo devem ser criteriosamente selecionados de forma a poderem-se
comparar diferentes mediccedilotildees Esta seleccedilatildeo deve ter tambeacutem em conta o tipo de controlo que
se pretende fazer e o grau de rigor pretendido Nomeadamente os elementos estruturais com as
superfiacutecies expostas aos agentes ambientais devem ser objeto de um maior nuacutemero de mediccedilotildees
A seleccedilatildeo exata do ponto de mediccedilatildeo deveraacute ter em conta a posiccedilatildeo das armaduras que devem
ser localizadas previamente com um detetor de armaduras a fim de natildeo serem danificadas
Os pontos selecionados devem ser previamente identificados e localizados numa planta
da estrutura
A profundidade dos furos ou cavidades seraacute superior em pelo menos 1 cm ao
recobrimento medido com o detetor de armaduras A limpeza correta do furo eacute essencial para a
fiabilidade dos resultados que deixaratildeo de ter validade se existirem resiacuteduos de poacute nas zonas
interiores natildeo carbonatadas
Utilizando um aspersor com a soluccedilatildeo alcooacutelica de fenolftaleiacutena molham-se a
superfiacutecies internas do furo do ensaio e observa-se a sua coloraccedilatildeo rosada sendo possiacutevel medir
a profundidade da frente de carbonataccedilatildeo na transiccedilatildeo de uma zona para a outra (Viacutetor Coias
2006)
O ensaio deve seguir as recomendaccedilotildees da norma de referecircncia RILEM CPC ndash 18 e E391 ndash
LNEC
Figura 3-8 Reaccedilatildeo da fenolftaleiacutena numa carote de betatildeo (oz diagnostico 2015)
40
339 Observaccedilatildeo boroscoacutepica de cavidades e fendas
O diagnoacutestico de patologias das estruturas e dos materiais bem como o seu
levantamento satildeo em muitos casos facilitados pela possibilidade de inspecionar o interior de
cavidades e fendas de pequenas dimensotildees existentes nesses materiais ou elementos estruturais
A boroscopia eacute uma teacutecnica baseada na utilizaccedilatildeo de um instrumento oacutetico o boroscoacutepio e
constitui uma forma muito pouco intrusiva de efetuar tais observaccedilotildees
3391 Equipamento
Na sua versatildeo mais simples o boroscoacutepio consiste numa haste delgada dotada numa
das extremidades de um ocular e na outra duma objetiva e um prisma A fim de permitir a
iluminaccedilatildeo da cavidade a observar um segundo sistema oacutetico montado no interior da mesma
haste conduz um feixe luminoso intenso que eacute dirigido para o campo observado (Viacutetor Coias
2006) A haste pode ser ligeiramente inclinada em relaccedilatildeo agrave vertical e rodada a toda a volta o
que aliado ao grande acircngulo do sistema oacutetico montado na sua extremidade possibilita uma
observaccedilatildeo com poucos acircngulos mortos
Aleacutem da observaccedilatildeo direta a ocular pode permitir atraveacutes de adaptadores apropriados
montar uma maacutequina fotograacutefica de 35 mm ou uma cacircmara de viacutedeo possibilitando o registo
de imagens do campo observado
Figura 3-9 Esquematizaccedilatildeo de um boroscoacutepio (oz diagnostico 2015)
41 Tiago Pais Boto
3392 Metodologia
Uma vez selecionados os pontos de observaccedilatildeo torna-se necessaacuterio a menos que se
trate de fendas suficientemente largas executar um ou mais furos com cerca de 10 mm de
diacircmetro Depois de montado o sistema e feita a ligaccedilatildeo agrave fonte de iluminaccedilatildeo a haste de
observaccedilatildeo eacute introduzida no orifiacutecio observando-se visualmente o seu interior
3310 Mediccedilatildeo de deslocamentos em juntas e fendas com o alongacircmetro
As construccedilotildees apresentam com frequecircncia fissuras ou fendas resultantes de
deformaccedilotildees ocasionadas por variadas causas como sejam por exemplo assentamentos
diferenciais variaccedilotildees de temperatura alteraccedilatildeo das solicitaccedilotildees ou das propriedades
mecacircnicas dos materiais execuccedilatildeo de obras subterracircneas na vizinhanccedila de construccedilotildees
existentes etc Sendo aquelas fissuras ou fendas manifestaccedilotildees do comportamento estrutural
haacute normalmente interesse em acompanhar a variaccedilatildeo da sua abertura ao longo do tempo em
diversos pontos do seu desenvolvimento (Viacutetor Coias 2006)
O alongacircmetro eacute um dispositivo mecacircnico que se utiliza para medir com precisatildeo
pequenos deslocamentos em juntas e fissuras
33101 Equipamento
O alongacircmetro mecacircnico tem uma base que pode medir 200 mm mas haacute outras medidas
e eacute utilizado para medir as distacircncias entre os pontos definidos por cada par de bases circulares
metaacutelicas com um diacircmetro de 5 mm Usa-se um invar para corrigir os valores lidos devido agrave
influecircncia tanto de variaccedilotildees de temperatura no aparelho como de esforccedilos a que este possa ser
submetido durante a sua utilizaccedilatildeo
Figura 3-10Alongacircmetro mecacircnico (oz diagnostico 2015)
42
33102 Metodologia
Apoacutes seleccedilatildeo e marcaccedilatildeo dos locais onde seratildeo realizadas as mediccedilotildees satildeo previamente
colocados simetricamente pares de bases metaacutelicas especialmente concebidas com 5 mm de
diacircmetro coladas ao elemento em estudo A anaacutelise das leituras ao longo do tempo permite ter
uma ideia da tendecircncia do movimento agravamento estabilizaccedilatildeo recuperaccedilatildeo ou uma
variaccedilatildeo ciacuteclica Esta base de dados permitiraacute eventualmente ajudar a estabelecer relaccedilotildees de
causa-efeito com as accedilotildees a que a construccedilatildeo estaacute sujeita
3311 Determinaccedilatildeo da resistecircncia de betotildees a partir de provetes ciliacutendricos
Sendo este tambeacutem um ensaio semi-destrutivo ou mesmo destrutivo torna-se necessaacuterio
a escolha criteriosa dos locais para recolha dos provetes O ensaio consiste genericamente na
determinaccedilatildeo da resistecircncia atual dos betotildees atraveacutes do ensaio de rotura agrave compressatildeo de
provetes ciliacutendricos
33111 Equipamento
Para a realizaccedilatildeo deste ensaio eacute necessaacuterio
bull Pacoacutemetro
bull Caroteadora
bull Coroas diamantadas com diacircmetro miacutenimo interior de 75 mm
bull Aspirador para extraccedilatildeo de carotes na direccedilatildeo ascendente ou para extraccedilatildeo de carotes
segundo qualquer direccedilatildeo
33112 Metodologia
A seleccedilatildeo exata do local de extraccedilatildeo das carotes deveraacute ter sempre em conta a seguranccedila
estrutural do elemento a sondar no sentido de ser o menos possiacutevel afetada Deste modo em
pilares correntes (de edifiacutecios) o furo de extraccedilatildeo deveraacute localizar‑se sensivelmente a meio da
altura ou o mais possiacutevel afastado das ligaccedilotildees aos restantes elementos estruturais (vigas ou
lajes) Do mesmo modo em vigas o furo de extraccedilatildeo das carotes deveraacute localizar‑se entre 15
e 14 do vatildeo na zona onde os esforccedilos de flexatildeo satildeo mais reduzidos Para aleacutem dos
condicionamentos atraacutes referidos deveraacute ser tido em conta que recolha das carotes deve ser
feita de modo a interferir o miacutenimo com as armaduras do elemento a sondar Para tal deve ser
usado um pacoacutemetro antes da extraccedilatildeo das carotes
As carotes apoacutes a sua extraccedilatildeo deveratildeo ser imediatamente identificadas marcando-as
com laacutepis de cera ou por outro processo igualmente eficaz Depois deveratildeo ser devidamente
acondicionadas a fim de natildeo sofrerem quaisquer danos durante o transporte No caso de alguma
43 Tiago Pais Boto
carote ter intersectado uma armadura o corte dessa carote antes do ensaio deveraacute ser feito de
modo a eliminar o troccedilo afetado pela presenccedila da armadura
Os ensaios de rotura agrave compressatildeo simples dos provetes devem ser realizados em laboratoacuterio
de acordo com a Norma E 226 do LNEC (Viacutetor Coias 2006)
Figura 3-11 Extraccedilatildeo de carote com localizaccedilatildeo preacutevia da malha de armaduras (oz
diagnostico 2015)
33113 Registo e anaacutelise de resultados
O registo dos dados eacute efetuado em impresso proacuteprio incluindo
Identificaccedilatildeo da obra
Nome do operador
Data
Localizaccedilatildeo e identificaccedilatildeo dos pontos de extraccedilatildeo das carotes recorrendo a um
desenho esquemaacutetico
Observaccedilotildees sobre o aspeto da superfiacutecie do betatildeo
Zonas em que as extraccedilotildees natildeo foram vaacutelidas
Os resultados obtidos deveratildeo ser processados tendo por base a metodologia
preconizada na publicaccedilatildeo da Concrete Society Technical Report nordm 11 onde satildeo indicados
vaacuterios fatores de correccedilatildeo a aplicar sobre os resultados dos provetes ensaiados que tecircm em
conta entre outros a direccedilatildeo da carotagem a relaccedilatildeo alturadiacircmetro do provete o corte dos
agregados a presenccedila de material de recobrimento a forma dos provetes a resistecircncia
potencial etc (Viacutetor Coias 2006)
44
3312 Mediccedilatildeo da espessura da seccedilatildeo atraveacutes de ensaios impacto-eco
Este meacutetodo consiste em emitir um impacto mecacircnico sobre uma superfiacutecie originando
impulsos que satildeo projetados ao longo do material As ondas refletidas por uma falha interna
satildeo captadas por um recetor posicionado na mesma superfiacutecie do impacto (Malhotra 1984
ACI-364 1993)
33121 Equipamento
Para a realizaccedilatildeo deste ensaio eacute necessaacuterio
Computador portaacutetil preparado para operar em condiccedilotildees adversas que deveraacute
ter instalado o software adequado para o processamento dos sinais (possibilidade
de definir diferentes resoluccedilotildees dos sinais) e uma placa especiacutefica para aquisiccedilatildeo
dos sinais
Transdutor piezoeleacutetrico com extremidade coacutenica acoplado ao suporte das
massas impactoras ou outro equivalente
Massa impactoras esferas metaacutelicas com diacircmetros de 5 8 125 mm ou outras
equivalentes
Todo o sistema deveraacute estar devidamente operacional e calibrado pelo que deveraacute fazer-
se acompanhar da folha de calibraccedilatildeo devidamente atualizada Para apoio agrave execuccedilatildeo dos
ensaios deveraacute prever-se a eventual utilizaccedilatildeo de um boroscoacutepio ou de equipamento de ultra-
sons (Viacutetor Coias 2006)
Figura 3-12 Parte do equipamento para realizaccedilatildeo do ensaio (impacto-ecoimpact Echo
instruments 2015)
45 Tiago Pais Boto
33122 Metodologia
Para a colocaccedilatildeo dos transdutores os pontos selecionados devem ser em zonas onde natildeo
existem juntas e irregularidades superficiais para que desta forma natildeo influenciem os
resultados
Deve-se portanto remover quaisquer materiais de revestimento nomeadamente os
rebocos jaacute no caso de pinturas de espessura reduzida deve-se comparar os resultados com zonas
sem a referida pintura
Na superfiacutecie do elemento a ensaiar marca-se uma malha de pontos de referecircncia onde
a abertura e quantidade vem em funccedilatildeo da espessura ou largura da seccedilatildeo transversal do
elemento Devem tambeacutem ser garantidos no miacutenimo 9 pontos e em elementos laminares 16
pontos
Sobre cada um dos pontos eacute realizado o ensaio utilizando a massa de impacto previamente
selecionada atraveacutes de testes preliminares
A realizaccedilatildeo deste ensaio deve seguir a norma Norma ASTM C1383-98a Standard Test
Method for Measuring the P-Wave Speed and the Thickness of Concrete Plates Using the
Impact-Echo Method
46
47 Tiago Pais Boto
4 Patologias em Estruturas de Betatildeo Armado
41 Introduccedilatildeo
Em Engenharia Civil o conceito de patologia estaacute associado aos fenoacutemenos que afetam
o comportamento anoacutemalo de uma construccedilatildeo Este conceito pode ser diferenccedilado em patologia
estrutural e em patologia natildeo estrutural Patologia estrutural eacute para os fenoacutemenos que afetam a
funcionalidade estrutural dos elementos da construccedilatildeo nomeadamente as fundaccedilotildees
infraestrutura e superestrutura Patologia natildeo estrutural alberga todos os outros fenoacutemenos que
afetam os restantes elementos da construccedilatildeo
Dada a natureza quiacutemica do betatildeo a sua macro e micro estrutura encontra-se em
constante mudanccedila devido agrave sua estrutura porosa estar sempre em contato com o meio
ambiente Atraveacutes de diversos mecanismos nomeadamente a permeaccedilatildeo difusatildeo e absorccedilatildeo
satildeo transportados diversos agentes necessaacuterios agrave corrosatildeo ao accedilo CO2 aacutegua sulfatos cloretos
Devido agrave sua constituiccedilatildeo e caracteriacutesticas dos constituintes do betatildeo estes podem desenvolver
reaccedilotildees quiacutemicas internas originando patologias
A existecircncia de armaduras no interior do betatildeo e a deficiente proteccedilatildeo das mesmas pode
originar processos de corrosatildeo acelerados originando severas patologias que podem colocar
em causa a proacutepria estabilidade da estrutura
As patologias podem verificar-se devido a erros de projeto erros de execuccedilatildeo erros de
exploraccedilatildeo e manutenccedilatildeo O uacuteltimo erro remete essencialmente para os mecanismos
mecacircnicos fiacutesicos e quiacutemicos a que o betatildeo armado poderaacute estar exposto Este assunto seraacute
abordado com mais detalhe nesta dissertaccedilatildeo Jaacute em relaccedilatildeo aos erros de projeto e de execuccedilatildeo
estando intrinsecamente ligados agrave construccedilatildeo de estruturas novas seratildeo apenas enunciados
neste documento
Segundo um modelo proposto por Tuutti para o mecanismo de detioraccedilatildeo das estruturas
satildeo identificadas principalmente duas fases distintas a iniciaccedilatildeo e a propagaccedilatildeo Na fase de
iniciaccedilatildeo a penetraccedilatildeo e alojamento das substacircncias agressivas vai aumentando ateacute valores
criacuteticos de forma pouco significativa ateacute ao iniacutecio da fase de propagaccedilatildeo Na fase de
propagaccedilatildeo segundo o modelo de Tuutti a evoluccedilatildeo eacute idecircntica a um crescimento exponencial
ao longo da vida uacutetil da estrutura exemplificado pelo graacutefico apresentado na figura seguinte
48
Figura 4-1 Modelo de Tuutti evoluccedilatildeo dos niacuteveis de deterioraccedilatildeo ao longo da vida uacutetil de
uma estrutura (Concrete Institute of Australia 2015)
Segundo Tuutti os instantes representados no graacutefico da Figura 4-1 correspondem agraves
diferentes condiccedilotildees de deterioraccedilatildeo que ocorrem na fase de propagaccedilatildeo
Instante T0 Iniacutecio da corrosatildeo das armaduras
Instante T1 Ocorrecircncia da propagaccedilatildeo da corrosatildeo
Instante T2 Niacutevel de corrosatildeo elevado
42 Erros de projeto
Geralmente os erros de projeto estrutural mais recorrentes e significativos satildeo
Falta de detalhes nos projetos
Erros de dimensionamento
Falta de compatibilidade entre os vaacuterios projetos de especialidade
Deficiente avaliaccedilatildeo das accedilotildees e esforccedilos impostos nomeadamente o efeito teacutermico
Ausecircncia de pormenorizaccedilatildeo adequada do recobrimento e das armaduras
Deficiecircncia avaliaccedilatildeo da agressividade da classe de exposiccedilatildeo
Especificaccedilotildees inadequadas dos materiais
Deficiente avaliaccedilatildeo do controlo de deformaccedilatildeo fendilhacatildeo
Deficiente avaliaccedilatildeo na drenagem e impermeabilizaccedilatildeo
49 Tiago Pais Boto
43 Deficiente execuccedilatildeo
Jaacute na fase de execuccedilatildeo das estruturas de betatildeo armado os erros mais comuns geralmente
satildeo
Falta de rigor e controlo tecnoloacutegico
Erro de interpretaccedilatildeo de projetos
Armaduras mal posicionadas
Deslocamentos das cofragens
Descofragem prematura
Ausecircncia de espaccediladores para garantir recobrimentos
Deficiente vibraccedilatildeo do betatildeo
Segregaccedilatildeo do betatildeo
Falta de fiscalizaccedilatildeo
Juntas de dilataccedilatildeo mal posicionadas ou mesmo ausecircncia das mesmas
Escolha de materiais inadequados ou sem homologaccedilatildeo e marcaccedilatildeo CE
Abatimentos das superfiacutecies de betonagem
44 Erros de Exploraccedilatildeo Manutenccedilatildeo
Como referido anteriormente os erros de exploraccedilatildeomanutenccedilatildeo satildeo remetidos para
os principais mecanismos mecacircnicos fiacutesicos e quiacutemicos a que o betatildeo armado poderaacute estar
exposto
441 Mecanismos Mecacircnicos
Cristalizaccedilatildeo dos sais
A cristalizaccedilatildeo dos sais acontece na passagem da situaccedilatildeo de natildeo saturaccedilatildeo para a de
saturaccedilatildeo ou sobressaturaccedilatildeo e acontece na circunstacircncia de abaixamento da temperatura
evaporaccedilatildeo ou por acreacutescimo de sal Comeccedilam-se entatildeo a formar sais cristalizaccedilatildeo nos espaccedilos
porosos do betatildeo exercendo deste modo uma pressatildeo de nas paredes capilares do betatildeo (Viacutetor
Coias 2006)
Retraccedilatildeo (secagem por evaporaccedilatildeo quiacutemica e teacutermica)
O efeito da retraccedilatildeo do betatildeo seja ela secagem por evaporaccedilatildeo retraccedilatildeo plaacutestica ou por
efeito teacutermico origina uma diminuiccedilatildeo no volume das peccedilas de betatildeo Por consequecircncia pode
originar tensotildees de traccedilatildeo no betatildeo e se estes esforccedilos natildeo forem libertados por exemplo
atraveacutes de juntas de dilataccedilatildeo Quando as tensotildees de traccedilatildeo forem superiores agrave resistecircncia do
betatildeo agrave traccedilatildeo surge o aparecimento de fendas
A retraccedilatildeo por secagem acontece devido agrave evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua presente nos
poros capilares que natildeo foi usada no processo de hidrataccedilatildeo do cimento Este processo sendo
50
lento pode demorar anos ateacute se evidenciarem as primeiras patologias em elementos estruturais
espessos
A retraccedilatildeo quiacutemica tambeacutem designada por endoacutegena ou autogeacutenea ocorre devido agrave
evoluccedilatildeo quiacutemica resultante da hidrataccedilatildeo da pasta de cimento Este processo pode ocorrer
mesmo sem trocas de aacutegua quando o betatildeo tem uma idade jovem e provoca fendas de pequena
profundidade
Por uacuteltimo a retraccedilatildeo teacutermica ocorre apoacutes um arrefecimento teacutermico ateacute atingir a
temperatura ambiente consequecircncia de uma elevaccedilatildeo preacutevia e acentuada da temperatura Uma
peccedila monoliacutetica de betatildeo sujeita a variaccedilotildees de temperatura da ordem dos 40ordmC ou 50ordmC sofre
uma deformaccedilatildeo de alguns deacutecimos de miliacutemetros por cada metro de comprimento Os efeitos
deste alongamento e encurtamento satildeo despreziacuteveis se a peccedila dilatar livremente mas surgem
tensotildees internas se estiver rigidamente confinada (Viacutetor Coias 2006)
Abrasatildeo
Esta caracteriza-se essencialmente por accedilotildees repetidas de fricccedilatildeo ou impacto repetido
Eacute um mecanismo de deterioraccedilatildeo no betatildeo importante para estruturas em que estejam em
contato com a aacutegua em escoamento em especial quando esta arraste detritos e areias A erosatildeo
pode desenvolver-se rapidamente assim que a camada superficial do betatildeo desaparecer (Rui
Ferreira 2000)
Cavitaccedilatildeo
A cavitaccedilatildeo acontece devido aacute formaccedilatildeo de bolhas de vapor provocada por uma variaccedilatildeo
brusca da velocidade do escoamento ou diminuiccedilatildeo de pressatildeo na aacutegua que por sua vez
quando atingem zonas de pressatildeo normal rebentam Esta accedilatildeo hidrodinacircmica ganha
preponderacircncia apenas em estruturas total ou parcialmente submersas
Variaccedilotildees de temperatura
O efeito da temperatura em estruturas de betatildeo armado pode causar enormes esforccedilos
quando natildeo existem juntas de dilataccedilatildeo As tensotildees originadas podem ser de compressatildeo ou de
traccedilatildeo consoante a variaccedilatildeo da temperatura seja positiva ou negativa respetivamente A
principal consequecircncia nas estruturas eacute a fendilhacatildeo do betatildeo que se inicia assim que as tensotildees
originadas forem superiores agrave resistecircncia de traccedilatildeo ou compressatildeo do betatildeo
Temperaturas elevadas (incecircndio)
Dependendo da temperatura do tempo de exposiccedilatildeo e da velocidade de arrefecimento
as propriedades dos materiais nomeadamente o betatildeo e o accedilo satildeo alteradas levando a um
51 Tiago Pais Boto
decreacutescimo da resistecircncia dos elementos estruturais alteraccedilatildeo na coloraccedilatildeo esfarelamento
superficial fendilhaccedilatildeo e ateacute ao proacuteprio colapso da estrutura
Segundo Rosso (1975) o ciclo caracteriacutestico de um incecircndio numa edificaccedilatildeo eacute
categorizada em trecircs fases a inicial a intermeacutedia e a final Na fase inicial verifica-se um
aumento severo da temperatura ateacute cerca dos 250-300ordmC provocando perdas da resistecircncia
mecacircnica agrave compressatildeo em cerca de 5 Quando os elementos satildeo sujeitos a temperaturas
superiores a 300ordmC a perda da resistecircncia mecacircnica agrave compressatildeo jaacute eacute bastante consideraacutevel e
agrava-se em situaccedilotildees de arrefecimento raacutepido Na entrada da segunda fase ocorre um
fenoacutemeno designado por ldquoflash overrdquo Nesta fase ocorrem os efeitos mais nocivos para as
estruturas de betatildeo armado Segundo Rosso (1975) raramente excede temperaturas de 1250-
1300ordmC Na uacuteltima fase jaacute caracterizada pela extinccedilatildeo do fogo o aspeto mais relevante eacute a
velocidade de arrefecimento Quando este eacute feito lentamente existe a possibilidade de uma
recuperaccedilatildeo da resistecircncia inicial de ateacute 90 dependendo da temperatura maacutexima atingida
(Rosso T FAUUSP 1975)
Tabela 4-1 Caracteriacutesticas do betatildeo em funccedilatildeo da temperatura (Adaptado de Rosso (1975)
Neville (1923)
Temperatura [ordmC] Cor Aspeto Visual Desempenho
lt250 Cinza Perda de resistecircncia pequena e irregular
285-300 Cinza-Rosa Fissuraccedilatildeo superficial lascamento explosivo
300 Rosa Iniacutecio de mudanccedila de cor
50-400 Rosa Reduccedilatildeo do Modulo de deformaccedilatildeo
535-550 Roxo Fissuraccedilatildeo profunda friabilidade superficial
575 Vermelho claro Destacamento dos gratildeos de quartzo
650 Cinza esbranquiccedilado Perda das propriedades mecacircnicas
790-800 Cinza esbranquiccedilado Lascamentos do recobrimento das armaduras com
exposiccedilatildeo ateacute 25 da superfiacutecie das mesmas
900 Amarelo alaranjado Superfiacutecie pulverulenta
1000 Amarelo claro Superfiacutecie pulverulenta
Ciclos de gelodegelo
O betatildeo sendo um material poroso absorve e reteacutem aacutegua nos seus poros Quando sujeito a
temperaturas negativas a aacutegua presente nos poros congela originando um aumento de volume
em cerca de 9 Se este aumento de volume for restringido geram-se tensotildees no interior do
betatildeo causando fendilhaccedilatildeo agrave superfiacutecie Por sua vez quando o processo se inverte resulta na
degradaccedilatildeo do material verificando-se escamaccedilatildeo do betatildeo Esta accedilatildeo depende da frequecircncia
dos ciclos gelodegelo da porosidade do betatildeo da classe de exposiccedilatildeo em que se encontra o
betatildeo da rapidez e duraccedilatildeo do arrefecimento e da idade do betatildeo que por sua vez eacute proporcional
agrave resistecircncia (Viacutetor Coias 2006)
52
442 Mecanismos Quiacutemicos
Reaccedilotildees alcalis-agregado
As reaccedilotildees mais importantes satildeo as aacutelcalis-siacutelica e aacutelcalis-silicatos Estas reaccedilotildees
resultam da reaccedilatildeo dos metais alcalinos presentes no betatildeo (K2O e Na2O) e os silicatos
presentes nos agregados
Os paracircmetros fundamentais que influenciam esta reaccedilatildeo satildeo a compactaccedilatildeo cura
razatildeo aacuteguacimento quantidade de agregado ativo e a quantidade de aacutelcalis no betatildeo (COSTA
A ldquoPatologia do Betatildeo Armado 2007)
Agregados Reativos + Humidade + Alcalinidade Elevada rarrRisco de Reaccedilatildeo aacutelcalis-agregado
Ataque pelos aacutecidos sais e aacuteguas puras
Atraveacutes da interaccedilatildeo da pasta de cimento com hidroacutexido de caacutelcio silicato de caacutelcio e o
aluminato de caacutelcio formam-se sais de caacutelcio soluacuteveis destruindo os poros da pasta A
agressividade dos aacutecidos depende da solubilidade dos sais de caacutelcio que satildeo originados quer
isto dizer que quanto maior eacute a solubilidade mais acelerado seraacute o ritmo de deterioraccedilatildeo
As aacuteguas puras sendo estas aacuteguas correntes contecircm um elevado poder dissolvente
dissolvem o hidroacutexido de caacutelcio originando a perda das propriedades ligantes e a decomposiccedilatildeo
da pasta de cimento Estas aacuteguas quando contecircm um teor elevado de iotildees de caacutelcio a
agressividade diminui Jaacute quando haacute a presenccedila de dioacutexido de carbono e alcalis dissolvidos a
agressividade aumenta
Ataque pelos sulfatos
A deterioraccedilatildeo eacute originada pela Formaccedilatildeo de Etringite Retardada (DEF) A origem daacute-
se no processo da reaccedilatildeo do aluminato do cimento Portland endurecido com o iatildeo sulfato
provocando uma reaccedilatildeo expansiva do betatildeo A principal causa eacute um aumento da temperatura
durante o endurecimento do betatildeo e o seu efeito eacute devido a tensotildees internas que podem
provocar a fendilhaccedilatildeo do betatildeo
As causas mais importantes desta accedilatildeo quiacutemica eacute o ambiente agressivo a que a estrutura
de betatildeo estaacute exposta e a permeabilidade do betatildeo
Accedilatildeo da aacutegua do mar
A grande quantidade de iotildees agressivos na aacutegua do mar tais como CL- SO4-- Ca++
Mg++ Na+ K+ entram em reaccedilatildeo com a pasta de cimento levando agrave deterioraccedilatildeo do betatildeo
Corrosatildeo das armaduras
O betatildeo eacute um composto com alto teor alcalino essencialmente devido agraves reaccedilotildees de
hidrataccedilatildeo dos silicatos de caacutelcio constituintes do cimento originando hidroacutexidos de caacutelcio
Em condiccedilotildees onde o pH eacute elevado proporciona agraves armaduras presentes no betatildeo um
comportamento passivo originado por uma pelicula de oacutexido de ferro ou seja uma pelicula
passivante (Politico G 2006)
53 Tiago Pais Boto
Quando a pelicula passivante do accedilo eacute destruiacuteda inicia-se o mecanismo de corrosatildeo As
armaduras funcionam como condutores eleacutetricos e o betatildeo como eletroacutelito isto quer dizer que
funciona como um condutor ioacutenico abrangendo simultaneamente as zonas anoacutedicas e
catoacutedicas A dissoluccedilatildeo do accedilo no acircnodo origina a libertaccedilatildeo de iotildees ferrosos permanecendo
um excesso de eletrotildees no accedilo e estes devido agrave diferenccedila de potencial migram para a zona
catoacutedica atraveacutes da armadura Quando reagem com a aacutegua formam-se iotildees hidroacutexidos que
migram para a zona anoacutedica (Joana Silva 2007)
As principais equaccedilotildees no processo de corrosatildeo das armaduras satildeo
Dissoluccedilatildeo do accedilo (Reaccedilatildeo Anoacutedica) 119865119890 rarr 119865119890++ + 2119890minus (41)
Reduccedilatildeo do oxigeacutenio (Reaccedilatildeo Catoacutedica) 119874221 + 1198672119874 + 2119890minus rarr 2119874119867minus (42)
Produtos da corrosatildeo 119865119890++ + 2119874119867minus rarr 119865119890(119874119867)2 (43)
ldquoNa zona anoacutedica ocorrem em geral reaccedilotildees secundaacuterias cujos produtos da corrosatildeo
podem originar aumentos de volume significativos criando no betatildeo elevadas tensotildees internas
que podem promover fenoacutemenos de fissuraccedilatildeo eou delaminaccedilatildeo do recobrimento das
armadurasrdquo (A Costa J Appleton 1999) As reaccedilotildees referidas satildeo
119865119890 + 31198672119874 rarr 119865119890(119874119867)3 + 3119867+ + 3119890minus (44)
3119865119890 + 41198672119874 rarr 11986511989031198744 + 8119867+ + 8119890minus (45)
119865119890 + 21198672119874 rarr 119865119890119874(119874119867minus) + 3119867+ + 3119890minus (46)
119865119890119874(119874119867minus) + 1198742 rarr 11986511989031198744 (47)
54
Figura 4-2Modelo simplificado do processo de corrosatildeo nas armaduras (ACosta1997)
Accedilatildeo dos cloretos
A accedilatildeo dos cloretos ocorre devido a trecircs mecanismos de transporte permeaccedilatildeo absorccedilatildeo
e difusatildeo Estes mecanismos podem ocorrer isoladamente ou em simultacircneo estando
dependentes do grau de humidade do betatildeo da presenccedila de aacutegua e do coeficiente de
permeabilidade do betatildeo Os cloretos no betatildeo armado provocam uma aceleraccedilatildeo das reaccedilotildees
anoacutedicas promovendo o processo de dissoluccedilatildeo das armaduras
De acordo com Rozenberg no mecanismo de corrosatildeo provocado pela accedilatildeo dos
cloretos o cloreto de ferro originado no acircnodo originaacuterio da combinaccedilatildeo dos iotildees de ferro e
cloretos reage com os iotildees de hidroacutexido consumindo-os e originando hidroacutexido de ferro Da
diminuiccedilatildeo dos iotildees hidroacutexido leva a uma diminuiccedilatildeo do pH do betatildeo proporcionando a
destruiccedilatildeo da peliacutecula passiva das armaduras (I M Rozenberg 2002)
2119865119890 + 6119862119897minus rarr 21198651198901198621198973minus + 4119890minus (48)
119865119890119862119897minus + 2119874119867minus rarr 119865119890(119874119867)2 + 3119862119897minus (49)
Carbonataccedilatildeo do betatildeo
Este eacute um fator de grande importacircncia na deterioraccedilatildeo das estruturas de betatildeo armado
Quanto maiores forem as percentagens de cimento Portland no betatildeo menor seraacute a
profundidade de carbonataccedilatildeo na estrutura havendo mais cal a carbonatar aumenta a
impermeabilidade agrave penetraccedilatildeo do CO2 Face ao aumento dos niacuteveis de concentraccedilatildeo de CO2
verificado nos uacuteltimos anos este mecanismo de deterioraccedilatildeo tem importacircncia significativa na
deterioraccedilatildeo das armaduras
55 Tiago Pais Boto
Figura 4-3 Evoluccedilatildeo dos niacuteveis de concentraccedilatildeo de CO2 nos uacuteltimos 50 anos
ldquoQuando o processo de corrosatildeo atinge as armaduras torna-se de extrema importacircncia
avaliar a profundidade da mesma ldquoEste processo pode ser dividido em trecircs zonas distintas a
zona carbonatada o hidroacutexido de caacutelcio jaacute foi consumida pelo dioacutexido de carbono
transformando-o em carbonato de caacutelcio (CaCO3) a zona natildeo carbonatada onde ainda natildeo
existe penetraccedilatildeo de dioacutexido de carbono e finalmente a fronteira delimitadora das duas zonas
descritas chamada frente de carbonataccedilatildeordquo (A Costa J Appleton 1999)
De acordo com a 1ordf lei de Fick e sendo este um processo de difusatildeo de dioacutexido de
carbono a corrosatildeo avanccedila em profundidade ao longo do tempo podendo entatildeo ser
representada atraveacutes de
120594 = 119870radic119905 (410)
Onde
χ - Profundidade de carbonataccedilatildeo [m]
K - Coeficiente de carbonataccedilatildeo [m s-05]
t - tempo [s]
Sendo que a constante de carbonataccedilatildeo (K) depende da razatildeo aacuteguacimento (AC) do
coeficiente de difusatildeo do CO2 no betatildeo e da quantidade presente na atmosfera do tipo e
quantidade de cimento e do teor de humidade do betatildeo relacionando as condicionantes
mencionadas da seguinte formardquo (A Costa 1997)
56
119870 = radic2119863
119886(1198621 minus 1198622) (411)
Onde
D - coeficiente de difusatildeo do CO2 no betatildeo [m2s]
a - Quantidade necessaacuteria para carbonatar uma unidade de volume de betatildeo [gm3]
1198621 - Concentraccedilatildeo de CO2 no exterior [gm3]
1198622 - Concentraccedilatildeo de CO2 na frente de carbonataccedilatildeo [gm3]
O processo da carbonataccedilatildeo do betatildeo pode ser explicado da seguinte forma
No processo de cura do betatildeo atraveacutes da hidrataccedilatildeo dos silicatos e do oacutexido de caacutelcio
(CaO) contido no cimento gera-se o hidroacutexido de caacutelcio Ca(OH)2
CaO + H2O rarr Ca(OH) (412)
O hidroacutexido de caacutelcio em contato com a atmosfera reage com o dioacutexido de carbono CO2
formando assim o carbonato de caacutelcio CaCO3 insoluacutevel Esta reaccedilatildeo eacute ainda afetada pela
humidade relativa presente na atmosfera potenciando o consumo do hidroacutexido de caacutelcio
Ca(OH)2 presente diminuindo a alcalinidade da estrutura ou seja diminuiccedilatildeo dos iacuteons OH-
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (413)
Em seguida o ataque do dioacutexido de carbono CO2 presente na aacutegua e na atmosfera sobre
o hidroacutexido de caacutelcio Ca(OH)2 e o carbonato de caacutelcio CaCO3 gera o bicarbonato de caacutelcio
Ca(HCO3)2
Ca(OH)2 + 2CO2 rarr Ca(HCO3)2 (414)
CaCO3 + CO2 + H2O rarr Ca(HCO3)2 (415)
O bicarbonato de caacutelcio Ca(HCO3)2 eacute soluacutevel na aacutegua Portanto a exposiccedilatildeo da estrutura
a ambientes com altos teores de dioacutexido de carbono potencia a degradaccedilatildeo do betatildeo ao longo
do tempo
443 Mecanismos Fiacutesicos
Os mecanismos fiacutesicos responsaacuteveis pelas patologias nas estruturas podem para melhor
enquadramento ser divididos em dois grupos accedilotildees previsiacuteveis e accedilotildees imprevisiacuteveis ou de
carater acidental Nas accedilotildees previsiacuteveis estatildeo os problemas patoloacutegicos resultantes da ausecircncia
ou inadequada manutenccedilatildeo da estrutura Por sua vez estas causas satildeo ldquofrutordquo da falta de
conhecimento teacutecnico da falta de rigor profissional e problemas econoacutemicos As accedilotildees
imprevisiacuteveis satildeo caracterizadas pela ocorrecircncia de accedilotildees acidentais e accedilotildees sem contribuiccedilatildeo
da accedilatildeo humana resultado da agressividade do meio Provocando vaacuterias deterioraccedilotildees nas
estruturas de betatildeo (enunciadas nas accedilotildees acidentais seguidamente descritas)
57 Tiago Pais Boto
Vento e Sismo
As accedilotildees do vento e sismo satildeo accedilotildees dinacircmicas nas estruturas que por vezes quando
significativas causam ataques mecacircnicos significativos
Crescimento de vegetaccedilotildees
O crescimento de vegetaccedilotildees (tais como musgos algas raiacutezes etc) quando se formam em
zonas porosas do betatildeo e fendas originam forccedilas expansivas causando ataques mecacircnicos
Acumulaccedilatildeo de sujidades ou lixos e contaminaccedilatildeo por oacuteleos e gorduras
Este tipo de contaminaccedilatildeo quando promove a criaccedilatildeo de bacteacuterias anaeroacutebicas e aeroacutebicas
causando um ataque quiacutemico da passa de cimento
Microorganismos
Os microrganismos que produzem aacutecido huacutemico causam um ataque quiacutemico aacute pasta de
cimento
58
59 Tiago Pais Boto
5 Reparaccedilatildeo e Reforccedilo de Estruturas de betatildeo armado
51 Enquadramento Geral de uma intervenccedilatildeo de reforccedilo
A decisatildeo de intervenccedilatildeo numa estrutura existente em betatildeo armado com o objetivo de
reforccedilar prende-se agrave necessidade de melhorar ou corrigir uma situaccedilatildeo deficiente de seguranccedila
estrutural independentemente dos vaacuterios estados limites sendo que habitualmente eacute relacionado
ao estado limite uacuteltimo
Uma intervenccedilatildeo sobre as accedilotildees traduz-se normalmente pela imposiccedilatildeo de restriccedilotildees agrave
utilizaccedilatildeo da estrutura Eacute o caso por exemplo do procedimento apoacutes a ocorrecircncia dum acidente
estrutural em que se aplicam regra geral de imediato restriccedilotildees de utilizaccedilatildeo do edifiacutecio ateacute
se esclarecer a situaccedilatildeo geral em que a estrutura se encontra (Joseacute Vasconcelos Paiva at all
LNEC 2006)
Satildeo igualmente consideradas accedilotildees de reparaccedilatildeo ou reforccedilo quando existe uma
redistribuiccedilatildeo de esforccedilos entre os diversos elementos estruturais quer isto dizer que neste tipo
de intervenccedilotildees natildeo eacute executada nenhuma teacutecnica de reforccedilo especiacutefica mas sim uma
intervenccedilatildeo ativa com a aplicaccedilatildeo de sistemas de forccedilas autoequilibradas
52 Aspetos teacutecnicos a considerar em situaccedilotildees de reparaccedilatildeo ou reforccedilo
estrutural
Na tabela seguinte indicam-se os principais aspetos teacutecnicos que devem ser alvo de
anaacutelise em projetos de reparaccedilatildeo ou reforccedilo (Joseacute Vasconcelos Paiva et all LNEC 2006)
60
Tabela 5-1 Aspetos teacutecnicos a considerar para situaccedilotildees de reparaccedilatildeo e reforccedilo (Joseacute
Vasconcelos Paiva et all LNEC 2006)
Seguranccedila
Estrutural
Caracteriacutesticas geomeacutetricas e propriedades dos materiais constituintes dos elementos
estruturais jaacute construiacutedos e estado de conservaccedilatildeo desses materiais
Aplicabilidade das accedilotildees das regras de combinaccedilatildeo e dos coeficientes de seguranccedila
estabelecidos para construccedilotildees novas
Periacuteodo de vida uacutetil da estrutura apoacutes a intervenccedilatildeo
Anaacutelise
Estrutural
Distribuiccedilatildeo de esforccedilos antes da intervenccedilatildeo
Distribuiccedilatildeo de esforccedilos depois da intervenccedilatildeo
Soluccedilotildees de
interligaccedilatildeo entre
elementos ou
materiais
Por colagem
Por soldadura
Por fricccedilatildeo ou atrito
Por confinamento (pressatildeo transversal)
Com ferrolhos (corte e traccedilatildeo)
Com ligadores metaacutelicos (ex parafusos pregos)
Por comportamento diferido
Dimensionamento
(definiccedilatildeo da
capacidade
resistente)
Funcionamento em serviccedilo
Resistecircncia uacuteltima
Interaccedilatildeo entre materiais novos e jaacute existentes
Funcionamento em seacuterie ou em paralelo
Tipo de esforccedilo dominante (compressatildeo traccedilatildeo flexatildeo esforccedilo transverso)
Durabilidade
Durabilidade relativa dos materiais
Coexistecircncia natildeo reativa
Resistecircncia agrave corrosatildeo e ao fogo
Resistecircncia das ligaccedilotildees agrave fadiga
53 Metodologias de intervenccedilatildeo
Embora seja difiacutecil propor uma sequecircncia de etapas adequada a todos os casos de
reparaccedilatildeoreforccedilo sugere-se a metodologia apresentada por (ACI Committee 364 1999)
61 Tiago Pais Boto
Tabela 5-2Metodologia a seguir para projeto de reparaccedilatildeoreforccedilo (ACI Committee 364
1999)
FASE A ndash AVALIACcedilAtildeO DO ESTADO DA ESTRUTURA
A1 Recolha de informaccedilatildeo
A11 Elementos de
projeto
i Peccedilas desenhadas
ii Peccedilas escritas
A12 Elementos de obra
i Telas finais
ii Registos da fiscalizaccedilatildeo
iii Livro de obra
A13 Histoacuteria da
estrutura
i Registo de alteraccedilotildees de uso da estrutura
ii Registo de anteriores intervenccedilotildees de reparaccedilatildeoreforccedilo
A14 Levantamento da
geometria da estrutura
atual
i Recolha da dimensatildeo real dos elementos estruturais
ii Verificaccedilatildeo da introduccedilatildeo supressatildeo de elementos
estruturais
iii Verificaccedilatildeo da conformidade do sistema estrutural do
projetoobra
A2 Inspeccedilatildeo da estrutura
A21 Abordagem niacutevel
1
i Registo visualizaccedilatildeo anaacutelise e eventual quantificaccedilatildeo
de defeitos visiacuteveis e potenciais nos elementos estruturais
(fendilhacatildeo deformaccedilatildeo deterioraccedilatildeo do betatildeo
deterioraccedilatildeo do accedilo etc)
A22 Abordagem niacutevel
2
i Quantificaccedilatildeo das propriedades mecacircnicas do betatildeo e do
accedilo atraveacutes de ensaios in-situ ou em laboratoacuterio
ii Quantificaccedilatildeo das anomalias registadas na abordagem
niacutevel 1 atraveacutes de ensaios in-situ ou em laboratoacuterio
FASE B ndash AVALIACcedilAtildeO DA SEGURANCcedilA DA ESTRUTURA
B11 Verificaccedilatildeo da
seguranccedila da estrutura
face agraves condiccedilotildees
iniciais de projeto
i Verificaccedilatildeo aos estados limites uacuteltimos
ii Verificaccedilatildeo aos estados limites de utilizaccedilatildeo
B12 Verificaccedilatildeo da
seguranccedila da estrutura
face agraves novas exigecircncias
de utilizaccedilatildeo
i Verificaccedilatildeo aos estados limites uacuteltimos
ii Verificaccedilatildeo aos estados limites de utilizaccedilatildeo
FASE C ndash CARACTERIZACcedilAtildeO DO TIPO E OBJECTIVOS DA INTERVENCcedilAtildeO
C1Face aos resultados
das fases A e B deveraacute
adotar-se uma das
seguintes estrateacutegias
i Natildeo intervir
ii Reparar em pequena escala
iii Reparar e eventualmente reforccedilar
iv Reforccedilar
v Demolir
FASE D ndash PROJECTO DE REPARACcedilAtildeOREFORCcedilO
62
54 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de estruturas existentes
Tendo em conta que natildeo se trata de estruturas novas a escolha do modelo de
comportamento estrutural deve ser adequada agrave realidade da estrutura possibilitando assim a
verificaccedilatildeo da seguranccedila em relaccedilatildeo aos estados limites de utilizaccedilatildeo e estados limites uacuteltimos
Deste modo a verificaccedilatildeo dos estados uacuteltimos eacute exposta pela seguinte equaccedilatildeo
119878119889 le 119877119889 (51)
O valor de caacutelculo do esforccedilo que atua na estrutura eacute caracterizado por Sd este valor
deve ser calculado tendo em consideraccedilatildeo o historial de cargas da estrutura O valor de caacutelculo
do esforccedilo resistente residual do elemento eacute caracterizado por Rd Define-se por esforccedilo
resistente residual a capacidade de resistecircncia a cargas apoacutes este ter sido sujeito ao historial de
cargas durante toda a sua vida uacutetil
Apoacutes a execuccedilatildeo das etapas definidas na metodologia de intervenccedilatildeo apresentada por
(ACI Committee 364 1999) deve-se proceder agrave modelaccedilatildeo da estrutura existente tendo em
conta as propriedades mecacircnicas dos materiais e a disposiccedilatildeo estrutural Depois eacute necessaacuterio
quantificar as accedilotildees obter os coeficientes de majoraccedilatildeo de accedilotildees e definir quais os modelos de
anaacutelise mais adequados e por fim utilizar um software de caacutelculo automaacutetico para determinar
os esforccedilos atuantes Sd
Quantificaccedilatildeo de accedilotildees Regulamento de Seguranccedila e Accedilotildees Para Estruturas de Edifiacutecios e
Pontes (RSA 1983) e Eurocoacutedigo 1 (CEN 2002)
Coeficientes de majoraccedilatildeo de accedilotildees Coeficientes de seguranccedila propostos no Boletim nordm 162
do CEB (CEB 1983)
120574prime119892 = 1375 times (120574119892 minus 01) rarr 119864119904119905119903119906119905119906119903119886119904 119889119886119899119894119891119894119888119886119889119886119904
125 times (120574119892 minus 01) rarr 119864119904119905119903119906119905119906119903119886119904 119904atilde119904 (52)
120574prime119902 = 165 times 120574119902 rarr 119864119904119905119903119906119905119906119903119886119904 119889119886119899119894119891119894119888119886119889119886119904
15 times 120574119902 rarr 119864119904119905119903119906119905119906119903119886119904 119904atilde119904 (53)
120574prime119892 = Coeficiente de majoraccedilatildeo de accedilotildees permanentes em estruturas existentes
120574prime119902= Coeficiente de majoraccedilatildeo de accedilotildees variaacuteveis em estruturas existentes
Modelos de anaacutelise
Modelo elaacutestico linear
63 Tiago Pais Boto
Modelo elaacutestico linear com redistribuiccedilatildeo de esforccedilos
Modelo plaacutestico
Modelo natildeo linear
Figura 5-1 Comportamento teoacuterico dos modelos de anaacutelise (Appleton Jamp Costa A 2011)
Onde
S= Forccedila
δ=Deformaccedilatildeo
Para a determinaccedilatildeo de esforccedilos resistentes devem ser tomadas em consideraccedilatildeo as
caracteriacutesticas mecacircnicas residuais dos elementos existentes estas podem ser determinadas a
partir dos seguintes meacutetodos (CEB 1983)
i Estimativa analiacutetica ndash realiza-se uma estimativa das propriedades mecacircnicas dos
materiais a partir de graacuteficos apresentados pelo (CEB1983)
ii Ensaio de carga ndash consiste na realizaccedilatildeo de ensaios de carga da estrutura devidamente
monitorizados
iii Estimativa empiacuterica ndash consiste na multiplicaccedilatildeo das propriedades dos materiais por
coeficientes redutores que procuram ter em conta o efeito dos danos da estrutura
existente
Conforme o meacutetodo simplificado em iii o valor das caracteriacutesticas de rigidez e
resistecircncia dos materiais pode ser adquirido a partir das seguintes expressotildees
119877119903119890119904119894119889119906119886119897=120593119877 times 119877119868119899119894119888119894119886119897 (54)
119870119903119890119904119894119889119906119886119897=120593119870 times 119870119868119899119894119888119894119886119897 (55)
Onde
119877119868119899119894119888119894119886119897 ndash Caracteriacutesticas iniciais de resistecircncia 119870119868119899119894119888119894119886119897 ndash Caracteriacutesticas iniciais de rigidez
119877119903119890119904119894119889119906119886119897 ndash Caracteriacutesticas residuais de resistecircncia
119870119903119890119904119894119889119906119886119897 ndash Caracteriacutesticas residuais de rigidez
120593119877 ndash Coeficiente empiacuterico para reduccedilatildeo de resistecircncia 120593119870 ndash Coeficiente empiacuterico para reduccedilatildeo de rigidez
64
Nas tabelas seguintes satildeo indicados os valores preconizados pelo CEB (CEB ndash Bul 162 1983)
Tabela 5-3 Coeficiente 120593119877 para danos provocados por sismos (CEB 1983)
Tipo de
Construccedilatildeo
Niacutevel de Danos
Niacutevel A Niacutevel B Niacutevel C Niacutevel C
Nova 095 075 045 015
Antiga 08 06 03 0
Niacutevel A
Fendas de flexatildeo isoladas com larguras inferiores a 1 ndash 2 mm desde que um caacutelculo simples
demonstre que estas fendas natildeo satildeo devidas a deficiecircncia da armadura para as accedilotildees de
dimensionamento mas sim devidas a efeitos localizados (juntas de construccedilatildeo restriccedilotildees
devidas a paredes divisoacuterias choques ligeiros accedilotildees teacutermicas iniciais retraccedilotildees etc)
Niacutevel B Vaacuterias fendas de flexatildeo largas ou fendas de corte diagonais isoladas com larguras inferiores a
cerca de 05 mm natildeo existindo deslocamentos residuais
Niacutevel C Fendas de corte bi-diagonais eou esmagamento localizados no betatildeo devidos a corte e
compressatildeo natildeo existindo deslocamentos residuais apreciaacuteveis ocorrecircncia de fendilhacatildeo em
noacutes de ligaccedilatildeo viga pilar
Niacutevel D Rotura do nuacutecleo de betatildeo do elemento encurvadura dos varotildees (o elemento perdeu a
continuidade mas natildeo colapsou) existindo apenas pequenos deslocamentos residuais (verticais
e horizontais) ocorrecircncia de danos severos em noacutes de ligaccedilatildeo pilar viga
Tabela 5-4 Coeficiente 120593119877 para danos provocados por incecircndios (CEB 1983)
Tipo de
Construccedilatildeo
Niacutevel de Danos
Niacutevel A Niacutevel B Niacutevel C Niacutevel C
Nova 095 080 065 04
Antiga 090 075 060 030
Niacutevel A Sem danos exceto algum descasque miacutenimo do acabamento eou do betatildeo
Niacutevel B Acabamento bastante afetado algum descasque do betatildeo microfendilhaccedilatildeo generalizada da
superfiacutecie do betatildeo e eventual cor rosada o que dependeraacute dos agregados
Niacutevel C
Arranque generalizado do acabamento descasque significativo do betatildeo e eventual cor
cinzento avermelhado esbranquiccedilado os varotildees ainda estatildeo aderentes ao betatildeo apenas um
varatildeo no caso de pilares ou ateacute 10 da armadura principal no caso de vigas e lajes tenha
encurvado
Niacutevel D
Danos severos descasque generalizado do betatildeo deixando agrave vista praticamente toda a
armadura o betatildeo possui uma cor amarelo acastanhado mais do que um varatildeo no caso de
pilares ou ateacute 50 da armadura principal no case de vigas e lajes encurvou podendo existir
distorccedilatildeo dos pilares eventuais fendas de corte com poucos miliacutemetros de largura nos pilares
65 Tiago Pais Boto
eventuais fendas de flexatildeo corte com vaacuterios miliacutemetros de largura nas vigas e lajes e
possiacuteveis flechas apreciaacuteveis
Tabela 5-5 Coeficiente 120593119877 para danos provocados pela corrosatildeo (CEB 1983)
Tipo de
Construccedilatildeo
Niacutevel de Danos
Niacutevel A Niacutevel B Niacutevel C Niacutevel C
Nova 095 08 06 035
Antiga 085 07 05 025
Niacutevel A Manchas de ferrugem alguma fendilhacatildeo longitudinal perda de secccedilatildeo de armadura
lt1
Niacutevel B Manchas de ferrugem alguma fendilhacatildeo longitudinal e transversal algum descasque do
betatildeo perda de secccedilatildeo da armadura lt5
Niacutevel C Manchas de ferrugem fendilhacatildeo extensa descasque significativo do betatildeo perda de
secccedilatildeo da armadura lt10
Niacutevel D
Manchas de ferrugem fendilhacatildeo extensa descasque do betatildeo em algumas zonas
deixando a armadura agrave vista perda de secccedilatildeo da armadura lt25 eventuais deslocamentos
residuais
Tal como acontece em estruturas novas os valores de caacutelculo das caracteriacutesticas iniciais
de resistecircncia e de rigidez satildeo obtidos pela aplicaccedilatildeo dos coeficientes de minoraccedilatildeo das
propriedades dos materiais caso exista informaccedilatildeo rigorosa acerca dos materiais utilizados
Estes coeficientes de acordo com (CEB 1983) podem ser inferiores aos utilizados no caacutelculo
de estruturas novas no entanto o CEB natildeo refere um valor para os mesmos
Para verificaccedilatildeo dos estados limites de utilizaccedilatildeo satildeo calculados os esforccedilos com
combinaccedilotildees de accedilotildees no Estado Limite de Utilizaccedilatildeo No lado da resistecircncia dos materiais as
caracteriacutesticas de resistecircncia (rigidez axial e de flexatildeo) devem ser reduzidos 20 coeficiente
120593119877 ( consultar tabelas 67 e 8 do CEB 1983) (CEB 1983)
55 Caracterizaccedilatildeo do tipo de intervenccedilatildeo
De acordo com CEB para caracterizar o do tipo de intervenccedilatildeo a utilizar define-se o
coeficiente de capacidade ɸ dado pela expressatildeo seguinte
66
Φ =119877prime119889
119878prime119889 (56)
Onde
Φ = Coeficiente de capacidade
119877prime119889 =Esforccedilo de caacutelculo residual resistente
119878prime119889 =Esforccedilo de caacutelculo atuante
A decisatildeo do tipo de intervenccedilatildeo a adotar deve ter em conta os criteacuterios baseados
apresentados na tabela seguinte sugeridos pelo CEB mas tambeacutem a importacircncia e o tipo de
utilizaccedilatildeo da estrutura
Tabela 5-6Relaccedilatildeo entre Coeficiente de Capacidade e Grau de Intervenccedilatildeo
Coeficiente de Capacidadeɸ Accedilatildeo
ɸ ge 1 Natildeo reforccedilar
067 ˂ ɸ ˂ 1 Reparar e eventualmente reforccedilar
050 ˂ ɸ ˂ 067 Reforccedilar
ɸ le 050 Demolir
56 Paracircmetros principais a considerar no dimensionamento do Reforccedilo
A par do dimensionamento para estruturas novas a filosofia dos estados limites deve
ser a mesma para o dimensionamento de reforccedilo e seguir as recomendaccedilotildees dos regulamentos
em vigor nacionais e europeus
Para materiais de reforccedilo tais como o betatildeo cofrado betatildeo projetado e accedilo o CEB
recomenda coeficientes de seguranccedila de minoraccedilatildeo (120574prime119862 e 120574prime119878) indicados nas tabelas seguintes
(CEB ndash Bul 162 1983)
Tabela 5-7 Coeficientes de minoraccedilatildeo (120574prime119862) para betatildeo cofrado em obra (CEB 1983)
Controlo de Qualidade
e Inspeccedilatildeo
Espessura Adicional
˂ 100mm ˃100mm
Acessibilidade
Baixa Normal Baixa Normal
Alto 180 165 150 150
Meacutedio 195 180 165 150
Tabela 5-8 Coeficientes de minoraccedilatildeo (120574prime119862) para betatildeo projetado (CEB 1983)
Controlo de Qualidade
e Inspeccedilatildeo
Acessibilidade
Baixa Normal
67 Tiago Pais Boto
Alto 195 180
Meacutedio 210 195
Tabela 5-9 Coeficientes de minoraccedilatildeo (120574prime119878) para Accedilo (CEB 1983)
Controlo de Qualidade
e Inspeccedilatildeo Armaduras Novas
Alto 140
Meacutedio
Em relaccedilatildeo aos restantes materiais de reforccedilo os coeficientes de minoraccedilatildeo das
propriedades dos materiais devem ser calculados em funccedilatildeo ao tipo de material e sistema de
reforccedilo aplicado de forma que se mobilizem tensotildees mais baixas compatiacuteveis com a
transmissatildeo de esforccedilos (Ripper 2005)
Jaacute a determinaccedilatildeo dos esforccedilos resistentes das estruturas em betatildeo armado reforccedilada
pode ser realizada atraveacutes de
i Meacutetodos numeacutericos que recorrem agrave simulaccedilatildeo das tensotildees iniciais dos materiais
existentes
ii Meacutetodos numeacutericos que consideram a transferecircncia de tensotildees entre os materiais
existentes e os materiais de reforccedilo
iii Meacutetodos simplificados tais como o meacutetodo dos coeficientes globais
A aplicaccedilatildeo do Meacutetodo dos coeficientes globais baseia-se primeiro na determinaccedilatildeo da
resistecircncia da estrutura atraveacutes dos modelos de comportamento utilizados em estruturas de
betatildeo armado nova excluindo a existecircncia de qualquer dano e estados de tensatildeo preacutevios quer
isto dizer antes de qualquer aplicaccedilatildeo de teacutecnica de reforccedilo Ri Em seguida aplica-se um
coeficiente redutor de monolitismo 120574nR Este representa a imperfeiccedilatildeo da ligaccedilatildeo entre o
reforccedilo e a estrutura existente e supotildee que a estrutura apoacutes o reforccedilo deixa de funcionar como
uma estrutura monoliacutetica O valor eacute definido consoante o tipo de reforccedilo sendo este
responsabilidade do projetista
119877119903 = 120574119899119877 times 119877119894 (57)
119877119903 = Resistecircncia da estrutura apoacutes reforccedilo
120574119899119877 = Coeficiente de monolitismo
68
119877119894 = Resistecircncia da estrutura supondo que eacute nova
A verificaccedilatildeo das tensotildees de corte e as tensotildees normais entre o material de reforccedilo e a
estrutura existente devem ser alvo de anaacutelise neste tipo de projetos
120591119878119889 le 120591119877119889 (58)
120590119878119889 le 120590119877119889 (59)
120591119878119889 = Tensatildeo de corte aplicada
120591119877119889 = Tensatildeo de corte resistente
120590119878119889 = Tensatildeo normal aplicada
120590119877119889 = Tensatildeo normal resistente
57 Mecanismos de transferecircncia de tensotildees de acordo com CEB Nordm162
Nos projetos de reforccedilo o mecanismo de transferecircncia de tensotildees eacute fundamental para que a
estrutura apoacutes o reforccedilo seja o mais monoliacutetica possiacutevel Ou seja o material de reforccedilo e
existente natildeo tenha comportamentos muito independentes tornando-se mais previsiacutevel o seu
comportamento
571 Transferecircncia de tensotildees atraveacutes de compressatildeo direta betatildeo sobre betatildeo
Sendo a compressatildeo a melhor opccedilatildeo para transferir tensotildees entre betatildeobetatildeo devem-se
garantir alguns preacute-requisitos para se conseguir uma ligaccedilatildeo satisfatoacuteria Eacute necessaacuterio limpar a
superfiacutecies de ligaccedilatildeo assegurar uma boa rugosidade e saturar a superfiacutecie com aacutegua pelo
menos 6 horas antes de aplicar o betatildeo novo O novo betatildeo deve ser bem compactado
Geralmente ocorrem deformaccedilotildees devido agraves imperfeiccedilotildees de compactaccedilatildeo e de
confinamento Para minimizar estas deformaccedilotildees eacute necessaacuterio criar uma espessura miacutenima de
betatildeo entre as interfaces Assim esta nova espessura de betatildeo pode apresentar um moacutedulo de
elasticidade inferior comparativamente ao moacutedulo de elasticidade do conjunto
∆119871 =120590
119864times 119871 times (1 +
1198710divide119871
1198640divide119864) times 120585 (510)
Onde
ΔL = Variaccedilatildeo de Comprimento
σ = Tensatildeo no betatildeo
E = Moacutedulo de Elasticidade do betatildeo
L = Comprimento da Ligaccedilatildeo
ξ = Fator de Correccedilatildeo (depende da compactaccedilatildeo da fluidez e das adiccedilotildees presentes no betatildeo)
69 Tiago Pais Boto
572 Transferecircncia de tensotildees atraveacutes de adesatildeo betatildeobetatildeo
A ligaccedilatildeo da interface efetuada atraveacutes da adesatildeo eacute influenciada pela rugosidade e
tratamento das superfiacutecies de ligaccedilatildeo pelo meacutetodo usado na colocaccedilatildeo do betatildeo novo e pela
utilizaccedilatildeo de agentes quiacutemicos de ligaccedilatildeo ou betatildeo especial Fatores como a diferenccedila de idade
entre o betatildeo novo e velho a resistecircncia retraccedilatildeo e fluecircncia do betatildeo novo natildeo influenciam a
adesatildeo entre as superfiacutecies
Em relaccedilatildeo agrave rugosidade das superfiacutecies um estudo conduzido por F Daschner (1976)
aponta essencialmente para trecircs as principais condiccedilotildees de rugosidade (ver Tabela 5-10)
Tabela 5-10Forccedila de Adesatildeo consoante a interface de ligaccedilatildeo
Condiccedilotildees de Interface Forccedila da Adesatildeo (Nmmsup2)
Suave ou liso 10
Jato de Areia 17
Dente de Serra 19
Em 1977 K Steinwede investigou a influecircncia de vaacuterios agentes na ligaccedilatildeo entre betatildeo
velho e betatildeo novo Consegue-se obter valores de adesatildeo entre 80 a 100 da resistecircncia aacute
traccedilatildeo do betatildeo antigo quando a ligaccedilatildeo eacute efetuada com argamassas com poliacutemeros
modificados argamassas com resinas ou betatildeo projetado
Em relaccedilatildeo ao meacutetodo usado para aplicaccedilatildeo do betatildeo novo quando eacute aplicado a teacutecnica
de projeccedilatildeo ou pulverizaccedilatildeo obtecircm-se resultados mais satisfatoacuterios uma vez que a forccedila de
impacto faz com que sejam preenchidos mais poros e vazios no betatildeo existente O resultado
final da ligaccedilatildeo permite que a estrutura seja tratada como uma estrutura monoliacutetica
573 Transferecircncia de tensotildees atraveacutes de fricccedilatildeo betatildeobetatildeo
A quantidade da transferecircncia de tensotildees que se exercem atraveacutes da fricccedilatildeo depende de
vaacuterios fatores tais como
a) Tamanho e forma dos agregados presentes na interface do betatildeo
Estes fatores satildeo importantes para se obter um coeficiente de fricccedilatildeo maior Agregados
com maiores dimensotildees e arestas angulares mais iacutengremes satildeo melhores para aumentar o atrito
120583 = 120591119877 divide 120590119873 (511)
Onde
micro = Coeficiente de Fricccedilatildeo
70
120591119877 = Tensatildeo de Corte
120590119873 = Tensatildeo Normal
b) Rugosidade da superfiacutecie
A rugosidade pode ser classificada como micro-rugosidade ou como macro-rogusidade
neste caso pode-se considerar como macro rugosidade Esta seraacute maior quanto maior o
coeficiente de fricccedilatildeo e quanto maior aacuterea de contacto
Figura 5-2 Tensatildeo de corte em funccedilatildeo da tensatildeo normal em superfiacutecie de betatildeo tratada
com jacto de areia (CEB Bulletin drsquoinformation nordm1621983)
c) Tensatildeo normal de compressatildeo (120590119873) aplicada externamente
A tensatildeo normal de compressatildeo determina a forccedila de compressatildeo a que os agregados
da superfiacutecie estatildeo sujeitos Valores elevados da tensatildeo normal de compressatildeo originam
elevadas rigidez ao corte e diminui a probabilidade de rotura por deslizamento Este aumento eacute
mais evidenciado quando se tratam de superfiacutecies lisas quando as superfiacutecies satildeo mais aacutesperas
o aumento da tensatildeo normal eacute significativo apenas quando as forccedilas de corte satildeo baixas
574 Transferecircncia de tensotildees de compressatildeo atraveacutes camadas de resina
Embora a distribuiccedilatildeo de tensotildees que atua numa camada fina de resina natildeo seja
uniforme esta forccedila de ligaccedilatildeo entre interfaces eacute proporcional agrave aacuterea de superfiacutecie quer seja
betatildeobetatildeo ou betatildeoaccedilo As resinas satildeo caracterizadas pela sua elevada resistecircncia mecacircnica
embora o seu moacutedulo de elasticidade seja consideravelmente menor quando comparado com o
betatildeo A superfiacutecie onde se vai estabelecer a ligaccedilatildeo deve ter uma rugosidade natildeo muito
acentuada de maneira que a peliacutecula de resina natildeo sofra descontinuidades Embora a ligaccedilatildeo
71 Tiago Pais Boto
mecacircnica diminua nas superfiacutecies menos rugosas a ligaccedilatildeo quiacutemica providenciada pela resina
garante que em esforccedilos de flexatildeo ou de corte a rotura acontece no betatildeo
Uma ligaccedilatildeo efetuada com recurso a resinas epoxy ou polyester soacute eacute eficaz garantindo
a transferecircncia de tensotildees quando as interfaces estatildeo completamente secas qualquer presenccedila
de humidade vai influenciar drasticamente a capacidade de adesatildeo das mesmas (CEB Bulletin
drsquoinformation nordm162 1983)
Resumidamente as caracteriacutesticas mecacircnicas responsaacuteveis pela transferecircncia de tensotildees atraveacutes
da camada de resina satildeo
Compressatildeo Uma transferecircncia de tensotildees atraveacutes da compressatildeo eacute conseguida quando
as tensotildees satildeo perpendiculares
Traccedilatildeo A resistecircncia agrave traccedilatildeo com camadas de resina satildeo muitas vezes superiores agrave
resistecircncia do betatildeo agrave traccedilatildeo como jaacute foi dito anteriormente Geralmente quando existe
uma rotura no sistema esta daacute-se no betatildeo e natildeo na resina Esta resistecircncia depende
muito da espessura da camada de resina
Figura 5-3 Espessura da camada de resina e correspondente resistecircncia agrave traccedilatildeo (CEB
Bulletin drsquoinformation nordm162 1983)
Tensatildeo tangencial A resistecircncia ao corte da resina maacutexima eacute mobilizada quando as
superfiacutecies estatildeo secas e os coeficientes de fricccedilatildeo (micro) satildeo baixos com micro rugosidade
inferiores a 002mm
72
Figura 5-4Tensatildeo de corte em funccedilatildeo do deslizamento para vaacuterias espessuras de chapa de accedilo
coladas (CEB Bulletin drsquoinformation nordm162 1983)
575 Transferecircncia de forccedilas das armaduras de reforccedilo para armaduras de reforccedilo ou
armaduras existentes
A transferecircncia de forccedilas eacute feita de uma armadura atraveacutes da ligaccedilatildeo ao betatildeo envolvente
para as outras armaduras Dentro de betatildeo estas forccedilas podem gerar tensotildees de corte elevadas
Quando se utilizam varotildees de accedilo com diacircmetro inferior a 12mm eacute aconselhaacutevel a natildeo se
deixarem as extremidades livres dos varotildees alinhadas
Figura 5-5 Transferecircncia de forccedilas atraveacutes das armaduras de reforccedilo (CED 2015)
Este tipo de transferecircncias de tensotildees tambeacutem pode ser efetuado atraveacutes de ligaccedilotildees
soldadas entre os varotildees de reforccedilo
73 Tiago Pais Boto
Seja qual o tipo de mecanismo de transferecircncia de tensotildees de accedilo para accedilo o uso de
estribos (ou mais geral reforccedilo transversal) na zona de ligaccedilatildeo eacute essencial para o equiliacutebrio de
forccedilas e para aumentar a rigidez do reforccedilo
58 Principais Teacutecnicas de reparaccedilatildeo e reforccedilo estrutural
Quando eacute necessaacuterio reparar e reforccedilar uma estrutura de betatildeo armado torna-se
importante escolher as teacutecnicas mais apropriadas ao caso em estudo minimizando o niacutevel de
intrusatildeo e otimizando a durabilidade e eficiecircncia Desta maneira a escolha da metodologia deve
passar por uma minuciosa anaacutelise das causas e extensatildeo das patologias caracteriacutesticas da
estrutura condicionamentos teacutecnico sociais designo da vida uacutetil funcionalidade e viabilidade
econoacutemica
Satildeo muitas as teacutecnicas jaacute desenvolvidas a enumeraccedilatildeo e descriccedilatildeo de todas as teacutecnicas
possiacuteveis natildeo se enquadra no acircmbito definido para esta dissertaccedilatildeo pelo que se optou por referir
apenas as mais utilizadas e avanccediladas tecnologicamente
581 Meacutetodos de proteccedilatildeoreparaccedilatildeo eletroquiacutemica
Estes meacutetodos tecircm como principio alterar os potenciais das armaduras com recurso agrave
aplicaccedilatildeo de um campo eleacutetrico permitindo a restauraccedilatildeo da passividade das armaduras a
alcalinidade do betatildeo ou eliminaccedilatildeo do agente agressor parcial ou ateacute mesmo total Estes
meacutetodos aleacutem de apresentarem resultados com elevado sucesso a execuccedilatildeo causam
perturbaccedilotildees miacutenimas na funcionalidade da estrutura devido agrave diminuta amplitude das
intervenccedilotildees tais como demoliccedilotildees ou substituiccedilatildeo do betatildeo contaminado (D W Whitmore
2002)
Habitualmente usam-se as teacutecnicas
Proteccedilatildeo catoacutedica
Realcalinazaccedilatildeo
Dessalinizaccedilatildeo ou extraccedilatildeo eletroquiacutemica
Destas trecircs teacutecnicas seraacute apenas exposta a descriccedilatildeo da Proteccedilatildeo catoacutedica por ser a mais eficaz
e utilizada
5811 Proteccedilatildeo Catoacutedica
A proteccedilatildeo catoacutedica consiste genericamente na alteraccedilatildeo do potencial eleacutetrico no accedilo
para valores mais negativos Com recurso a uma fonte de corrente continua e um acircnodo
aplicado no interior do betatildeo ou agrave superfiacutecie satildeo aplicados eletrotildees agraves armaduras aumentando
assim a intensidade das reaccedilotildees catoacutedicas e diminuindo a intensidade das reaccedilotildees anoacutedicas quer
isto dizer que o accedilo passa a funcionar como caacutetodo De todos os meacutetodos eletroquiacutemicos este
eacute o uacutenico enquadrado numa norma europeia a EN 12696 2000 ldquoCathodic protection of steel in
concreterdquo Esta norma abrange a aplicaccedilatildeo de proteccedilatildeo catoacutedica em estruturas novas ou
74
existentes desde que sejam atmosfeacutericas quer isto dizer que estruturas enterradas ou submersas
natildeo satildeo abrangidas (D W Whitmore 2002)
A constituiccedilatildeo de um sistema de proteccedilatildeo catoacutedica abrange
Fonte de alimentaccedilatildeo externa
Acircnodo sistema de distribuiccedilatildeo de corrente
Caacutetodo (armaduras)
Fio eleacutetricos de ligaccedilatildeo para o fecho do sistema
Sensores de controlo e monitorizaccedilatildeo
Existem dois tipos de acircnodos os acircnodos inertes utilizados em sistemas de corrente
imposta e acircnodos galvacircnicos ou de sacrifiacutecio Ambos os tipos de acircnodos podem ser aplicados
de uma forma isoladainterna ou distribuiacuteda ao longo da estrutura Os acircnodos inertes satildeo
consumidos ao longo do tempo necessitando de uma corrente contiacutenua denominando-se
proteccedilatildeo catoacutedica por corrente imposta ou impressa estes sistemas satildeo os mais usados porque
proporcionam uma distribuiccedilatildeo de corrente mais ampla possibilitando que a proteccedilatildeo catoacutedica
atinga uma aacuterea maior Tem ainda a vantagem de alterar a intensidade de corrente transmitida
possibilitando compensar alteraccedilotildees de potencial (D W Whitmore 2002) Jaacute relativamente aos
acircnodos galvacircnicos ou sacrificiais estes satildeo menos dispendiosos e de aplicaccedilatildeo mais simples
quando aplicados na altura da construccedilatildeo da estrutura O natildeo recurso de uma fonte de energia
externa anula o perigo de interaccedilatildeo com outras estruturas em redor No entanto apresentam
algumas desvantagens que podem inviabilizar a sua escolha tais como a dificuldade de
controlar o sistema devido agrave impossibilidade de monitorizaccedilatildeo assim como o tempo de serviccedilo
uacutetil relativamente curto Para garantir um correto funcionamento da proteccedilatildeo catoacutedica eacute
necessaacuterio compreender a seacuterie galvacircnica esta eacute constituiacuteda por uma lista de metais ordenados
pelo seu niacutevel de oxidaccedilatildeo ou seja a suscetibilidade de corrosatildeo quando inseridos no eletroliacutetico
(A V Moreno et all 2007)
Tabela 5-11 Seacuterie galvacircnica dos materiais
Metal Potencial de Eleacutetrodo (volt)
Menos Nobres
Magneacutesio -2340
Anoacutedicos
Alumiacutenio -1670
Zinco -0762
Cromo -0710
Ferro -0440
Caacutedmio -0402
Niacutequel -0250
Estanho -0136
Chumbo -0126
Mais Nobres Cobre 0345
Catoacutedicos Prata 0800
Ouro 1680
75 Tiago Pais Boto
Quanto mais afastado estiver o material do acircnodo na seacuterie galvacircnica relativamente ao accedilo das
armaduras maior seraacute a diferenccedila de potencial entre estes logo o sistema de proteccedilatildeo seraacute
mais eficaz (Electrical Engineering Cathodic Protection 2004)
Figura 5-6Esquema de proteccedilatildeo catoacutedica por corrente imposta com recurso a acircnodo inerte
distribuiacutedo (adaptado de G Kakuba 2005)
Figura 5-7Esquema de proteccedilatildeo catoacutedica por corrente imposta com recurso a acircnodos internos
(adaptado de G Kakuba 2005)
76
Figura 5-8 Esquema de proteccedilatildeo catoacutedica com recurso a acircnodos de sacrifiacutecio sem
necessidade de fonte de corrente contiacutenua (adaptado de G Kakuba 2005)
Os acircnodos internos possibilitam uma proteccedilatildeo mais eficaz possibilitando a distribuiccedilatildeo
em nuacutemero e espaccedilamento conforme a densidade da armadura existente e em zonas com
requisitos de proteccedilatildeo elevados Acresce ainda a vantagem de poderem ser utilizados em
elementos com recobrimento pequeno (Joana Silva 2007) Este tipo de aplicaccedilatildeo apresenta
alguns inconvenientes tais como a possibilidade de ocorrecircncia de curto-circuito caso o acircnodo
toque nas armaduras Quando se utiliza corrente imposta a diferenccedila de potencial pode gerar
gaacutes no interior da estrutura o que leva agrave necessidade de criar um sistema de ventilaccedilatildeo (D W
Whitmore 2002)
Atualmente satildeo comercializados vaacuterios tipos de acircnodos em funccedilatildeo do material de
fabrico desta forma torna-se essencial conhecer as suas propriedades mecacircnicas e fiacutesicas
assim como a classe de exposiccedilatildeo ambiental onde vatildeo ser utilizados
Os principais materiais dos acircnodos para sistemas de corrente imposta satildeo
Malhas de titacircnio
Estas malhas de titacircnio satildeo as mais utilizadas em sistemas com acircnodos de corrente
imposta tecircm cerca de 1 a 2 mm de espessura Satildeo revestidas com oacutexidos de metais nobres
(MMO-mixed metal oxides) em forma tubular varatildeo ou fio e tecircm um periacuteodo de vida uacutetil
superior a 25 anos (ZLoureccedilo 2007) Satildeo fabricadas com tamanhos diferentes de aberturas
proporcionando a distribuiccedilatildeo de diferentes densidades de corrente suportando uma densidade
maacutexima de aproximadamente 100 mAm2
(Joana Silva 2007)
77 Tiago Pais Boto
Figura 5-9Malha de titacircnio (Global Sources 2015)
Fitas de malha de titacircnio
As fitas de malha de titacircnio tecircm geralmente 10 a 20 mm de largura satildeo tambeacutem
revestidas com oacutexidos de metais nobres (MMO) Satildeo fabricadas com vaacuterias espessuras
suportando densidades de corrente entre 3 e 6 mAm linear e tecircm a vantagem dos problemas de
delaminaccedilatildeo do betatildeo serem mais baixos Em termos de vida uacutetil anda na ordem dos 40 anos
(ZLoureccedilo 2007)
Figura 5-10 Fita de malha de titacircnio (Chemical Newtech 2015)
Acircnodos enterrados de titacircnio ativado ferro e grafite
Este tipo de acircnodos tem como constituiccedilatildeo um revestimento com oacutexidos de metais
nobres Os primeiros acircnodos eram constituiacutedos por ferro e accedilo mas como o consumo destes era
muito elevado foram substituiacutedos por acircnodos de grafite cuja taxa de consumo era inferior
dominando o mercado ateacute meados dos anos 70 (Public Works Technical Bulletin 2002) Os
acircnodos com grafite satildeo envoltos em uma composiccedilatildeo de carbono evitando assim um consumo
do acircnodo natildeo uniforme (Electrical Engineering Cathodic Protection 2004) Eacute importante
salientar que a diferenccedila de potencial entre a grafite e o accedilo eacute de 1 Volt atuando a grafite como
caacutetodo Os acircnodos mais eficientes satildeo os de titacircnio apesar do custo mais elevado
78
comparativamente com as outras tipologias Estes satildeo estaacuteveis em qualquer exposiccedilatildeo
ambiental devido ao revestimento com oacutexidos de metais nobres promovem o aumento de vida
uacutetil normalmente na ordem dos 15 a 20 anos ldquoOs acircnodos enterrados de corrente impressa satildeo
aplicados em aberturas no solo sendo posteriormente ligados por fios condutores ao poacutelo
positivo do retificador estabelecendo-se assim as ligaccedilotildees anoacutedicas Agrave semelhanccedila dos sistemas
de proteccedilatildeo catoacutedica jaacute apresentados a promoccedilatildeo das ligaccedilotildees catoacutedicas eacute efetuada atraveacutes da
ligaccedilatildeo das armaduras ao poacutelo negativo da fonte de correnterdquo (Joana Silva 2007)
Figura 5-11 Acircnodo de titacircnio ativado (Global Sources 2015)
Revestimentos ou tintas orgacircnicas condutoras
As tintas condutoras contecircm na sua composiccedilatildeo materiais de elevada condutibilidade
eleacutetrica tais como a grafite e o carbono Este tipo de acircnodos tem a vantagem de serem de
aplicaccedilatildeo muito simples em qualquer tipo de superfiacutecie e natildeo precisam de um revestimento de
proteccedilatildeo No entanto o sistema facilmente entra em curto-circuito em ambientes com
exposiccedilatildeo agrave chuva ou por contacto com a armadura exposta (Joana Silva 2007)
Figura 5-12 Aplicaccedilatildeo de tinta orgacircnica condutora (CONREHAB Cathodic protection 2015)
79 Tiago Pais Boto
Os principais materiais dos acircnodos sacrificiais ou galvacircnicos satildeo
Acircnodos enterrados de zinco alumiacutenio e magneacutesio
Estes acircnodos funcionam muito bem em sistemas de proteccedilatildeo catoacutedica em estruturas
enterradas porque fornecem correntes mais elevadas comparativamente com os outros acircnodos
sacrificiais Estes acircnodos vecircm promovidos de um fio metaacutelico para posteriormente ser ligado
agraves armaduras atraveacutes de solda geralmente satildeo envolvidos em papel para a proteccedilatildeo dos
mesmos A colocaccedilatildeo dos acircnodos deve ser colocada a um agrave distacircncia miacutenima de 1 metro da
estrutura a proteger (Electrical Engineering Cathodic Protection 2004)
Figura 5-13 Acircnodo enterrado de magneacutesio (AEGION 2015)
Acircnodos adesivos
Esta tipologia de acircnodo consiste em chapas de zinco com espessura de cerca de 025
mm que satildeo aplicadas na superfiacutecie da estrutura a proteger com o auxiacutelio de um adesivo
condutor designado por hydrogel Este tecircm a vantagem de manterem permanentemente o
contato entre o acircnodo e o betatildeo funcionando o hydrogel como um segundo eletroliacutetico (Jianhai
Qiu 2002)
Figura 5-14Sistema de acircnodo adesivo de zinco (Jianhai Qiu 2002)
80
Sistemas com nuacutecleos de zinco
A maior parte destes sistemas eacute constituiacuteda por nuacutecleos de zinco envoltos em
argamassas altamente alcalinas para promoverem a corrosatildeo do zinco O zinco ocupa a posiccedilatildeo
na serie galvacircnica do metal que corroacutei mais facilmente logo o risco de corrosatildeo nas armaduras
eacute quase nulo A aplicaccedilatildeo deste sistema eacute feita com a ligaccedilatildeo direta as armaduras atraveacutes de fios
de accedilo que transmitem a corrente galvacircnica Eacute aconselhado a aplicaccedilatildeo de uma camada de betatildeo
a cobrir o acircnodo O tempo de vida uacutetil natildeo chega aos 20 anos dependendo muito das condiccedilotildees
do betatildeo e das caracteriacutesticas do acircnodo (E Gilinsky 2006)
Figura 5-15Acircnodo de zinco envolvido em argamassa de elevada porosidade (CCASMI
Corrosion Services 2015)
Malhas de zinco
As malhas de zinco podem ser aplicadas em pilares de diversas formas devido agrave baixa
complexidade do sistema apresentam uma vida uacutetil de serviccedilo superior a 40 anos e natildeo
necessitam de manutenccedilatildeo Os espaccedilos vazios entre a superfiacutecie de betatildeo e a malha devem ser
preenchidos por uma argamassa cimentiacutecia (S F Daily 2007)
Figura 5-16Sistema de proteccedilatildeo catoacutedica com malha de zinco (FOSROC 2015)
81 Tiago Pais Boto
Metais projetados
Neste tipo de sistema a aplicaccedilatildeo deve ser feita diretamente nas armaduras da estrutura
sem aplicaccedilatildeo de camada de recobrimento apoacutes a remoccedilatildeo do betatildeo deteriorado Em zonas onde
o betatildeo estaacute relativamente seco a corrente proporcionada pelo zinco vai diminuindo ao longo
do tempo como recurso recorre-se a uma combinaccedilatildeo dos metais alumiacutenio zinco e iacutendio de
modo a melhorar a eficiecircncia do sistema ( S F Daily 2007)
Figura 5-17Aplicaccedilatildeo de metais por projeccedilatildeo em estrutura de betatildeo armado (Structural
Technologies 2015)
Os processos de proteccedilatildeo catoacutedica por corrente impressa carecem de uma continuidade
eleacutetrica entre o betatildeo e a armadura logo quanto maior for a resistividade eleacutetrica do betatildeo menor
seraacute a intensidade de corrente necessaacuteria A contaminaccedilatildeo por cloretos estaacute associada a grandes
niacuteveis de humidade aumentando a resistividade eleacutetrica Comparativamente nos casos de
carbonataccedilatildeo do betatildeo a resistividade eleacutetrica eacute muito mais reduzida
Figura 5-18 Diagrama de Pourbaix para Fe-H2O a 25ordmC (SJSU2015)
82
Entenda-se por resistividade a propriedade dos materiais que quantifica a relaccedilatildeo que
existe entre o campo eleacutetrico aplicado e densidade de corrente que percorre a unidade de volume
desse material (JM Miranda et all)
Das desvantagens que o meacutetodo de proteccedilatildeo catoacutedica com corrente impressa destaca-
se o risco de o accedilo sob a tensatildeo do campo eleacutetrico para sofrer alguma fragilizaccedilatildeo Este
fenoacutemeno eacute mais plausiacutevel de acontecer em accedilos de elevada ductilidade como eacute o caso de accedilos
de preacute-esforccedilo A causa proveacutem de valores muito elevados de potenciais negativos no accedilo
originando libertaccedilatildeo de hidrogeacutenio na interface das armaduras A perda de aderecircncia na
interface armadura-betatildeo ocorre sobretudo em varotildees de accedilo lisos Outro acontecimento
embora raro verifica-se quando a proteccedilatildeo catoacutedica nas armaduras aumenta a alcalinidade na
envolvente das armaduras podendo promover reaccedilotildees aacutelcalis-siacutelica em betotildees constituiacutedos com
agregados reativos
As intensidades de corrente que possibilitam o abrandamento ou a paragem da corrosatildeo
oscilam nos 20mAm2 de armadura A repassivaccedilatildeo das armaduras necessita de intensidades
de 20mAm2 (P Pedeferri 1998)
582 Reforccedilo de seccedilotildees com encamisamentocolagem de chapas metaacutelicas (EBR) Externally
bonded reinforcement
5821 Introduccedilatildeo
Apoacutes o sismo de 1971 em San Fernando nos Estados Unidos da Ameacuterica foi
reconhecida a necessidade de dar mais atenccedilatildeo ao reforccedilo dos elementos estruturais
nomeadamente pilares Desde entatildeo na deacutecada de 1990 muitos estudos foram conduzidos
acerca do reforccedilo de seccedilotildees estruturais nomeadamente o departamento de transportes da
Califoacuternia (CALTRAN) Esses estudos foram essencialmente em pilares de pontes com
recurso a encamisamento de chapas metaacutelicas e concluiu-se que esta opccedilatildeo de reforccedilo
proporciona um aumento da ductilidade aumento da resistecircncia ao esforccedilo transverso e maior
dissipaccedilatildeo de energia (Charlotte AC Bouvier 2003)
Este tipo de meacutetodo eacute relativamente simples consiste em colar armaduras (chapas ou
placas) agrave superfiacutecie do betatildeo por aplicaccedilatildeo de uma resina epoxy O adesivo garante a ligaccedilatildeo
entre o betatildeo e a armadura adicionada desta maneira satildeo transferidas as forccedilas da armadura
para o betatildeo por intermeacutedio de tensotildees tangenciais desenvolvidas ao longo da interface de
colagem (Juvandes 1999) Esta teacutecnica permite o reforccedilo de vigas ao esforccedilo transverso agrave
flexatildeo e o reforccedilo de pilares agrave compressatildeo simples e flexatildeo composta
A utilizaccedilatildeo de elementos metaacutelicos apresenta vaacuterias vantagens no reforccedilo e na
reparaccedilatildeo de estruturas entre as quais salientam-se os seguintes (Joseacute V Paiva et all 2006)
83 Tiago Pais Boto
Relaccedilatildeo favoraacutevel pesoresistecircncia mecacircnica
Aptidatildeo para resistir a diferentes tipos de solicitaccedilotildees
Capacidade de adaptaccedilatildeo aos espaccedilos existentes
Elevado grau de prefabricaccedilatildeo que permite a realizaccedilatildeo de operaccedilotildees de montagem
relativamente limpa e assegura a entrada imediata ldquoem serviccedilordquo da nova estrutura
Rapidez e facilidade de execuccedilatildeo
Diminuta alteraccedilatildeo nas dimensotildees arquitetoacutenicas
Natildeo requer matildeo-de-obra especializada
Em relaccedilatildeo as desvantagens as principais satildeo
Vulnerabilidade da estrutura agrave corrosatildeo e ao incendio
Manuseamento das chapas metaacutelicas devido ao seu peso
Limitaccedilatildeo das dimensotildees das chapas metaacutelicas
A solidarizaccedilatildeo do reforccedilo com o material existente eacute por vezes feita atraveacutes de
transmissatildeo de tensotildees tangenciais Deste modo para um melhor aproveitamento do reforccedilo eacute
aconselhaacutevel o uso de teacutecnicas de colagem ou buchas autoexpansiacuteveis
5822 Descriccedilatildeo da teacutecnica
O princiacutepio por traacutes desta teacutecnica eacute o encamisamento de accedilo atuar como um
confinamento passivo de reforccedilo Este encamisamento vai impedir dilataccedilotildees do betatildeo havendo
uma compressatildeo lateral a resistecircncia agrave compressatildeo eacute aumentada assim como a resistecircncia ao
corte e a ductilidade do elemento
Os elementos utilizados satildeo geralmente chapas de accedilo ou perfis metaacutelicos colados com
resinas eacutepoxy podendo ainda ser complementada com buchas metaacutelicas
Para pilares circulares o meacutetodo utiliza duas secccedilotildees semicirculares onde satildeo unidas
atraveacutes de soldadura ao longo de toda a altura do revestimento Eacute deixado um espaccedilo
aproximadamente de 2 centiacutemetros entre o pilar e o revestimento para este ser preenchido com
argamassa possibilitando uma boa ligaccedilatildeo entre os materiais e assim criar um comportamento
monoliacutetico entre os mesmos Um espaccedilo de cerca de 5 centiacutemetros eacute tambeacutem deixado entre a
parte superior e inferior do pilar para evitar possiacuteveis destacamentos do revestimento (Daudey
X and A Filiatrault 2000)
Para pilares retangulares o encamisamento metaacutelico pode ser feito com secccedilotildees
retangulares ou eliacutepticas No caso de um revestimento retangular o procedimento eacute semelhante
ao descrito anteriormente as chapas em forma de ldquoLrdquo satildeo solidarizados atraveacutes de soldadura
Para encamisamento com seccedilotildees eliacutepticas os espaccedilos vazios satildeo preenchidos com betatildeo em
vez de argamassa porque a quantidade a preencher eacute maior (Aboutaha RS et all 1999)
84
Figura 5-19Reforccedilo com encamisamento metaacutelico eliacuteptico para seccedilotildees retangulares
(Aboutaha RS et all 1999)
No caso das vigas de acordo com (Gomes A Appleton J) quando a ligaccedilatildeo do reforccedilo
eacute efetuado sem buchas metaacutelicas eacute recomendado a utilizaccedilatildeo de chapas com larguras inferiores
a 300mm e espessuras entre 3 e 5mm a espessura da resina deve estar entre 1 a 3mm
Figura 5-20 Dimensotildees recomendadas no reforccedilo agrave flexatildeo de uma viga em betatildeo armado
(Gomes A Appleton J1997)
85 Tiago Pais Boto
Figura 5-21 Dimensotildees recomendadas no reforccedilo ao esforccedilo transverso de uma viga em betatildeo
armado (Gomes A Appleton J)
A execuccedilatildeo de um reforccedilo com colagem de armaduras eacute composta por diversas etapas
sendo que as mais importantes satildeo
Tratamento da superfiacutecie do betatildeo
Nesta fase inicial do processo de reforccedilo eacute essencial garantir uma superfiacutecie limpa e
com rugosidade suficiente mas natildeo exagerada de modo que a espessura da resina se mantenha
entre 1 e 3mm
Tratamento das chapas (Gomes A Appleton J)
As chapas apoacutes o fabrico devem ser decapadas e protegidas com peliculas plaacutesticas para
se garantir a limpeza das mesmas ateacute aacute zona de aplicaccedilatildeo Estas devem ser protegidas com
pintura contra a corrosatildeo e accedilatildeo do fogo
Caracteriacutesticas da resina (Gomes A Appleton J)
A resina deve ser do tipo eacutepoxy com caracteriacutesticas relevantes tais como o moacutedulo de
elasticidade tensatildeo de rotura viscosidade e periacuteodo de aplicaccedilatildeo e endurecimento
5823 Pilares - resistecircncia agrave flexatildeo
Uma das vaacuterias razotildees da inadequada capacidade de resistecircncia agrave flexatildeo pode ter origem
na falta de confinamento do nuacutecleo de betatildeo que posteriormente pode provocar a rotura da
roacutetula plaacutestica vigapilar (ver Figura 5-20) As atuais praacuteticas de dimensionamento de pilares
apresentam um espaccedilamento mais reduzido da armadura de esforccedilo transverso o que aumenta
consideravelmente a resistecircncia agrave compressatildeo no nuacutecleo Quando aparecem fendas na interface
accedilo-betatildeo o encamisamento de accedilo vai proporcionar uma pressatildeo radial atraveacutes do
86
confinamento passivo Para aumentar a capacidade de resistecircncia axial do pilar por vezes
tambeacutem eacute utilizado um anel metaacutelico (hoop reinforcement)
Figura 5-22 Deformaccedilatildeo de pilares devido agrave formaccedilatildeo de roacutetulas plaacutesticas ldquoph-plastic hingesrdquo
(SCRIP academic publisher 2015)
Figura 5-23Esquematizaccedilatildeo de um encamisamento metaacutelico (Chai Y H et al 1991)
87 Tiago Pais Boto
Figura 5-24Seccedilatildeo de betatildeo confinada com anel e encamisamento metaacutelico (Attard M M
Setunge S 1996)
Ignorando a contribuiccedilatildeo do anel metaacutelico a contribuiccedilatildeo do encamisamento metaacutelico
para o aumento da tensatildeo de confinamento eacute dada pela expressatildeo seguinte (Chai Y H et al
1991)
119891119897 =2times119891119910119895times119905119895
(119863119895minus119905119895) (512)
Onde
119891119897 = Tensatildeo maacutexima de confinamento do encamisamento de accedilo
119891119910119895 = Tensatildeo limite de proporcionalidade do accedilo
119905119895 = Espessura do encamisamento
119863119895 = Diacircmetro externo do encamisamento
A resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo confinado pode ser estimada a partir da expressatildeo seguinte
(Chai Y H et al 1991)
119891prime119888119888 = 119891prime119888 times (2254radic1 +794119891prime119897119891prime119888
minus2119891prime119897119891prime119888
minus 1254 [MPa] (513)
Onde
119891prime119888119888 = Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo confinado
119891prime119888 = Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo natildeo confinado
119891prime119897 = Tensatildeo maacutexima de confinamento do encamisamento de accedilo
Para os pilares que possuem uma regiatildeo com uma emenda dos varotildees longitudinais na
base do pilar a rotura agrave flexatildeo do pilar ocorre atraveacutes de um mecanismo de deslizamento entre
as armaduras longitudinais e as armaduras de ligaccedilatildeo da base do pilar Verificando-se muitas
vezes este deslizamento antes de se atingir a maacutexima capacidade de resistecircncia agrave flexatildeo da
88
seccedilatildeo Aplicando uma pressatildeo radial com um anel metaacutelico (hoop reinforcement) vai evitar
esse deslizamento A investigaccedilatildeo tem mostrado que um coeficiente de atrito de μ=14 deve ser
garantido na interface da zona prevista de fendilhacatildeo Para garantir este coeficiente de atrito e
evitar que o accedilo do encamisamento entre em cedecircncia a extensatildeo do anel de accedilo (hoop
reinforcement) natildeo deve ultrapassar o valor de 120576119904119895 = 00015 (Daudey X and A Filiatrault
2000)
Entatildeo a espessura necessaacuteria para o encamisamento de accedilo pode ser calculada atraveacutes de
119905119895 =242119860119887times119891119910times119863119895
4times119901times119897119904times(00015119864119904119895) (514)
Onde
119905119895 = Espessura do encamisamento de accedilo
119860119887 = Aacuterea da seccedilatildeo das armaduras longitudinais
119891119910 = Tensatildeo de cedecircncia das armaduras longitudinais
119863119895 = Diacircmetro externo do encamisamento
119901 = Diacircmetro equivalente do betatildeo fissurado em torno da armadura longitudinal
119897119904 = Comprimento de emenda dos varotildees
119864119904119895 = Moacutedulo de elasticidade do accedilo de encamisamento
Resultado de vaacuterios estudos tendem a comprovar que um encamisamento retangular
fornece menos tensatildeo de confinamento na seccedilatildeo de betatildeo comparativamente ao encamisamento
circular ou eliacuteptico Por isso em casos de necessidade de incrementar resistecircncia agrave flexatildeo em
pilares aconselha-se a usar um encamisamento circular ou eliacuteptico Em casos onde o espaccedilo eacute
limitado obrigando a um confinamento retangular verificou-se que a colocaccedilatildeo de duas
ancoragens na parte superior e inferior do pilar iraacute aumentar a resistecircncia agrave flexatildeo do pilar
(Aboutaha RS et all 1999)
5824 Pilares - resistecircncia ao corte
A capacidade de resistecircncia ao corte de um pilar eacute a soma da contribuiccedilatildeo de resistecircncia
de cada um dos elementos constituintes do pilar ou seja
119881119906 = 119881119888 + 119881119904 + 119881119899 (515)
Onde
119881119906 = Resistecircncia do pilar ao esforccedilo transverso
89 Tiago Pais Boto
119881119888 = Resistecircncia do betatildeo ao corte
119881119904 = Resistecircncia das armaduras ao corte
119881119899 = Resistecircncia ao corte da contribuiccedilatildeo das cargas verticais
Para se conseguir melhorar a resistecircncia do pilar ao corte pode-se adicionar a
contribuiccedilatildeo do encamisamento de accedilo para resistir ao corte calculada a partir de
120573 times 119881119904119895 ge 1198810 minus 120573 times (119881119888 + 119881119904 + 119881119899) (516)
Onde
120573 = 07
119881119904119895 = Resistecircncia miacutenima necessaacuteria ao corte do encamisamento de accedilo
1198810 = Forccedila de corte induzida pela capacidade de flexatildeo maacutexima provaacutevel da roacutetula plaacutestica
Para uma estimativa de 119881119904119895 pode ser considerado como uma armadura transversal
continua de seccedilatildeo igual agrave sua espessura e espaccedilamento igual agrave unidade podendo ser calculado
por
119881119904119895 = 119860119904119895 times (119865119910119904119895
2) times
119889119904119895
119878119904119895 (517)
Onde
119881119904119895 = Resistecircncia ao corte do encamisamento de accedilo
119860119904119895 = Aacuterea estimada dos aneacuteis de accedilo
119865119910119904119895 = Tensatildeo de cedecircncia do accedilo de encamisamento (soacute 50 deste calor deve ser
considerado por isso eacute dividido por 2)
119889119904119895 = Espessura da placa de encamisamento metaacutelico
119878119904119895 = Espaccedilamento igual agrave unidade
Para seccedilotildees circulares ou retangulares com necessidade de reforccedilo ao corte o
encamisamento metaacutelico deve ser aplicado em todo o comprimento do pilar conduzindo a bons
resultados Mas devido agrave fraca ligaccedilatildeo na interface betatildeo e encamisamento metaacutelico deve-se
aplicar uma ancoragem com parafusos
5825 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de pilares aos estados limites uacuteltimos
O dimensionamento para a verificaccedilatildeo da resistecircncia agrave compressatildeo simples e resistecircncia
agrave flexatildeo de um pilar de betatildeo armado pode ser realizado pelo meacutetodo dos coeficientes globais
e tendo em conta os modelos e pressupostos semelhantes aos efetuados no caacutelculo de seccedilotildees
novas aacute flexatildeo
90
i) Dimensionamento agrave compressatildeo simples
119873119904119889 le 119873119903119889 = 120574119899119877 times (119860119888119894 times 119891119888119889119888119891 + 119860119904
119894 times 119891119904119910119889119894 ) + 120574119899119877 times (119860119888
119903 times 119891119888119889119888119891 + 119860119904119903 times 119891119904119910119889
119903 ) (518)
Onde
119873119904119889 =Esforccedilo axial atuante
119873119903119889 =Esforccedilo axial resistente
120574119899119877 = Coeficiente de monolitismo para a flexatildeo ( 120574119899119877 = 09)
119860119888119894 =Aacuterea do betatildeo existente
119891119888119889119888119891 =Valor de caacutelculo corrigido da resistecircncia aacute compressatildeo do betatildeo
119860119904119894 =Aacuterea da armadura existente
119891119904119910119889119894 =Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de existente
119860119888119903 =Aacuterea do betatildeo de reforccedilo
119860119904119903=Aacuterea da armadura de reforccedilo
119891119904119910119889119903 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
ii) Dimensionamento agrave flexatildeo e compressatildeo
Figura 5-25 Modelo de caacutelculo de pilares agrave flexatildeo composta (Gomes A Appleton J)
O esforccedilo axial resistente final e o momento devem ser afetados pelos coeficientes de
monolitismo correspondentes
91 Tiago Pais Boto
119873119877119889119891119894119899119886119897
= 119873119877119889 times 120574119899119877 (519)
119872119877119889119891119894119899119886119897
= 119872119877119889 times 120574119899119877 (520)
Onde
119873119877119889119891119894119899119886119897
=Esforccedilo axial resistente afetado pelo coeficiente de monolitismo
119873119877119889= Esforccedilo axial resistente
120574119899119872119873 = Coeficiente de monolitismo
119872119877119889119891119894119899119886119897
= Momento resistente da seccedilatildeo reforccedilada afetado pelo coeficiente de monolitismo
119872119877119889= Momento resistente da seccedilatildeo reforccedilada
5826 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de vigas aacute flexatildeo no estado limite uacuteltimo
O dimensionamento para a verificaccedilatildeo da resistecircncia agrave flexatildeo de uma viga de betatildeo
armado pode ser realizado pelo meacutetodo dos coeficientes globais admitindo que a secccedilatildeo tem
um comportamento monoliacutetico existindo uma aderecircncia perfeita e as secccedilotildees planas mantecircm-
se planas apoacutes a deformaccedilatildeo considerando um coeficiente de monolitismo para a flexatildeo de
120574119899119872 = 10
Deste modo o caacutelculo eacute semelhante ao de uma secccedilatildeo de betatildeo armado considerando-
se duas camadas de armaduras com resistecircncias diferentes exemplificado na figura seguinte
(Gomes A Appleton J)
Figura 5-26 Modelo de caacutelculo agrave flexatildeo de vigas reforccediladas por colagem de chapas metaacutelicas
(Gomes A Appleton J)
i) Caacutelculo do momento resistente
119872119877119863 = 120574119899119877 times (119860119904119890119902 times 119885119890119902 times 119891119904119910119889
119894 ) (521)
119860119904119890119902 = 119860119904
119894 + 119860119904119903 times
119891119904119910119889119903
119891119904119910119889119894 (522)
92
119885119890119902 =119860119904119894times119885119894times119891119904119910119889
119894 +119860119904119903times119885119903times119891119904119910119889
119903
119860119904119894times119891119904119910119889
119894 +119860119904119903times119891119904119910119889
119903 (523)
Admitindo z=09 vem
119872119877119863 = 120574119899119877 times (119860119904
119890119902 times 09 times 119891119904119910119889119894 ) (524)
Com a utilizaccedilatildeo de tabelas de dimensionamento determina-se 119860119904119890119902
e atraveacutes da
expressatildeo seguinte podemos calcular a aacuterea de armadura de reforccedilo (119860119904119903)
119860119904119903 =
119891119904119910119889119894
119891119904119910119889119903 times (119860119904
119890119902 times119889119890119902
119889119903minus 119860119904
119894 times119889119894
119889119903) (525)
Onde
119872119877119863 = Momento resistente
120574119899119877 = Coeficiente de monolitismo para a flexatildeo ( 120574119899119877 = 09 valor sugerido por Eurocoacutedio 8
parte14)
119860119904119890119902
=Aacuterea de armadura equivalente
119885119890119902= Braccedilo equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
119891119904119910119889119894 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura existente
119860119904119894 = Aacuterea da armadura existente
119860119904119903 = Aacuterea da armadura de reforccedilo
119891119904119910119889119903 =Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
119885119894 = Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
119885119903 = Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura de reforccedilo
119889119890119902 = Altura uacutetil equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
119889119903 = Altura uacutetil da seccedilatildeo reforccedilada relativamente agrave armadura de reforccedilo
119889119894 =Altura uacutetil da seccedilatildeo reforccedilada relativamente agrave armadura existente
ii) Verificaccedilatildeo da seguranccedila da ligaccedilatildeo betatildeo existentebetatildeo novo
Sendo a ligaccedilatildeo accedilobetatildeo de elevada importacircncia neste tipo de teacutecnica apresenta-se na
figura seguinte a configuraccedilatildeo de uma viga simplesmente apoiada admitindo uma distribuiccedilatildeo
plaacutestica uniforme das tensotildees de corte
93 Tiago Pais Boto
Figura 5-27 Distribuiccedilatildeo plaacutestica das tensotildees de aderecircncia (Gomes A Appleton J)
Ligaccedilatildeo sem buchas metaacutelicas
119865119904119889 = 119860119904119903 times 119891119904119910119889
119903 le 120591119904119889 times 119887 times119871119870
2 (526)
Sendo que
120591119904119889 = 119891119888119905119898119894119899
2 119872119875119886 (527)
Ligaccedilatildeo com buchas metaacutelicas
119865119904119889 = 119860119904119903 times 119891119904119910119889
119903 le 119899 times 119865119887 + 120574 times 120591119904119889 times 119887 times119871119870
2 (528)
Onde
119865119904119889 =Forccedila de traccedilatildeo de reforccedilo
119860119904119903 =Aacuterea da armadura de reforccedilo
119891119904119910119889119903 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
119899 = Nuacutemero de buchas colocadas no comprimento 1198711198702
119865119887 = Forccedila de corte resistente de uma bucha metaacutelica
120574 = Coeficiente de monolitismo para a flexatildeo ( 120574119899119877 = 10)
120591119904119889 = Tensatildeo de aderecircncia resistente accediloresinabetatildeo
119887 =Largura da chapa metaacutelica
94
119871119870 =Comprimento da chapa metaacutelica
5827 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de vigas ao esforccedilo transverso no estado limite uacuteltimo
Como jaacute referido anteriormente o dimensionamento ao esforccedilo transverso pode ser feito
atraveacutes da teacutecnica dos coeficientes globais tendo em conta a contribuiccedilatildeo para a resistecircncia dos
novos estribos adicionados sob a forma de chapas
i) Caacutelculo do esforccedilo transverso maacuteximo
119881119904119889 le 119881119877119889119898119886119909 =120572119888119908times119887119894times119885119894times1205921times119891119888119889
119888119900119905120579+119905119886119899120579+
120572119888119908times(119887119894minus119887119903)times119885119894times1205921times119891119888119889
119888119900119905120579+119905119886119899120579 (529)
Onde
119881119904119889 = Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119881119877119889119898119886119909 = Esforccedilo transverso maacuteximo
120572119888119908 = Fator que tem em conta o estado de tensatildeo na biela comprimida
119887119894 = Largura da seccedilatildeo de betatildeo da viga inicial
119885119894 = = Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
1205921 = Fator redutor da tensatildeo de compressatildeo do betatildeo fendilhado
119891119888119889 =Valor de caacutelculo da resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
119887119903 = Largura da seccedilatildeo de betatildeo reforccedilada
120579 = Angulo das bielas do betatildeo
ii) Caacutelculo do esforccedilo transverso resistente de caacutelculo
119881119904119889 le 119881119877119889119904 = 120574119899119877 times (119885119894 times119860119904119908119894
119878times coth 120579 times 119891119904119910119889
119894 ) + 120574119899119877 times (119885119903 times119860119904119908119903
119878times coth 120579 times 119891119904119910119889
119903 ) (530)
Onde
119881119904119889 = Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119881119877119889119904 = Esforccedilo transverso resistente de caacutelculo
120574119899119877 = Coeficiente de monolitismo para a flexatildeo ( 120574119899119877 = 09)
95 Tiago Pais Boto
119885119894 = Braccedilo de uma seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
119860119904119908119894 =Aacuterea da armadura de esforccedilo transverso inicial por metro
119878 = Espaccedilamento dos varotildees de accedilo
120579 = Angulo das bielas do betatildeo
119891119904119910119889119894 = Tensatildeo de cedecircncia do accedilo da armadura existente
119885119903 =Braccedilo de uma seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura de reforccedilo
119860119904119908119903 = Aacuterea da armadura de esforccedilo transverso adicional por metro
119891119904119910119889119903 =Tensatildeo de cedecircncia do accedilo da armadura de reforccedilo
583 Reforccedilo de seccedilotildees com encamisamento de betatildeo armado
5831 Introduccedilatildeo
Uma das teacutecnicas de reforccedilo estrutural mais comum para melhorar o desempenho de
elementos de betatildeo armado (pilares paredes vigas e noacutes viga-pilar) eacute o encamisamento das
seccedilotildees com betatildeo armado
Figura 5-28 Encamisamento de pilares com betatildeo armado (Santos 2008)
O reforccedilo de um elemento por encamisamento com recurso ao betatildeo armado eacute uma das
teacutecnicas mais adequadas para aumentar a resistecircncia das zonas comprimidas Pode ser aplicado
em vigas para aumentar a resistecircncia agrave flexatildeo eou a resistecircncia ao esforccedilo transverso Jaacute nos
pilares o reforccedilo garante um aumento de resistecircncia agrave flexatildeo e agrave compressatildeo Esta teacutecnica tem
vaacuterias vantagens (Eduardo S Juacutelio 2011) destacando
Simplicidade de execuccedilatildeo natildeo requer matildeo-de-obra especializada apenas conhecimento
de teacutecnicas de execuccedilatildeo como se tratasse de estruturas novas (Eduardo S Juacutelio 2011)
Distribuiccedilatildeo uniforme do incremento de rigidez (Eduardo S Juacutelio 2011)
Aumento de durabilidade do pilar
96
Como principais desvantagens destacam-se
No caso de necessidade de continuaccedilatildeo do reforccedilo do pilar entre pisos subsiste a
necessidade de perfurar a laje para poder dar continuaccedilatildeo agraves armaduras de reforccedilo caso
a laje seja vigada a armadura longitudinal de reforccedilo pode ficar condicionada (Eduardo
S Juacutelio 2011)
Nos casos de necessidade de proteccedilatildeo contra a corrosatildeo ou incecircndio onde o accedilo fica
exposto e quando satildeo usadas resinas de epoacutexido (Eduardo S Juacutelio 2011)
Aumento das necessidades das dimensotildees da seccedilatildeo transversal (Gomes A Appleton
J)
5832 Descriccedilatildeo das teacutecnicas de encamisamento
A execuccedilatildeo de um encamisamento eacute composta por diversas etapas sendo que as mais
importantes satildeo
Escoramento
A execuccedilatildeo do escoramento natildeo serve soacute para evitar danos ou mesmo o colapso mas
tambeacutem para permitir que o reforccedilo seja aplicado com niacuteveis de tensatildeo mais baixos na estrutura
Interface material existentereforccedilo
Eacute essencial preparar a superfiacutecie de ligaccedilatildeo de modo que a ligaccedilatildeo final entre o material
existente e o reforccedilo possa ter um comportamento o mais monoliacutetico possiacutevel
Disposiccedilatildeo de armaduras
Colocaccedilatildeo de armaduras adicionais de reforccedilo se as armaduras existentes apresentarem
uma perda de seccedilatildeo superior a 10 (Gomes A Appleton J) Exemplificam-se nas figuras
seguintes os vaacuterios tipos de disposiccedilatildeo de armaduras para reforccedilo de vigas e pilares
Figura 5-29Disposiccedilatildeo das armaduras mais utilizado no encamisamento de vigas (Gomes
A Appleton J)
97 Tiago Pais Boto
Figura 5-30 Disposiccedilatildeo das armaduras mais utilizado no encamisamento de pilares (Gomes
A Appleton J)
Fase de Betonagem
A betonagem pode ser feita com betatildeo projetado betatildeo normal ou com uma argamassa
especial os quais devem possuir boa trabalhabilidade baixa retraccedilatildeo elevada resistecircncia agrave
compressatildeo e boa aderecircncia (Gomes A Appleton J)
119890119898119894119899=
50119898119898 119861119890119905atilde119900 119901119903119900119895119890119905119886119889119900 75 119886 100119898119898 119861119890119905atilde119900 119899119900119903119898119886119897 11988811990011989111990311988611988911990040 119886 60119898119898 119860119903119892119886119898119886119904119904119886 119890119904119901119890119888119894119886119897
Figura 5-31Espessura a betonar em funccedilatildeo do material e teacutecnica utilizada (Gomes A
Appleton J)
A ligaccedilatildeo pode ser substancialmente melhorada com a pintura de resina epoacutexida com
ldquopot liferdquo elevado (periacuteodo em que a colagem eacute eficaz apoacutes 1 hora)
98
5833 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de vigas agrave flexatildeo no estado limite uacuteltimo
O dimensionamento para a verificaccedilatildeo da resistecircncia agrave flexatildeo de uma viga de betatildeo
armado pode ser realizado pelo meacutetodo dos coeficientes globais admitindo que a secccedilatildeo tem
um comportamento monoliacutetico uma aderecircncia perfeita e as secccedilotildees planas mantecircm-se planas
apoacutes a deformaccedilatildeo Considera-se um coeficiente de monolitismo para a flexatildeo de 120574119899119877 = 09
Deste modo o caacutelculo eacute semelhante ao de uma secccedilatildeo de betatildeo armado corrente considerando-
se duas camadas de armaduras com resistecircncias diferentes como se exemplifica na figura
seguinte (Gomes A Appleton J 2008)
Figura 5-32Modelo de caacutelculo agrave flexatildeo de vigas reforccediladas por encamisamento de betatildeo
armado (Gomes A Appleton J)
i) Caacutelculo do momento resistente
119872119877119863 = 120574119899119877 times (119860119904119890119902 times 119885119890119902 times 119891119904119910119889
119894 ) (531)
119860119904119890119902 = 119860119904
119894 + 119860119904119903 times
119891119904119910119889119903
119891119904119910119889119894 (532)
119885119890119902 =119860119904119894times119885119894times119891119904119910119889
119894 +119860119904119903times119885119903times119891119904119910119889
119903
119860119904119894times119891119904119910119889
119894 +119860119904119903times119891119904119910119889
119903 (533)
Admitindo z=09 vem
119872119877119863 = 120574119899119877 times (119860119904
119890119902 times 09 times 119891119904119910119889119894 ) (534)
99 Tiago Pais Boto
Com a utilizaccedilatildeo de tabelas de dimensionamento determina-se 119860119904119890119902
e atraveacutes da
expressatildeo seguinte podemos calcular a aacuterea de armadura de reforccedilo (119860119904119903)
119860119904119903 =
119891119904119910119889119894
119891119904119910119889119903 times (119860119904
119890119902 times119889119890119902
119889119903minus 119860119904
119894 times119889119894
119889119903) (535)
Onde
119872119877119863 = Momento resistente
120574119899119877 = Coeficiente de monolitismo para a flexatildeo ( 120574119899119877 = 09 valor sugerido no Eurocoacutedio 8
parte14)
119860119904119890119902
= Aacuterea de armadura equivalente
119885119890119902 = Braccedilo equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
119891119904119910119889119894 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura existente
119860119904119894 = Aacuterea da armadura existente
119860119904119903 = Aacuterea da armadura de reforccedilo
119891119904119910119889119903 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
119885119894 = Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
119885119903 = Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura de reforccedilo
119889119890119902 = Altura uacutetil equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
119889119903 = Altura uacutetil da seccedilatildeo reforccedilada relativamente agrave armadura de reforccedilo
119889119894 = Altura uacutetil da seccedilatildeo reforccedilada relativamente agrave armadura existente
ii) Verificaccedilatildeo da seguranccedila da ligaccedilatildeo entre o betatildeo existentebetatildeo novo
Figura 5-33 Modelo de caacutelculo para verificaccedilatildeo da ligaccedilatildeo betatildeo existentebetatildeo novo
(Gomes A Appleton J)
100
1205911 =119881119904119889
119887119903times119885119890119902 (536)
1205912 =119881119904119889
119887119903times119885119890119902times
119860119904119903times119891119904119910119889
119903
119860119904119903times119891119904119910119889
119903 +119860119904119894times119891119904119910119889
119894 (537)
Para verificaccedilatildeo da ligaccedilatildeo temos de garantir que
1205912 le 120591119898aacute119909 =1
120574119888times
2
3times 119891119888119905119898 (538)
119891119888119905119898 = 119898119894119899 119891119888119905119898119899119900119907119900
119891119888119905119898119890119909119894119904119905119890119899119905119890
(539)
Onde
1205911 = Tensatildeo tangencial na seccedilatildeo do betatildeo existente
119881119904119889 = Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119887119903 = Largura da seccedilatildeo de betatildeo reforccedilada
119885119890119902 = Braccedilo equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
1205912 = Tensatildeo tangencial na seccedilatildeo do betatildeo novo e o betatildeo existente
119860119904119903 = Aacuterea da armadura de reforccedilo
119891119904119910119889119903 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
119860119904119894 = Aacuterea da armadura existente
119891119904119910119889119894 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura existente
120591119898aacute119909 = Tensatildeo tangencial limite
120574119888 = Coeficiente de minoraccedilatildeo das propriedades resistentes do betatildeo em estruturas novas
119891119888119905119898 = Resistecircncia meacutedia agrave traccedilatildeo do betatildeo
5834 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de vigas ao esforccedilo transverso no estado limite uacuteltimo
O dimensionamento para a verificaccedilatildeo da resistecircncia ao esforccedilo transverso de uma viga
de betatildeo armado pode ser realizado pelo meacutetodo dos coeficientes globais Com esta teacutecnica eacute
possiacutevel incrementar a resistecircncia associada agraves tensotildees de compressatildeo nas bielas inclinadas do
modelo de treliccedila aumentando a largura da alma da seccedilatildeo de betatildeo e introduzindo novos
estribos (Gomes A Appleton J 2008)
101 Tiago Pais Boto
i) Caacutelculo do esforccedilo transverso maacuteximo
119881119904119889 le 119881119877119889119898119886119909 =120572119888119908times119887119894times119885119894times1205921times119891119888119889
119888119900119905120579+119905119886119899120579+
120572119888119908times(119887119894minus119887119903)times119885119894times1205921times119891119888119889
119888119900119905120579+119905119886119899120579 (540)
Onde
119881119904119889 = Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119881119877119889119898119886119909 = Esforccedilo transverso maacuteximo
120572119888119908 = Fator que tem em conta o estado de tensatildeo na biela comprimida
119887119894 = Largura da seccedilatildeo de betatildeo da viga inicial
119885119894 = Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
1205921 = Fator redutor da tensatildeo de compressatildeo do betatildeo fendilhado
119891119888119889 =Valor de caacutelculo da resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
119887119903 = Largura da seccedilatildeo de betatildeo reforccedilada
120579 = Angulo das bielas do betatildeo
ii) Caacutelculo do esforccedilo transverso resistente de caacutelculo
119881119904119889 le 119881119877119889119904 = 120574119899119881 times (119885119894 times119860119904119908119894
119878times coth 120579 times 119891119910119889
119894 ) + 120574119899119881 times (119885119903 times119860119904119908119903
119878times coth 120579 times 119891119910119889
119903 ) (541)
Onde
119881119904119889 = Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119881119877119889119904 = Esforccedilo transverso resistente de caacutelculo
120574119899119881 = Coeficiente de monolitismo para a esforccedilo transverso ( 120574119899119881 = 08 valor sugerido por
Eurocoacutedio 8 parte14)
119885119894 = Braccedilo de uma seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
119860119904119908119894 =Aacuterea da armadura de esforccedilo transverso inicial por metro
119878 = Espaccedilamento dos varotildees de accedilo
120579 = Angulo das bielas do betatildeo
119891119910119889119894 = Tensatildeo de cedecircncia do accedilo da armadura existente
119885119903 = Braccedilo de uma seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura de reforccedilo
119860119904119908119903 = Aacuterea da armadura de esforccedilo transverso adicional por metro
119891119910119889119903 =Tensatildeo de cedecircncia do accedilo da armadura de reforccedilo
102
De acordo com o Eurocoacutedigo 8 parte 14 o reforccedilo ao esforccedilo transverso natildeo conveacutem que seja
muito elevado seguindo a recomendaccedilatildeo de
119881119877119889119903 lt 2119881119877119889
119894 (542)
5835 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de pilares aos estados limites uacuteltimos
O dimensionamento para a verificaccedilatildeo da resistecircncia agrave compressatildeo simples e resistecircncia
agrave flexatildeo de um pilar de betatildeo armado pode ser realizado pelo meacutetodo dos coeficientes globais
tendo em conta os modelos e os pressupostos satildeo semelhantes aos efetuados no caacutelculo de
seccedilotildees novas agrave flexatildeo
De acordo com (CEB- Bulletin drsquoinformation nordm 162 ) a contribuiccedilatildeo inicial de betatildeo
para a resistecircncia da peccedila pode ser desprezada se
119860119888119891119894119899119886119897
= 119860119888119903 + 119860119888
119894 ge 2119860119888119894 (543)
Figura 5-34Pilar com encamisamento de betatildeo armado total (Aacutelvaro Sousa 2008)
i) Correccedilatildeo da resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
De acordo com o CEB Bulletin drsquoinformation nordm 213214 o valor corrigido da
resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo 119891119888119870119888119891 pode ser calculado a partir das seguintes expressotildees
119891119888119870119888119891 = 119891119888119896 times (1000 + 50 times1205902
119891119888119896) 119902119906119886119899119889119900 1205902 lt 005 times 119891119888119896 (544)
103 Tiago Pais Boto
119891119888119870119888119891 = 119891119888119896 times (1125 + 25 times1205902
119891119888119896) 119902119906119886119899119889119900 1205902 gt 005 times 119891119888119896 (545)
1205902 =1
2times 120572119899 times 120572119904 times 120596119899 (546)
120596119899 =119881119900119897119906119898119890 119889119886 119886119903119898119886119889119906119903119886 119905119903119886119899119904119907119890119903119904119886119897
119881119900119897119906119898119890 119889119900 119887119890119905atilde119900=
2(1198870+ℎ0)timesempty1198901199041199051199031198941198871199061199042
4times1
119904
1198870timesℎ0 (547)
Onde
119891119888119870119888119891 = Valor caracteriacutestico corrigido da resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
119891119888119896 = Valor caracteriacutestico da tensatildeo de rotura agrave compressatildeo do betatildeo
1205902 = Tensatildeo de confinamento
120596119899 = Percentagem volumeacutetrica da armadura transversal
120572119899 = Coeficiente redutor que tem em conta a aacuterea de betatildeo em planta efetivamente
confinada
120572119904 = Coeficiente redutor que tem em conta a aacuterea de betatildeo em altura efetivamente
confinada
1198870 119890 ℎ0 = Dimensatildeo do nuacutecleo cintado de betatildeo medidas em relaccedilatildeo agrave face interior do
betatildeo
119904 = Espaccedilamento dos varotildees da armadura transversal (espaccedilamento dos estribos)
ii) Dimensionamento agrave compressatildeo simples
119873119904119889 le 119873119903119889 = 120574119899119877 times (119860119888119894 times 119891119888119889119888119891 + 119860119904
119894 times 119891119904119910119889119894 ) + 120574119899119877 times ((119860119888
119903 minus 119860119888119888119903) times 119891119888119889119888119891 + 119860119904
119903 times 119891119904119910119889119903 )
(548)
Onde
119873119904119889 = Esforccedilo axial atuante
119873119903119889 = Esforccedilo axial resistente
120574119899119881 = Coeficiente de monolitismo para a esforccedilo transverso ( 120574119899119881 = 08 valor
sugerido no Eurocoacutedio 8 parte14)
119860119888119894 = Aacuterea do betatildeo existente
119891119888119889119888119891 = Valor de caacutelculo corrigido da resistecircncia aacute compressatildeo do betatildeo
104
119860119904119894 = Aacuterea da armadura existente
119891119904119910119889119894 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de existente
119860119888119903 = Aacuterea do betatildeo de reforccedilo
119860119888119888119903 = Aacuterea do betatildeo de recobrimento que natildeo se considera confinado
119860119904119903 = Aacuterea da armadura de reforccedilo
119891119904119910119889119903 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
iii) Dimensionamento agrave flexatildeo composta
O modelo de caacutelculo semelhante aos efetuados no caacutelculo de secccedilotildees novas agrave flexatildeo composta
Figura 5-35Modelo de caacutelculo dos esforccedilos resistentes agrave flexatildeo composta (Aacutelvaro Sousa
2008)
O esforccedilo axial e o momento resistente final devem ser afetados pelos coeficientes de
monolitismo correspondentes
119873119877119889119891119894119899119886119897
= 119873119877119889 times 120574119899119877 (549)
119872119877119889119891119894119899119886119897
= 119872119877119889 times 120574119899119877 (550)
Onde
119873119877119889119891119894119899119886119897
=Esforccedilo axial resistente afetado pelo coeficiente de monolitismo
119873119877119889 = Esforccedilo axial resistente
120574119899119881 = Coeficiente de monolitismo para a esforccedilo transverso ( 120574119899119881 = 08 valor
sugerido por Eurocoacutedio 8 parte14)
119872119877119889119891119894119899119886119897
= Momento resistente da seccedilatildeo reforccedilada afetado pelo coeficiente de
monolitismo
119872119877119889 = Momento resistente da seccedilatildeo reforccedilada
105 Tiago Pais Boto
584 Reforccedilo de estruturas em betatildeo com colagem de compoacutesitos FRP (Poliacutemeros reforccedilados
com fibras)
5841 Introduccedilatildeo
O reforccedilo de estruturas com FRP aparece devido agrave necessidade de reforccedilar com
materiais mais leves facilitar a execuccedilatildeo e por atualmente haver uma reduccedilatildeo dos custos de
fabrico das fibras Pode-se dizer que eacute uma evoluccedilatildeo da teacutecnica por colagem de chapas ou placas
de accedilo
Este compoacutesito de FRP eacute constituiacutedo pela conjugaccedilatildeo de fibras orgacircnicas ou inorgacircnicas
agrupadas atraveacutes de uma resina (polieacutesteres vinil ou epoacutexi) termoendureciacutevel ou
termoplaacutestica formando assim a matriz polimeacuterica O compoacutesito de FRP tem ainda cargas de
enchimento designadas por ldquofillersrdquo podendo tambeacutem conter aditivos tais como agentes
catalisadores ou aceleradores De acordo com Juvandes (1999) os FRPrsquos satildeo distinguidos em
dois grupos os sistemas preacute-fabricados conhecidos por ldquoPrefabricated Elementsrdquo (constituiacutedos
pelo laminado de FRP e pelo adesivo) e os sistemas curados ldquoin siturdquo conhecidos por ldquoWet Lay-
up Systemsrdquo (constituiacutedos pela telas de fibras e pela resina de impregnaccedilatildeo) Ainda de acordo
com a disposiccedilatildeo das fibras e da sua geometria podem ser classificados de unidirecionais
bidirecionais e multidirecionais As fibras mais utilizadas satildeo o vidro o carbono e a poliamide
aromaacutetica (aramida ou kevlarreg) sendo os respetivos compoacutesitos reforccedilados assinalados
internacionalmente por GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer) CFRP (Carbon Fiber
Reinforced Polymer) e AFRP (Aramid Fiber Reinforced Polymer)
5842 Sistemas Preacute-Fabricados
O grupo dos Sistemas Preacute-Fabricados adveacutem de um conjunto de fibras com orientaccedilatildeo
unidirecional unificadas atraveacutes de uma resina termoendureciacutevel resultante de um processo
designado por pultrusatildeo este consiste em saturar as fibras continuas com espessuras e larguras
controladas com resina puxadas atraveacutes de um molde aquecido resultando num produto final
com a forma transversal desejada dispensando qualquer polimerizaccedilatildeo do produto em obra
De acordo com (Juvandes1999) o laminado mais utilizado (ldquoLaminaterdquo ldquoStripsrdquo)
apresenta-se com a espessura tiacutepica de 12 a 14mm e com largura variaacutevel As caracteriacutesticas
mecacircnicas e fiacutesicas destes devem ser garantidas pelo fabricante com base em ensaios em
planos de controlo de qualidade Para a colagem dos laminados agrave superfiacutecie do betatildeo eacute utilizado
um compoacutesito que pode ser do tipo epoacutexido de vinil ou polieacutester designado por adesivo
5843 Sistemas ldquoin siturdquo
Ao contraacuterio dos sistemas Preacute-fabricados os sistemas ldquoin siturdquo natildeo apresentam um
produto final consolidado com resina mas sim fibras em forma de fios designados por Tecidos
(ldquoFabricsrdquo) ou Mantas (ldquoSheetsrdquo) em estado seco ou com teores de impregnaccedilatildeo reduzidos
106
De acordo com Juvandes (1999) as Mantas satildeo compostas por fibras unidirecionais
(orientaccedilatildeo 0ordm) e com espessuras de 01 a 02mm (110 dos laminados) e larguras entre 25 e
30cm Os Tecidos tecircm fibras entrelaccediladas (orientaccedilotildees 0ordm90ordm) ou multi direccionalmente com
a largura de cerca de 60cm A percentagem das fibras das Mantas e dos tecidos satildeo indicadas
pelo peso do produto por msup2 (gmsup2) sendo que os valores correntes encontram-se na ordem dos
200 a 400 gmsup2
O produto final conteacutem resina para impregnar as fibras sendo necessaacuterio em obra uma
polimerizaccedilatildeo com resina para criar o FRP Esta polimerizaccedilatildeo funciona tambeacutem como adesivo
agrave superfiacutecie da estrutura de betatildeo
Figura 5-36 Compoacutesito de FRP (Formas Preacute-Fabricada e Curada ldquoin siturdquo) (LJuvandes et all
2007)
5844 Componentes da aplicaccedilatildeo do sistema FRP
Fibras
107 Tiago Pais Boto
As fibras sendo o componente principal nos sistemas FRP tecircm que ser escolhidas
essencialmente em funccedilatildeo da classe de exposiccedilatildeo ambiental do moacutedulo de elasticidade
resistecircncia agrave traccedilatildeo e fadiga durabilidade e custo econoacutemico
As fibras em filamento de configuraccedilatildeo contiacutenua designadas ldquoContinuous Fibersrdquo (ACI
440R-96 1996 JCI TC952 1998) satildeo as mais adequadas para intervenccedilotildees de reforccedilo em
estruturas de betatildeo devido agrave possibilidade de orientaccedilatildeo numa direccedilatildeo especiacutefica otimizando
o desempenho estrutural (Juvandes 1999) As fibras continuas mais usadas no reforccedilo com
recurso a sistemas de FRP satildeo de vidro (G) de carbono (C) e a poliamida aromaacutetica (aramida
(A) ou Kevlarreg (K))
As fibras de carbono (C) destingem-se das outras natildeo soacute pelo elevado preccedilo mas
tambeacutem por apresentarem elevados moacutedulos de elasticidade elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo e
fadiga relaccedilatildeo resistecircnciapeso extremamente altos As fibras de Aramida (A) satildeo as que tecircm
a maior relaccedilatildeo resistecircncia de traccedilatildeo peso assim como o mais baixo peso especiacutefico de entre
as trecircs boa resistecircncia agrave abrasatildeo impacto e resistecircncia teacutermica Em relaccedilatildeo agraves fibras de vidro
(G) aleacutem dos baixos moacutedulos de elasticidade e baixa resistecircncia agrave fadiga distinguem-se pelo
baixo custo econoacutemico elevada resistecircncia teacutermica e resistecircncia agrave traccedilatildeo
Figura 5-37 Comportamento agrave traccedilatildeo de fibras e metais (ACI 440R-96 1996)
Legenda
C-HM = Fibras de Carbono de elevado moacutedulo de elasticidade
C-HS = Fibras de Carbono de elevada resistecircncia
A-HM = Fibras de Aramida de elevado moacutedulo de elasticidade
A-IM = Fibras de Aramida de moacutedulo de elasticidade intermeacutedio
G-S = Fibras de Vidro de elevada resistecircncia
108
G-AR = Fibras de Vidro de resistecircncia meacutedia
G-E = Fibras de Vidro com propriedades similares a G-AR mas de densidade
inferior
Tabela 5-12Propriedades das Principais Fibras (Manoochehr Zoghi 2014)
Adesivos
Os adesivos satildeo utilizados em sistemas ldquoPreacute-Fabricadosrdquo jaacute referido anteriormente e
satildeo constituiacutedos por uma resina e por vezes com a adiccedilatildeo de um endurecedor garantindo assim
a funccedilatildeo de ligaccedilatildeo e transferecircncia de tensotildees entre o sistema FRP e o betatildeo
Primaacuterio (Primers)
O Primaacuterio tambeacutem conhecido por (ldquoPrimersrdquo) eacute um fluido de viscosidade reduzida
geralmente cerca de 10 de soluccedilatildeo do adesivo em solvente orgacircnico que se coloca na
superfiacutecie do betatildeo para melhorar o desempenho da ligaccedilatildeo e criar um revestimento sobre o
qual o adesivo possa fluir mais facilmente (FIB bulletin14 2001)
Massa de enchimento (Puttie filler)
A massa de enchimento designada por (ldquoPuttie fillerrdquo) segundo a norma ACI 4402R-
08 2008 eacute um material relativamente inerte constituiacutedo por calcaacuterio pulverizado siacutelica ou
substancias coloidais adicionado com cimento Portland tinta resina ou outros materiais
podendo reduzir a retraccedilatildeo a densidade os custos e aumentar a trabalhabilidade
109 Tiago Pais Boto
Este material eacute usado para preencher vazios quando a superfiacutecie de betatildeo apresenta
irregularidades significativas das quais o primaacuterio natildeo eacute suficiente para suprimir pequenas
fendas ou orifiacutecios tornando assim a superfiacutecie de betatildeo mais lisa e regular
Resinas de saturaccedilatildeo
As resinas de saturaccedilatildeo ou matriz polimeacuterica (resina termoendureciacutevel) como o nome
indica servem para impregnar as fibras de reforccedilo e moldar a superfiacutecie de betatildeo Tecircm ainda
como funccedilatildeo fornecer um caminho de transferecircncia de tensotildees proteger as fibras de eventuais
choques mecacircnicos essencialmente esforccedilos de compressatildeo accedilotildees teacutermicas e exposiccedilatildeo agrave
agressividade ambiental Por estas razotildees a seleccedilatildeo da matriz polimeacuterica deve ser cuidada
justificando geralmente a escolha por resinas termoendureciacuteveis do tipo epoacutexido (ACI 440R-
96 1996)
Um estudo conduzido por (Juvandes et all 2006) com o tema A temperatura e a teacutecnica
de reforccedilo por colagem de sistemas de FRP com recurso a ensaios DSC e DMTArdquo Permitiu
concluir que a variaccedilatildeo de temperatura critica (Tc) em resinas comerciais correntes se encontra
muito proacuteximo e por vezes abaixo do valor das temperaturas caracteriacutesticas (T95) das obras em
Portugal Esta aproximaccedilatildeo pode conduzir ao amolecimento dos adesivos em determinado
periacuteodo de funcionamento da estrutura pondo em causa as propriedades e todo o sistema de
reforccedilo FRP
Desta forma os autores recomendam a implementaccedilatildeo trecircs criteacuterios [i] ‒ avaliar o
gradiente higroteacutermico esperado para a envolvente da obra no periacuteodo de vida uacutetil [ii] ‒
selecionar ou desenvolver novos adesivosresinas cujo valor da temperatura de transiccedilatildeo viacutetrea
(Tg) seja superior agraves condicionantes ambientais esperadas para a estrutura [iii] ‒ implementar
accedilotildees preventivas na zona reforccedilada de modo a evitar a exposiccedilatildeo direta dos reforccedilos ao
ambiente recorrendo a medidas de proteccedilatildeo
Revestimento protetor
A camada exterior do sistema FRP eacute designada por revestimento protetor Para o
sistema ter um comportamento adequado a longo prazo recomenda-se a execuccedilatildeo de uma
proteccedilatildeo a curto prazo (Proteccedilatildeo Temporaacuteria) incluindo medidas de proteccedilatildeo essencialmente
ambientais na fase em que a resina de saturaccedilatildeo se encontra em processo de cura Apoacutes a
conclusatildeo deste processo eacute entatildeo aplicada a proteccedilatildeo de caraacuteter definitivo (Proteccedilatildeo
Permanente) concebida para proteger contra impactos fogo exposiccedilatildeo a quiacutemicos raios
ultravioleta humidade temperaturas excessivas e vandalismo Poderaacute ainda haver um
acabamento esteacutetico (Mirmiran e Shahawy 2008)
110
Figura 5-38 Aplicaccedilatildeo do sistema FRP (adaptado de BASF 2007)
5845 Apreciaccedilotildees sobre Durabilidade dos FRPrsquos
Figura 5-39Fatores condicionantes para a durabilidade dos FRPrsquos
Humidade
A humidade eacute a principal causa da diminuiccedilatildeo da resistecircncia da matriz devido agraves
ligaccedilotildees moleculares moles Uma escolha apropriada da resina por exemplo a matriz de
vinylester pode diminuir o efeito da humidade Jaacute as resinas de polieacutester natildeo satildeo aconselhadas
em ambientes onde a humidade eacute importante Para sistemas de reforccedilo com CFRP vaacuterios
estudos mostram que em ambientes que envolvem ciclos de molhagem o desempenho do FRP
diminui entre 20 a 30 valores resultantes da descolagem da placa FRP agrave interface do betatildeo
(Aacutelvaro Sousa 2008)
Alcalinidade
DURABILIDADE
TEMPERATURAEXPOSICcedilAtildeO
ULTRA-VIOLETA
HUMIDADE ALCALINIDADE
111 Tiago Pais Boto
A diminuiccedilatildeo da capacidade resistente dos sistemas FRP devido agrave alcalinidade provem
obviamente da exposiccedilatildeo a que o sistema estaacute sujeito mas tambeacutem devido alcalinidade e
porosidade do betatildeo onde usualmente se encontram valores de pH acima de 11 Esta
sensibilidade eacute substancialmente notoacuteria em sistemas GFRP onde a deterioraccedilatildeo da matriz e das
fibras conduzem a perdas de capacidade resistente na ordem dos 20 Para combater estas
vulneraacuteveis situaccedilotildees aconselha-se a usar resinas da matriz do tipo vinylester e uma pintura de
proteccedilatildeo designada por AR-Glass (Alkalin Resistant fibers) Apesar de ser cerca de 10 vezes
monetariamente mais caro comparativamente ao sistema convencional GFRP (E-GLASS)
(Aacutelvaro Sousa 2008)
Temperatura
Os sistemas FRP perdem as suas propriedades mecacircnicas quando expostos a altas
temperaturas A temperatura tiacutepica desta deterioraccedilatildeo eacute a temperatura de transiccedilatildeo viacutetrea que
se situa entre os 60ordm e 120ordm Celsius em sistemas GFRP e AFRP Esta eacute uma das razotildees para os
FRPacutes natildeo serem tatildeo amplamente utilizados em edifiacutecios onde em comparaccedilatildeo com as pontes
a seguranccedila eacute mais exigente Uma das principais preocupaccedilotildees em caso de incecircndio usando
FRP eacute a libertaccedilatildeo de gases extremamente toacutexicos e perigosos para os seres humanos aleacutem da
perda de cerca de 80 da resistecircncia agrave traccedilatildeo para temperaturas acima de 500ordm Celsius
Uma soluccedilatildeo para contornar o problema eacute o uso de sistemas CFRP na verdade satildeo quase
insensiacuteveis a altas temperaturas capazes de suportar temperaturas superiores a 1000ordm Celsius
que eacute entre outras a razatildeo pela qual se utilizam fibras na induacutestria de aviaccedilatildeo
A American Concrete Institute (ACI) publicou um artigo interessante em 2006 que natildeo
recomenda o uso de FRP em edifiacutecios onde a integridade estrutural tem que ser mantida no caso
de um incecircndio
Exposiccedilatildeo ultravioleta
Compreende-se bem que os raios ultra violetas causam danos nas ligaccedilotildees quiacutemicas (foto
degradaccedilatildeo) fenoacutemeno que se verifica para determinados comprimentos de onda Poreacutem este
fenoacutemeno aparece apenas na camada superficial do poliacutemero AFRP onde um revestimento
adequado pode resolver o problema Os sistemas CFRP e GFRP natildeo estatildeo sujeitos a este tipo
de agressatildeo
5846 Consideraccedilotildees Finais vantagens e desvantagens
A teacutecnica de reforccedilo por colagem exterior de Sistemas Compoacutesitos de FRP surge como
uma alternativa aos sistemas de reforccedilo por colagem de chapas ou perfis metaacutelicos
As caracteriacutesticas mecacircnicas notaacuteveis de poliacutemeros reforccedilados com fibras foram
descritas ao longo deste capiacutetulo Apesar do custo econoacutemico mais elevado em comparaccedilatildeo
com os materiais tiacutepicos de engenharia civil tais como betatildeo ou accedilo a relaccedilatildeo pesoresistecircncia
112
capacidade contra ambientes agressivos facilidade e simplicidade de manuseamento em obra
daacute a este material um grande potencial para ser usado em melhorias estruturais apresentando
oacutetimos resultados de resistecircncia durabilidade facilidade e simplicidade de execuccedilatildeo em obra
Natildeo diferindo das restantes teacutecnicas de reforccedilo o seu ecircxito depende em larga escala da sua
correta conceccedilatildeo em projeto e da boa execuccedilatildeo em obra
Tabela 5-13 Principais vantagens e desvantagens das fibras FRP (Aacutelvaro Sousa 2008)
Tipo de Fibra Vantagens Desvantagens
Carbono (CFRP)
Grande resistecircncia agrave traccedilatildeo
compressatildeo e fadiga
Sensibilidade ao choque e
abrasatildeo
Grande resistecircncia a temperaturas
elevadas e agrave accedilatildeo de agentes quiacutemicos Corrosatildeo do tipo galvacircnico
Boa condutividade teacutermica e eleacutetrica Cerca de dez vezes mais cara do
que as fibras de vidro (GFRP)
Imune agrave corrosatildeo
Vidro (GFRP)
Grande resistecircncia agrave temperatura Muito suscetiacutevel a choques e
danos
Boa aderecircncia agrave matriz polimeacuterica Caracteriacutesticas mecacircnicas
inferiores a CFRP e AFRP
Transparente Maior peso especiacutefico
Boa relaccedilatildeo qualidadepreccedilo
Aramida (AFRP)
Baixa densidade Baixa resistecircncia agrave compressatildeo
Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo Sensibilidade agrave fluecircncia e accedilatildeo
dos raios ultra violetas
Boa resistecircncia ao choque desgaste e
vibraccedilotildees Dificuldade de moldagem
Boa resistecircncia a altas temperaturas e a
quiacutemicos Absorccedilatildeo de humidade
113 Tiago Pais Boto
6 Exemplos de casos praacuteticos de reparaccedilatildeo e reforccedilo
61 Cais de carga geral do porto de Aveiro
Figura 6-1 Vista do Cais de Carga do porto de Aveiro (LOURENCcedilO Z 2007)
Descriccedilatildeo da obra
O cais do Porto de Aveiro situa-se na faixa da costa dentro do limite da largura maacutexima legal
do domiacutenio puacuteblico mariacutetimo Este contem cinco zonas portuaacuterias designadas por Terminal
Norte Terminal Sul Terminal de Graneis Liacutequidos Porto de Pesca Costeira e Porto de Pesca
do Largo A intervenccedilatildeo eacute direcionada para as zonas de mareacute e de salpicos da viga frontal do
Cais de Carga Geral este tem um comprimento de 250 metros e a aacuterea total de betatildeo armado
a ser protegida foi de 1046 m2
Inspeccedilotildees Ensaios Anomalias patologias
O ensaio submetido ao cais de carga geral foi a mediccedilatildeo nos pontos de monitorizaccedilatildeo (zona 1
zona 2 e zona 3) do potencial natural
Como esperado os valores mais negativos foram verificados na zona 3 onde a concentraccedilatildeo de
humidade no betatildeo era superior Jaacute os valores menos negativos foram registados na zona 1
zona de salpicos onde a concentraccedilatildeo de humidade eacute inferior e com maior concentraccedilatildeo de
oxigeacutenio
Jaacute no decorrer da obra foram efetuados os seguintes testes antes da betonagem
- Verificaccedilatildeo da continuidade eleacutetrica das armaduras em cada secccedilatildeo
- Continuidade eleacutetrica das ligaccedilotildees catoacutedicas
- Continuidade eleacutetrica entre as ligaccedilotildees anoacutedicas na mesma zona
114
Antes durante e depois da betonagem foram realizados testes para verificaccedilatildeo da ausecircncia de
curto-circuito entre fitas de acircnodo e a armadura Estes testes foram realizados atraveacutes da
mediccedilatildeo da resistecircncia e do potencial entre as ligaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas em cada
zonasecccedilatildeo
Figura 6-2 Corte da viga frontal com a ilustraccedilatildeo das diferentes zonas anoacutedicas do sistema de
proteccedilatildeo catoacutedica (LOURENCcedilO Z 2007)
Intervenccedilatildeo realizada
Um sistema de proteccedilatildeo catoacutedica foi utilizado nesta intervenccedilatildeo constituiacutedo por fitas de malha
de Titacircnio ativado revestida com oacutexidos de metais nobre (TiMMO) com 20 mm de largura e
05 mm de espessura As fitas foram instaladas com espaccedilamento de 250 mm garantido atraveacutes
de espaccediladores apropriados de modo a evitar curto-circuitos e ligadas atraveacutes de soldadura por
pontos a uma outra fita de Titacircnio distribuidor da corrente Os eleacutetrodos de referecircncia
utilizados foram de MnMnO2 sendo fixos nas armaduras com a ajuda de braccediladeiras de
plaacutestico
Para um melhor controlo da informaccedilatildeo gerada e controlo da corrente as trecircs zonas iniciais de
monitorizaccedilatildeo foram subdivididas em subzonas
De modo a que a intensidade de corrente de cada zona se mantivesse constante o sistema foi
carregado em modo de corrente constante permitindo tambeacutem assim que a tensatildeo de saiacuteda de
cada fonte de alimentaccedilatildeo varie automaticamente em funccedilatildeo da resistividade do betatildeo
A monitorizaccedilatildeo e controlo do sistema eacute feito atraveacutes de uma unidade central constituiacuteda
essencialmente por trecircs fontes de alimentaccedilatildeo (uma por zona) voltiacutemetros e amperiacutemetros para
mediccedilatildeo da intensidade da corrente e da voltagem fornecida e voltiacutemetro de alta impedacircncia
para mediccedilatildeo dos potenciais de eleacutetrodo (LOURENCcedilO Z 2007)
115 Tiago Pais Boto
Figura 6-3 Instalaccedilatildeo das fitas de malha de TiMMO (LOURENCcedilO Z 2007)
Figura 6-4 Unidade Central de controlo e monitorizaccedilatildeo (LOURENCcedilO Z 2007)
Ficha teacutecnica e estado atual da obra (conclusotildees)
Decidiu-se efetuar dois ciclos de polarizaccedilatildeodespolarizaccedilatildeo com duraccedilatildeo de dois meses cada
ciclo de polarizaccedilatildeo e 72 horas cada ciclo de despolarizaccedilatildeo Verificou-se que os valores do
decrescimento de potencial ao fim do primeiro ciclo foram inferiores a 100mV portanto
116
decidiu-se aumentar a corrente fornecida a cada sub zona no segundo ciclo de despolarizaccedilatildeo
A tabela 61 apresenta os valores de potencial polarizado (instante OFF) e do decrescimento do
potencial obtidos em cada sub zona
Tabela 6-1 Resultados obtidos durante dois ciclos de polarizaccedilatildeo despolarizaccedilatildeo
(LOURENCcedilO Z 2007)
Tabela 6-2 Meacutedia dos valores de decrescimento de potencial obtido em cada zona e em cada
ciclo de polarizaccedilatildeo (LOURENCcedilO Z 2007)
Em comparaccedilatildeo com o maacuteximo de 2 mAm2 recomendado na Norma Europeia estes resultados
mostram que a densidade de corrente necessaacuteria nesta estrutura para a obtenccedilatildeo de 100 mV de
decrescimento de potencial ao fim de 72 h de despolarizaccedilatildeo eacute da ordem de 35 mA m2 Mas
sendo que o sistema foi dimensionado para receber densidades de corrente muito superiores aos
valores recomendados pela Norma Europeia natildeo existiu qualquer problema de durabilidade
117 Tiago Pais Boto
dos acircnodos e dos restantes componentes do sistema (LOURENCcedilO Z 2007)
Figura 6-5 Meacutedia dos valores do decrescimento do potencial (72 h) em funccedilatildeo da densidade de
corrente (LOURENCcedilO Z 2007)
62 Viaduto Duarte Pacheco
Figura 6-6 Vista geral viaduto Duarte Pacheco (httpwwwpanoramiocom 2014)
118
Descriccedilatildeo da obra
O Viaduto Duarte Pacheco eacute um viaduto de acesso a Lisboa vindo da autoestrada A5 Tem um
tabuleiro com 355m de desenvolvimento e 24 metros de largura Foi projetado em 1937 pelo
Engenheiro Joatildeo Alberto Barbosa Carmona e a obra teve iniacutecio em Abril de 1939 e concluiacuteda
em Dezembro de 1944 (APPLETON J et al 2004)
A estrutura realizada na sua maioria em betatildeo armado eacute composta em 5 partes
Duas passagens superiores em arco uma sobre a linha de caminho-de-ferro e outra sobre
a Avenida do Parque Florestal de Monsanto
Um arco central sobre a Avenida de Ceuta
Dois viadutos com uma extensatildeo de 8580 m entre eixos de vigas contiacutenuas de 5 tramos
com 1635 m de vatildeo apoiadas em pilares articulados longitudinalmente
Figura 6-7 Alccedilado do Viaduto Duarte Pacheco (APPLETON J et al 2004)
Inspeccedilotildees Ensaios Anomalias
Em 1993 e 1994 o LNEC realizou uma inspeccedilatildeo visual onde se detetou fendilhaccedilatildeo de
geometria irregular e fendilhaccedilatildeo orientada com as armaduras longitudinais o que originou a
despassivaccedilatildeo das armaduras e alguma corrosatildeo nas mesmas Da anaacutelise efetuada em amostras
de betatildeo com recurso a raio X foram detetadas reaccedilotildees expansivas no betatildeo nomeadamente
reaccedilotildees aacutelcalis-siacutelica e etringite Em algumas zonas a carbonataccedilatildeo jaacute era significativa
aproximando-se da profundidade das armaduras
Os ensaios de composiccedilatildeo do betatildeo confirmaram a presenccedila de inertes reativos em toda a obra
Os ensaios de humidade indicam que a humidade relativa no interior dos elementos estruturais
eacute superior a 85 Os ensaios de reatividade potencial dos aacutelcalis concluiacuteram que estas reaccedilotildees
estatildeo praticamente terminadas (APPLETON J et al 2004)
119 Tiago Pais Boto
Figura 6-8 Fendilhaccedilatildeo das reaccedilotildees alcali-siacutelica no betatildeo nas vigas do tabuleiro
(APPLETON J et al 2004)
Intervenccedilatildeo realizada
A reabilitaccedilatildeo orientada para suprimir as patologias detetadas foi dividida em 8 fases de
trabalho (APPLETON J et al 2004)
1ordf Reparaccedilatildeo local das zonas com indiacutecios de corrosatildeo de armaduras reconstruindo o
betatildeo da camada superficial com microbetatildeo ou argamassas preacute-doseadas Em zonas
com extensatildeo significativa foi previsto o reforccedilo com malha de accedilo galvanizado que tem
o objetivo de controlar reduzindo a abertura de fendas devidas a novas reaccedilotildees
expansivas
2ordf Reparaccedilatildeo das zonas com fendilhaccedilatildeo acentuada (em particular em pilares e arcos)
provocada pelas reaccedilotildees expansivas com ou sem corrosatildeo de armaduras Nas fendas de
abertura superior a 10 mm foi realizado o seu preenchimento com calda de cimento e a
selagem do bordo com poliuretano (figura 3) As fendas com abertura entre 04 mm e
10 mm foram somente seladas
3ordf Proteccedilatildeo da estrutura em relaccedilatildeo ao mecanismo de corrosatildeo de armaduras e controlo
das reaccedilotildees expansivas aacutelcalis-siacutelica Neste efeito de proteccedilatildeo eacute essencial a eficaacutecia no
controlo das trocas de humidade entre o ambiente exterior e a estrutura de betatildeo Assim
o sistema deveraacute eliminar a penetraccedilatildeo de aacutegua para o interior do betatildeo ao mesmo tempo
que possibilita a saiacuteda de vapor de aacutegua do interior do betatildeo para o meio exterior
Paralelamente o sistema de proteccedilatildeo superficial deveraacute ainda garantir uma adequada
proteccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave penetraccedilatildeo de aniacutedrico carboacutenico (CO2) e deveraacute possuir
capacidade de deformaccedilatildeo para absorver sem fendilhar as deformaccedilotildees expansivas (e
abertura de fendas) devidas agraves reaccedilotildees aacutelcalis-siacutelica Assim este sistema de proteccedilatildeo
superficial multi barreiras eacute composto pelos seguintes elementos
-Impregnaccedilatildeo hidrofugante sistema aplicado por projeccedilatildeo e que penetra na estrutura
porosa superficial do betatildeo revestindo os poros e repelindo a aacutegua
-Barramento das fendas incorporando malha de fibras de vidro
-Pintura (revestimento espesso e flexiacutevel) aplicado pelo menos em duas dematildeos
cruzadas e com maior espessura nos seguintes elementos arcos centrais pilares sobre
os arcos centrais pilastras dos arcos centrais e vigas exteriores do tabuleiro (espessura
superior ou igual a 500 μm)
120
Figura 6-9 Fendilhaccedilatildeo em pilar e trabalho de injeccedilatildeo (APPLETON J et al 2004)
4ordf Reabilitaccedilatildeo de apoios
Figura 6-10 Reabilitaccedilatildeo de apoios moveis (APPLETON J et al 2004)
5ordf Substituiccedilatildeo de apoios moacuteveis
Figura 6-11 Substituiccedilatildeo de apoios moacuteveis bloqueados e deformados (APPLETON J et al
2004)
121 Tiago Pais Boto
6ordf Reforccedilo das vigas externas do tabuleiro com laminados de fibras de carbono
Figura 6-12Reforccedilo com laminados de fibra de carbono (APPLETON J et al 2004)
7ordf Reconstruccedilatildeo das lajes consola dos passeios A laje consola tinha apenas uma espessura
de 007 m o que dificultaria a sua reparaccedilatildeo Assim foi considerado que a sua
reconstruccedilatildeo seria mais apropriada tendo entatildeo a espessura da nova laje sido de 010 m
Na figura 7 ilustram-se os trabalhos de reconstruccedilatildeo dessas lajes
Figura 6-13Reconstruccedilatildeo das lajes consola e dos passeios (APPLETON J et al 2004)
8ordf Trabalhos diversos tais como reconstruccedilatildeo dos topos das pilastras zonas de apoio das
vigas repavimentaccedilatildeo do tabuleiro requalificaccedilatildeo do sistema de drenagem de aacuteguas
pluviais introduccedilatildeo de um sistema de impermeabilizaccedilatildeo
122
Ficha teacutecnica e estado atual da obra
A intervenccedilatildeo foi realizada em 200203 e ficou a cargo do empreiteiro Construtora do Tacircmega
Foram reparados 1930m2 de aacuterea deteriorada o sistema de proteccedilatildeo foi aplicado em 44000m2
Utilizaram-se 968m de laminados para reforccedilo (Saraiva J 2007)
Figura 6-14Vista geral do viaduto Duarte Pacheco apoacutes intervenccedilatildeo (APPLETON J et al
2004)
63 Reabilitaccedilatildeo da ponte cais da Trafaria
Figura 6-15 Ponte Cais da Trafaria (a2p estudos e projetos 2004)
123 Tiago Pais Boto
Descriccedilatildeo da obra
A Ponte Cais construiacuteda em 1983 eacute utilizada para o aprestamento de navios de transporte dos
cereais Eacute constituiacuteda por 9 caixotildees com 210m de largura e 120m de desenvolvimento sobre
os quais apoiam 8 lajes vigadas com 204m de comprimento e 190m de largura Estes satildeo em
betatildeo armado e as lajes vigadas em betatildeo armado preacute-esforccedilado A ponte inclui 3 duques
DrsquoAlba e respetivas passagens para peotildees constituiacutedos por vigas simplesmente apoiadas com
vatildeos que variam entre 22m e 42m (a2p estudos e projetos 2004)
Inspeccedilotildees ensaios e anomalias
Uma inspeccedilatildeo visual mostrou que alguns paineacuteis de laje tinham o betatildeo da face inferior
totalmente delaminado e nalgumas vigas as bainhas de preacute-esforccedilo estavam jaacute aparentes e
sujeitas agrave livre corrosatildeo Constatou-se que as vigas mais altas que estavam em contacto com a
aacutegua por terem um niacutevel de humidade permanente mais elevado se encontravam menos
deterioradas que as vigas mais baixas (poros saturados fazem diminuir a quantidade de oxigeacutenio
junto das armaduras limitando a progressatildeo da corrosatildeo)
Devido aacute elevada exposiccedilatildeo do ambiente mariacutetimo verificou-se a corrosatildeo geral nas armaduras
causada por cloretos Os ensaios concluiacuteram que o valor criacutetico de concentraccedilatildeo de cloretos
situava-se aos 45mm de profundidade
Inclusivamente devido ao elevado estado de deterioraccedilatildeo em 2004 uma das vigas das
passagens de peotildees colapsou com uma rotura fraacutegil O colapso aconteceu apenas para a accedilatildeo
das cargas permanentes Realizou-se uma anaacutelise estrutural que permitiu concluir que tal soacute
podia acontecer com a rotura de dois cabos de preacute-esforccedilo Ensaios posteriores agrave calda de
injeccedilatildeo dos cabos permitiu concluir que esta se encontrava totalmente contaminada com
cloretos que resultou num estado avanccedilado de corrosatildeo dos cordotildees de preacute-esforccedilo (Saraiva J
2007)
Figura 6-16 Estado de degradaccedilatildeo da estrutura (a2p estudos e projetos 2004)
124
Intervenccedilatildeo realizada
Reparaccedilatildeo global com encamisamento da estrutura com microbetatildeo de alta durabilidade de
modo a garantir o recobrimento das armaduras de 50mm complementado por uma proteccedilatildeo
superficial de pintura epoxiacutedica
Para o encamisamento das vigas o empreiteiro estudou a hipoacutetese de utilizar microbetatildeo
autocompactaacutevel ou com inertes preacute-colocados seguidos de injeccedilatildeo de calda de cimento A
necessidade de recorrer a uma destas teacutecnicas relacionava-se com a dificuldade de acesso e
orientaccedilatildeo das superfiacutecies a betonar Realizaram-se testes num modelo agrave escala 11 para
comparar as teacutecnicas e adotou-se a utilizaccedilatildeo de microbetatildeo autocompactaacutevel Esta escolha
deveu-se ao facto que nas condiccedilotildees de execuccedilatildeo era inviaacutevel recorrer a meios de vibraccedilatildeo
mecacircnicos Para aleacutem disso o betatildeo com agregados preacute-colocados originava uma camada
superficial de betatildeo soacute com calda de cimento devido ao agrave deposiccedilatildeo dos agregados
Na face inferior das lajes comeccedilou por se utilizar projeccedilatildeo de betatildeo mas foram detetadas
algumas deficiecircncias na interface de ligaccedilatildeo ao substrato Abandonou-se esta teacutecnica e tambeacutem
aqui se adotou o betatildeo autocompactaacutevel tendo-se realizado furos na laje para colocaccedilatildeo do
betatildeo a partir da face superior da laje e purga do ar apoacutes colocaccedilatildeo de cofragem fixa na face
inferior
A remoccedilatildeo de betatildeo deteriorado foi realizada por fases para manter a ancoragem das armaduras
As passagens de peotildees foram substituiacutedas por novas estruturas de elevada durabilidade (betatildeo
de alto desempenho recobrimento miacutenimo de 50 mm e protecccedilatildeo superficial com pintura
acriacutelica) pois a sua reabilitaccedilatildeo natildeo era economicamente viaacutevel
Figura 6-17 Intervenccedilotildees nas vigas da ponte cais da Trafaria (a2p estudos e projetos 2004)
Ficha teacutecnica da obra e estado atual
A intervenccedilatildeo foi realizada em 2005 com um custo total de 1250000euro sendo reparados 4469
m2 de aacuterea de viga e 490 m2 de aacuterea de laje Para a proteccedilatildeo geral das superfiacutecies reparadas
utilizou-se uma tinta agrave base de resina eacutepoxy da International Paint com nome Interzone B54
com espessura superior de 300 μm que faz cura debaixo de aacutegua Em zonas onde natildeo se aplicou
nova camada de betatildeo mas se detetou a existecircncia de fendas com abertura superior a 02 mm
125 Tiago Pais Boto
aplicou-se revestimento com tinta Sikagard 255 (tinta de resina eacutepoxy muito flexiacutevel e
resistente) armada com tela de fibra de vidro Sika TX 270 (Saraiva J 2007)
O betatildeo autocompactaacutevel apresentava as seguintes caracteriacutesticas
Classe de resistecircncia miacutenima C3545
Quantidade de cimento 300lt clt 400 kgmsup3
Relaccedilatildeo aacutegua cimento aclt 04
Maacuteximo diacircmetro de inerte lt10 mm
O betatildeo adotado tinha a seguinte composiccedilatildeo
Cimento tipo I 425 com 355 kgm3 177 kgm3 de cinzas volantes 195 kgm3 de escoacuterias
relaccedilatildeo aacutegua cimento ac=027 (Saraiva J 2007)
64 Reabilitaccedilatildeo da ponte de Arraacutebida
Figura 6-18 Vista geral Ponte da Arraacutebida (Gaiurb 2015)
Descriccedilatildeo da obra
A ponte da Arraacutebida foi concluiacuteda em 1963 e inaugurada a 22 de Junho do mesmo ano O
projeto e direccedilatildeo estiveram a cargo do Prof Engordm Edgar Cardoso (Porto XXI 2015)
O desenvolvimento total da ponte eacute de 49320 m com um arco de 270 m de corda e 52 m de
flecha O tabuleiro em laje vigada com 12 vigas tem uma largura de 25 m e vatildeos de 2120 m
O tabuleiro apoia em cada alinhamento transversal com 4 pilares atraveacutes de carlingas Na zona
do Rio as accedilotildees satildeo transmitidas pelos pilares a dois arcos geacutemeos com 8m de largura cada e
secccedilatildeo em caixatildeo bicelular (APPLETON J et al 2002)
Inspeccedilotildees ensaios e anomalias
A inspeccedilatildeo visual originou um mapeamento das anomalias representado na figura seguinte
126
Figura 6-19 Ilustraccedilatildeo do mapeamento das Patologias (APPLETON J et al 2002)
Em simultacircneo com a inspeccedilatildeo visual realizou-se o ensaio de deteccedilatildeo de delaminaccedilatildeo por
precursatildeo com martelo nas superfiacutecies de betatildeo que comprovou a extensa delaminaccedilatildeo do betatildeo
e armaduras agrave vista que se observam nas vigas do tabuleiro em especial na zona sobre o arco
Constatou-se tambeacutem que grande parte da corrosatildeo de armaduras ocorre em locais de juntas de
betonagem ou locais de deficiente colocaccedilatildeo e vibraccedilatildeo do betatildeo traduzidas por segregaccedilatildeo dos
inertes e em locais de recobrimento muito pequeno (APPLETON J et al 2002)
Para o efeito e tendo em conta a diversidade de elementos estruturais as diferentes condiccedilotildees
de exposiccedilatildeo e as diferentes condiccedilotildees de acesso definiram-se e selecionaram-se um conjunto
de regiotildees representativas da totalidade da estrutura (figura seguinte) Em cada uma dessas
regiotildees realizaram-se os seguintes ensaios (APPLETON J et al 2002)
a Observaccedilatildeo topograacutefica da obra para se verificar a sua conformidade dimensional com
o projeto incidindo especialmente no nivelamento geomeacutetrico do tabuleiro
configuraccedilatildeo e posiccedilatildeo dos arcos e observaccedilatildeo da verticalidade dos pilares
b Deteccedilatildeo de armaduras e mediccedilatildeo do seu recobrimento (394msup2 que correspondem a
cerca de 05 da aacuterea exposta de betatildeo) utilizando sensores magneacuteticos e um
microprocessador
c Determinaccedilatildeo da profundidade da carbonataccedilatildeo (86 mediccedilotildees) em pequenas carotes
furos e superfiacutecies de fratura aplicando uma soluccedilatildeo alcooacutelica de fenolftaleiacutena
d Determinaccedilatildeo do teor em cloretos (expresso em percentagem da massa do betatildeo) a
vaacuterias profundidades (44 perfis de cloretos) por recolha de poacute de betatildeo obtido por
furaccedilatildeo com broca e utilizaccedilatildeo de equipamento standard
e Ensaios de caracterizaccedilatildeo do betatildeo envolvendo extraccedilatildeo de 16 carotes para realizaccedilatildeo
de
-Ensaios de resistecircncia e mediccedilatildeo do moacutedulo de elasticidade (7 ensaios)
-Ensaios de avaliaccedilatildeo da qualidade do betatildeo absorccedilatildeo por imersatildeo (3) absorccedilatildeo por
capilaridade (5) e permeabilidade (5)
127 Tiago Pais Boto
-Anaacutelise petograacutefica mineraloacutegica e microestrutural com vista a avaliar a estrutura
interna do betatildeo e eventuais reaccedilotildees quiacutemicas expansivas do betatildeo (3 provetes)
f Ensaio de escleroacutemetros (83) para avaliar a homogeneidade do betatildeo e a sua dureza
superficial Ensaios de avaliaccedilatildeo do grau e estado de corrosatildeo das armaduras
envolvendo Mediccedilatildeo do potencial eleacutetrico (6 malhas)
g Mediccedilatildeo da resistividade do betatildeo (6 zonas)
h Mediccedilatildeo da resistecircncia de polarizaccedilatildeo para avaliar a velocidade da corrosatildeo em μmano
(5 locais)
i Ensaios de traccedilatildeo de varotildees de accedilo (6 provetes)
j Avaliaccedilatildeo das caracteriacutesticas dinacircmicas da Ponte
Figura 6-20 Localizaccedilatildeo das zonas ensaiadas (APPLETON J et al 2002)
O estado de deterioraccedilatildeo da Ponte em funccedilatildeo das inspeccedilotildees e ensaios concluiu-se que
- A profundidade de carbonataccedilatildeo eacute apenas de 5 mm
- A penetraccedilatildeo de cloretos eacute muito pequena em geral com exceccedilatildeo das zonas onde se verificam
deficiecircncias de betonagem onde a contaminaccedilatildeo por cloretos atinge 008 do peso do betatildeo a
uma profundidade de 250 cm De referir que um valor de referecircncia do teor criacutetico em cloretos
valor a partir do qual as armaduras satildeo despassivadas eacute de 005
-A corrosatildeo de armaduras associada agrave carbonataccedilatildeo do betatildeo soacute ocorre em locais onde o
recobrimento for muito pequeno (inferior a 610 mm) e a corrosatildeo de armaduras associada agrave
penetraccedilatildeo de cloretos se estaacute a desenvolver na Ponte constituindo o principal mecanismo de
deterioraccedilatildeo o qual eacute jaacute especialmente gravoso nas zonas onde as deficiecircncias de betonagem
conduziram a uma qualidade inferior para o betatildeo
-Os ensaios de resistecircncia agrave compressatildeo conduziram a valores de 5260 a 7850 MPa Os ensaios
de avaliaccedilatildeo da qualidade do betatildeo revelaram que a composiccedilatildeo adotada era muito boa
-A realizaccedilatildeo da anaacutelise petrograacutefica revelou uma pasta de cimento muito compacta e a
inexistecircncia de reaccedilotildees expansivas no betatildeo e permitiu identificar a natureza dos inertes
-Apesar de ter sido utilizado na Ponte da Arraacutebida um betatildeo de alta qualidade e das superfiacutecies
do betatildeo terem sido protegidos por pintura a Ponte apresenta apoacutes 35 anos de serviccedilo uma
128
deterioraccedilatildeo significativa devida agrave corrosatildeo de armaduras associada agrave penetraccedilatildeo de cloretos
nas zonas onde ocorrem deficiecircncias de betonagem (APPLETON J et al 2002)
Intervenccedilatildeo realizada
Realizou-se uma proteccedilatildeo superficial geral da obra com tinta acriacutelica de base aquosa de
espessuras compreendidas entre 180 μm e 250 μm
Realizou-se um sistema de proteccedilatildeo diferenciado reforccedilado nas zonas de deficiecircncias de
betonagem (juntas de construccedilatildeo e zonas de deficiente compactaccedilatildeo) e com uma espessura
superior na zona da Ponte em relaccedilatildeo agrave aos viadutos
As zonas em que as armaduras estatildeo expostas e as zonas em que o betatildeo estaacute delaminado foi
reparado o local com substituiccedilatildeo do betatildeo e com novas argamassas de base cimentiacutecia
repassivando assim as armaduras Os pilares sobre os arcos junto ao fecho nas zonas
fendilhadas e delaminadas e aplicou-se uma junta com selante deformaacutevel por forma a permitir
a rotaccedilatildeo das secccedilotildees de topo e base dos pilares
A reabilitaccedilatildeo geral contempla ainda a reformulaccedilatildeo do sistema do pavimento do tabuleiro
incluindo a sua impermeabilizaccedilatildeo a reformulaccedilatildeo do sistema de drenagem e a substituiccedilatildeo das
juntas de dilataccedilatildeo A intervenccedilatildeo inclui ainda a instalaccedilatildeo de um sistema de monitorizaccedilatildeo
especialmente focado na observaccedilatildeo do processo de deterioraccedilatildeo que conduz agrave corrosatildeo de
armaduras pelo que foram instaladas ceacutelulas de corrosatildeo nas zonas atualmente satildes e nas zonas
sujeitas a reparaccedilatildeo local em especial na estrutura do tabuleiro
Figura 6-21 Corrosatildeo das armaduras (APPLETON J et al 2002)
Ficha teacutecnica da obra e estado atual
129 Tiago Pais Boto
A intervenccedilatildeo foi realizada em 2002 e ficou a cargo do empreiteiro Teixeira Duarte Teve um
custo de 4524000euro sendo que deste valor 964200euro corresponderam agrave pintura geral e 359700euro
agrave reparaccedilatildeo Foram reparados 3650 m2 de aacuterea deteriorada e 150 m de fendas O sistema de
protecccedilatildeo foi aplicado em 65000 m2
130
7 CONCLUSOtildeES E DESENVOLVIMENTOS FUTUROS
71 CONCLUSOtildeES
Ao longo desta dissertaccedilatildeo foram abordadas as vaacuterias etapas constituintes num projeto
de reparaccedilatildeo e reforccedilo em estruturas de betatildeo armado Descreveram-se as principais teacutecnicas
de reforccedilo estrutural dando especial atenccedilatildeo agrave sua aplicaccedilatildeo nalguns elementos estruturais
nomeadamente vigas e pilares Sendo que este trabalho padece de componente pratica eou
laboratorial tentou-se sistematizar o complexo processo de um projeto deste acircmbito de modo
a que a presente dissertaccedilatildeo possa servir de complemento bibliograacutefico ao projetista
Foram referenciadas as normas e regulamentos mais importantes e descreveram-se os
principais ensaios in situ e laboratoriais usados para caracterizar e avaliar o estado da estrutura
Em seguida expuseram-se as patologias e os mecanismos de deterioraccedilatildeo mecacircnicos fiacutesicos e
quiacutemicos mais recorrentes nas estruturas de betatildeo armado Refere-se ainda a metodologia geral
de intervenccedilatildeo a seguir assim como os principais aspetos teacutecnicos a considerar neste tipo de
intervenccedilatildeo nomeadamente mecanismos de transferecircncia de tensotildees
De um modo geral no penuacuteltimo capiacutetulo descreveu-se as principais teacutecnicas de reforccedilo
salientando-se o reforccedilo atraveacutes de materiais compoacutesitos empregues atualmente tais como os
CFRP que possibilitam acreacutescimos elevados na capacidade resistente Realccedilou-se este tipo de
reforccedilo tambeacutem por apresentar um baixo impacto arquitetoacutenico e ser faacutecil aplicaccedilatildeo embora
exija matildeo-de-obra especializada
No uacuteltimo capitulo como jaacute referido anteriormente a ausecircncia de componente praacutetica
nesta dissertaccedilatildeo foram expostos quatro casos praacuteticos de reparaccedilatildeo e reforccedilo em estruturas de
betatildeo armado localizadas em Portugal
Por fim com base no ACI 440 e ACI 318 foram abordadas consideraccedilotildees gerais de
dimensionamento de reforccedilo agrave flexatildeo e ao corte com recurso a FRP (apresentadas no anexo)
Assim torna-se visiacutevel que um estudo criterioso da estrutura existente em conjunto com
o conhecimento dos materiais e teacutecnicas de reforccedilo pode conduzir a intervenccedilotildees viaacuteveis
economicamente e com pouco impacto na estrutura intervencionada Podendo concluir que a
reparaccedilatildeo e reforccedilo de estruturas de betatildeo armado eacute atualmente uma ciecircncia dominada com
apoio normativo e teacutecnicas bastante evoluiacutedas bastante completo comprovado com obras
realizadas de grande sucesso
72 DESENVOLVIMENTOS FUTUROS
Os desenvolvimentos que se consideram mais importantes a realizar no acircmbito desta temaacutetica
satildeo os seguintes
Recolha de novas teacutecnicas de reparaccedilatildeo e reforccedilo agrave medida que sejam realizados novos
trabalhos de investigaccedilatildeo
Elaboraccedilatildeo de um caso praacutetico de reforccedilo numa estrutura real usando por exemplo o
reforccedilo com recurso a FRP e seguindo a metodologia do ACI 440 e ACI 318
131 Tiago Pais Boto
Elaboraccedilatildeo de um manual de dimensionamento para as diversas teacutecnicas aqui
abordadas
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140
141 Tiago Pais Boto
Anexo 1
8 Consideraccedilotildees gerais de reforccedilo com FRP agrave flexatildeo e corte em
seccedilotildees retangulares de acordo com ACI 440 e ACI 318
De modo a que a estrutura apresente uma reserva de resistecircncia quando solicitada por
a accedilatildeo do fogo o ACI recomenda que a estrutura anteriormente ao reforccedilo resista a duas
condiccedilotildees A primeira garante a resistecircncia a pelo menos 120 das accedilotildees permanentes e a 85
das sobrecargas A segunda condiccedilatildeo prende-se com a verificaccedilatildeo da capacidade resistente
tendo em conta a diminuiccedilatildeo das propriedades dos materiais apoacutes sujeitos ao fogo
(empty119877119899) 119890119909119894119904119905119890119899119905119890 ge (12119882119860119875 + 085119882119878119900119887) 119899119900119907119900 (81)
(119877119899120579) 119890119909119894119904119905119890119899119905119890 ge 119882119860119875 +119882119878119900119887 (82)
empty= Coeficiente de ductilidade
119877119899= Resistecircncia nominal de um elemento estrutural
119877119899120579= Resistecircncia nominal de um elemento estrutural submetido a temperaturas elevadas
119882119860119875= Accedilotildees permanentes
119882119878119900119887= Accedilotildees da sobrecarga
empty =
090 119904119890 120576119904 ge 0005
065 +025(120576119904minus120576119904119910)
0005minus120576119904119910 119904119890 120576119904119910 lt 120576119904 lt 0005
065 119904119890 120576119904 le 120576119904119910
(83)
Os elementos de reforccedilo FRP indicados nos documentos teacutecnicos dos fabricantes natildeo
satildeo afetados por nenhum coeficiente de minoraccedilatildeo devido aacute exposiccedilatildeo ambiental desta maneira
o ACI 440 recomenda que os alores de resistecircncia agrave traccedilatildeo e da extensatildeo uacuteltima sejam
corregidos por o coeficiente ambiental 119862119864
ƒ119891119906 = 119862119864 times ƒ119891119906lowast (84)
120576119891119906 = 119862119864 times 120576119891119906lowast (85)
ƒ119891119906=Resistecircncia uacuteltima de caacutelculo do FRP
142
ƒ119891119906lowast =Resistecircncia uacuteltima do FRP segundo o fabricante
119862119864=Coeficiente de reduccedilatildeo da accedilatildeo do meio ambiente
120576119891119906= Extensatildeo uacuteltima de caacutelculo do FRP
120576119891119906lowast =Extensatildeo uacuteltima do FRP segundo o fabricante
Tabela 8-1Valores de coeficiente de minoraccedilatildeo 119862119864
Condiccedilotildees de Exposiccedilatildeo Tipo de Fibra Coeficiente de reduccedilatildeo 119862119864
Interior Carbono 095
Vidro 075
Aramida 085
Exterior (pontes docas parques de estacionamento etc)
Carbono 085
Vidro 065
Aramida 075
Ambientes agressivos (ETARs industrias quiacutemicas etc)
Carbono 085
Vidro 050
Aramida 070
Devido aos materiais FRP apresentarem um comportamento linear elaacutestico antes da
rotura e admitindo que natildeo eacute afetado pela exposiccedilatildeo ambiental entatildeo o moacutedulo de elasticidade
pode ser determinado a partir da expressatildeo de Hooke
119864ƒ = ƒ119891119906 divide 120576119891119906 (86)
119864ƒ= Moacutedulo de elasticidade do FRP
ƒ119891119906= Resistecircncia uacuteltima de caacutelculo do FRP
120576119891119906= Extensatildeo uacuteltima de caacutelculo do FRP
143 Tiago Pais Boto
81 Reforccedilo agrave flexatildeo
811 Modos de ruina
Em elementos de betatildeo armado reforccedilado por FRPs a capacidade resistente agrave flexatildeo
estaacute intrinsecamente ligada aos modos de ruina os principais satildeo
Esmagamento do betatildeo comprimido ante da cedecircncia das armaduras de traccedilatildeo
Antes da rotura do FRP a armadura de traccedilatildeo entra em cedecircncia
Cedecircncia da armadura de traccedilatildeo seguindo-se o esmagamento do betatildeo de
compressatildeo
Destacamento do betatildeo de recobrimento devido a esta ser uma zona mais fraacutegil
devido aacute presenccedila de maior nuacutemero de vazios na interface betatildeoarmadura
Descolamento do FRP
Quando a extensatildeo na fibra de FRP atinge o valor de 3 (120576119888 = 120576119888119906=0003) considera-
se que se daacute o esmagamento do betatildeo A rotura do FRP acontece quando a extensatildeo for igual
ao valor de caacutelculo da extensatildeo uacuteltima de rotura (120576119891 = 120576119891119906)
Sendo que as tensotildees instaladas no FRP satildeo transferidas para o betatildeo de recobrimento
das armaduras introduzindo um acreacutescimo de tensotildees de corte e traccedilatildeo a extensatildeo maacutexima do
FRP eacute limitada atraveacutes da expressatildeo seguinte
120576119891119889 = 041radic119891119888
119899119864119891119905119891le 09 120576119891119906 (87)
120576119891119889 = Valor de caacutelculo da extensatildeo de rotura do FRP
119891119888 = Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
n = numero de camadas de FRP
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
119905119891 = Espessura de cada camada de FRP
120576119891119906 = Extensatildeo uacuteltima de caacutelculo do FRP
812 Hipoacuteteses baacutesicas do dimensionamento
De acordo com o ACI 440 as hipoacuteteses baacutesicas do dimensionamento satildeo consideradas
as seguintes suposiccedilotildees
Os caacutelculos de conceccedilatildeo do reforccedilo satildeo baseados nas propriedades dos materiais
existentes e nas disposiccedilotildees das armaduras
144
As extensotildees nas armaduras e no betatildeo satildeo diretamente proporcionais agraves
respetivas distacircncias do eixo neutro Uma seccedilatildeo plana antes da aplicaccedilatildeo do
carregamento devera permanecer plana apoacutes o carregamento (modelo de viga de
Euler-Bernoulli despreza-se a deformabilidade por corte)
A deformaccedilatildeo por corte na camada adesiva eacute desprezada devida a espessura
muito reduzida
A extensatildeo maacutexima de compressatildeo no betatildeo eacute de 0003
A resistecircncia agrave traccedilatildeo do betatildeo eacute desprezada
O FRP eacute caracterizado por um comportamento linear e elaacutestico tensatildeo-extensatildeo
ateacute agrave rotura
O accedilo assume um diagrama tensatildeoextensatildeo linear-elaacutestico ateacute agrave cedecircncia
seguido de um comportamento perfeitamente plaacutestico
Embora algumas das suposiccedilotildees possam natildeo refletir o verdadeiro comportamento do
FRP agrave flexatildeo tornam-se necessaacuterias para a introduccedilatildeo de dados computacionais Por exemplo
natildeo eacute considerado a deformaccedilatildeo por corte que ocorre na camada adesiva fazendo com que
ocorra um deslizamento relativo entre o FRP e o substrato
813 Criteacuterio de seguranccedila da resistecircncia agrave flexatildeo
O criteacuterio de seguranccedila da resistecircncia aacute flexatildeo deve ser verificado comparando o
momento fletor resistente de caacutelculo afetado por um coeficiente de reduccedilatildeo de ductilidade empty
descrito anteriormente e do momento fletor solicitante da combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel
empty119872119899 ge 119872119906 (88)
empty=Coeficiente de ductilidade
119872119899=Momento fletor resistente de caacutelculo
119872119906=Momento fletor solicitante da combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel Nmm
814 Niacutevel de extensatildeo no FRP
O maacuteximo de extensatildeo possiacutevel no FRP designada por extensatildeo efetiva 120576119891119890 acontece
quando
Ocorre o esmagamento do betatildeo de compressatildeo
Alcance do valor da extensatildeo de rotura do FRP
145 Tiago Pais Boto
Ocorrecircncia do descolamento do FRP
Entatildeo a extensatildeo efetiva pode ser calculada atraveacutes da seguinte expressatildeo
120576119891119890 = 120576119888119906 (119889119891minus119888
119888) minus 120576119887119894 le 120576119891119889 times 119896119898 (89)
Em que
119896119898 =
1
60120576119891119889(1 minus
119899119864119891119905119891
360000) le 090 119904119890 119899119864119891119905119891 le 180000
1
60120576119891119889(90000
119899119864119891119905119891) le 09 119904119890 119899119864119891119905119891 ge 180000
[119873119898119898] (810)
Onde
120576119891119890 = Extensatildeo efetiva do FRP
120576119888119906 = Extensatildeo maacutexima admitida no betatildeo comprimido
119889119891 = Distacircncia da face mais comprimida do betatildeo ao centro geomeacutetrico do FRP
c = Distancia da fibra mais comprimida ao eixo neutro
120576119887119894= Extensatildeo do betatildeo no substrato (betatildeo de recobrimento) no momento de instalaccedilatildeo do FRP
120576119891119889= Valor de caacutelculo da extensatildeo de rotura do FRP
n = Numero de camadas de FRP
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
119905119891 = Espessura de cada camada de FRP
815 Niacutevel de tensatildeo no FRP
A tensatildeo maacutexima que o FRP pode suportar antes da rotura da estrutura por flexatildeo pode
ser calculada admitindo um comportamento elaacutestico para o FRP atraveacutes da expressatildeo seguinte
119891119891119890 = 119864119891120576119891119890 (811)
Onde
119891119891119890=Tensatildeo efetiva no FRP niacutevel alcanccedilado na rotura da seccedilatildeo
119864119891=Modulo de elasticidade do FRP
120576119891119890=Extensatildeo efetiva no FRP niacutevel alcanccedilado na rotura da seccedilatildeo
146
816 Fator de reduccedilatildeo de ductilidade
Tendo em conta que a ductilidade de uma viga reforccedilada com FRP eacute inferior ao sistema original
desta maneira eacute importante verificar o niacutevel de deformaccedilatildeo das armaduras no estado limite
uacuteltimo apoacutes o esmagamento do betatildeo e descolamento do FRP de forma a manter a ductilidade
em niacuteveis aceitaacuteveis Este paracircmetro empty seraacute um fator de reduccedilatildeo do momento resistente
Figura 8-1 Fator de reduccedilatildeo do momento resistente em funccedilatildeo da extensatildeo do accedilo (adaptado
por Joaquim barros et al)
817 Estados limites de serviccedilo
Para se poderem evitar ou prevenir deformaccedilotildees plaacutesticas excessivas estas devem ser
limitadas em elementos de betatildeo armado reforccedilados com FRP para os estados limites de
utilizaccedilatildeo especialmente para elementos submetidos a cargas ciacuteclicas (El-Tawil et al 2001)
Desta forma a tensatildeo nas armaduras deve ser limitada a 80 e a tensatildeo de compressatildeo no betatildeo
limitada a 45 exemplificado nas expressotildees seguintes
119891119904119904 le 08 119891119904119910 (812)
119891119888119904 le 045119891119888 (813)
Onde
119891119904119904 = Tensatildeo para o accedilo natildeo preacute-esforccedilado para estados limites de utilizaccedilatildeo
119891119904119910 = Tensatildeo de cedecircncia para o accedilo natildeo preacute-esforccedilado
119891119888119904 = Resistecircncia de compressatildeo do betatildeo para estados limites de utilizaccedilatildeo
119891119888 = Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
147 Tiago Pais Boto
De acordo com Yamaguchi et al (1997) os autores observaram que existe uma relaccedilatildeo
linear entre a resistecircncia e as accedilotildees de longa duraccedilatildeo e o logaritmo do tempo de permanecircncia
do carregamento Chegaram agrave conclusatildeo que depois de aproximadamente 50 anos a resistecircncia
inicial do GFRP reduz em cerca de 30 a resitencia inicial do AFRP apresenta uma reduccedilatildeo
de cerca de 47 e a resistecircncia do CFRP tem uma perda de resistecircncia de aproximadamente
91 De acordo com Malvar (1998) os valores encontrados foram semelhantes
Desta maneira para se evitar a rotura dos sistemas reforccedilados com FRPs devido a accedilotildees
de longa duraccedilatildeo os valores da tensatildeo no FRP 119891119891119904 podem ser obtido segundo uma anaacutelise
elaacutestica e aplicando o momento que resulta das accedilotildees quase permanentes e das accedilotildees ciacuteclicas
Assim os valores das tensotildees para os sistemas GFRP AFRP e CFRP devem ficar limitados aos
valores indicados na tabela seguinte
Tabela 8-2 Limite de tensatildeo no FRP para carregamentos de longa duraccedilatildeo e accedilotildees ciacuteclicas
Tipo de Fibra do sistema FRP GFRP AFRP CFRP
020 119891119891119906 03 119891119891119906 055 119891119891119906
Onde
119891119891119906= Resistecircncia uacuteltima de caacutelculo do FRP
Os valores indicados na tabela satildeo resultado da aplicaccedilatildeo de um fator de seguranccedila de
06 aos valores dos fatores redutores de 03 047 e 091 para as fibras GFRP AFRP e CFRP
respetivamente
818 Aplicaccedilatildeo a seccedilotildees retangulares
Em aplicaccedilotildees de reforccedilo em seccedilotildees retangulares a resistecircncia agrave flexatildeo pode ser
determinada considerando a compatibilidade de deformaccedilotildees e o equiliacutebrio das forccedilas internas
atraveacutes do diagrama paraacutebola-retacircngulo
148
Figura 8-2Distribuiccedilatildeo de extensotildees e de tensotildees na verificaccedilatildeo aos estados limites uacuteltimos
(nas equaccedilotildees h foi substituiacutedo por 119889119891) (adaptado por Joaquim barros et al)
A distribuiccedilatildeo de extensotildees e de tensotildees representadas na figura anterior o momento
fletor resistente da secccedilatildeo na verificaccedilatildeo aos estados limite uacuteltimo pode ser calculado por
intermeacutedio da equaccedilatildeo seguinte
119872119899 = 119860119904119891119904 (119889119904 minus1205731119888
2) + 120595119891119860119891119891119891119890 (119889119891 minus
1205731119888
2) (814)
Onde
119872119899 = Momento fletor resistente da secccedilatildeo
119860119904 = Aacuterea da armadura convencional de traccedilatildeo
119891119904 = Tensatildeo de traccedilatildeo no accedilo
119889119904= Distancia entre a fibra do betatildeo mais comprimida e o centro geomeacutetrico da armadura de
traccedilatildeo
1205731 = Factor de transformaccedilatildeo do diagrama de tensotildees podendo assumir-se 08
c = Distancia da fibra de betatildeo mais comprimida ao eixo neutro
120595119891 =Coeficiente de minoraccedilatildeo da resistecircncia do FRP na flexatildeo pode assumir-se 085
119860119891= Aacuterea de FRP
119891119891119890 =Tensatildeo de traccedilatildeo efetiva no FRP
119889119891 = Altura total do elemento de betatildeo armado
149 Tiago Pais Boto
Por compatibilizaccedilatildeo de extensotildees e jaacute conhecendo a extensatildeo efetiva do FRP 120576119891119890 a
extensatildeo existente na camada de recobrimento logo apoacutes a aplicaccedilatildeo de reforccedilo 120576119887119894 e a posiccedilatildeo
do eixo neutro c podemos calcular a extensatildeo nas armaduras 120576119904 atraveacutes da expressatildeo
120576119904 = (120576119891119890 + 120576119887119894) (119889119904minus119888
119889119891minus119888) (815)
Onde
120576119904 = Niacutevel de extensatildeo nas armaduras
120576119891119890 = Extensatildeo efetiva no FRP niacutevel alcanccedilado na rotura da seccedilatildeo
120576119887119894 = Extensatildeo do betatildeo no substrato (betatildeo de recobrimento) no momento de instalaccedilatildeo do
FRP
119889119904 = Distancia entre a fibra do betatildeo armado mais comprimida e o centro geomeacutetrico da
armadura de traccedilatildeo
119889119891 = Altura total do elemento de betatildeo armado
c = Distancia da fibra de betatildeo mais comprimida ao eixo neutro
Conhecidas as extensotildees de todos os materiais que compotildees a seccedilatildeo e considerando-se
o comportamento linear-elaacutestico ateacute agrave cedecircncia seguido do comportamento perfeitamente
plaacutestico No caso do FRP como tambeacutem jaacute foi dito considera-se um comportamento linear e
elaacutestico Desta forma pode-se obter a correspondente tensatildeo atraveacutes das expressotildees
119891119904 = 119864119904120576119904 119904119890 120576119904 lt 120576119904119910 (816)
119891119904 = 119891119904119910 119904119890 120576119904 ge 120576119904119910 (817)
119891119891119890 = 119864119891120576119891 119904119890 120576119891 le 120576119891119889 (818)
119891119891119890 = 0 119904119890 120576119891 gt 120576119891119889 (819)
Onde
119891119904 =Tensatildeo nas armaduras
119864119904 = Moacutedulo de elasticidade do accedilo
120576119904 = Niacutevel de extensatildeo nas armaduras
150
120576119904119910 =Extensatildeo nas armaduras correspondente aacute tensatildeo de cedecircncia
119891119904119910 = Tensatildeo de cedecircncia para o accedilo natildeo preacute-esforccedilado
119891119891119890 = Tensatildeo de traccedilatildeo efetiva no FRP
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
120576119891 = Extensatildeo no FRP
120576119891119889 =Valor de caacutelculo da extensatildeo de descolamento do FRP ao substrato
Para o caacutelculo do equiliacutebrio interno de forccedilas se a equaccedilatildeo seguinte for satisfeita com a
verificaccedilatildeo da posiccedilatildeo do eixo neutro Os paracircmetros 1205721 e 1205731 de acordo com ACI 318-05 seccedilatildeo
10273 estatildeo associados agrave equivalecircncia do diagrama paraboacutelico das distribuiccedilatildeo de tensotildees no
betatildeo comprimido para o diagrama retangular e consideraccedilatildeo da linearidade fiacutesica dos
materiais Para 1205741 e 1205731 recomenda-se os valores de 085 e 08 respetivamente se a rotura do
sistema ocorrer por delaminaccedilatildeo ou descolamento do FRP segundo o ACI o diagrama
retangular garante resultados bastantes precisos
119888 =119860119904 119891119904+119860119891 119891119891119890
1205741 119891119888 1205731 119887119896 (820)
Onde
c = Distancia da fibra de betatildeo mais comprimida ao eixo neutro
119860119904 =Aacuterea das armaduras
119891119904 = Tensatildeo nas armaduras
119860119891 =Aacuterea de FRP
119891119891119890 = Tensatildeo de traccedilatildeo efetiva no FRP
1205741 e 1205731= Multiplicador de 119891119888 para determinar a tensatildeo equivalente do betatildeo agrave compressatildeo
119891119888 =Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
119887119896 =Largura da seccedilatildeo retangular de betatildeo
819 Tensatildeo no accedilo para estados limites de utilizaccedilatildeo
Assumindo o betatildeo fendilhado podemos calcular a tensatildeo no accedilo da secccedilatildeo reforccedilada
119891119904119904 e a posiccedilatildeo do eixo neutro para as cargas de serviccedilo kd atraveacutes do conceito de
homogeneizaccedilatildeo dos materiais
151 Tiago Pais Boto
119891119904119904 =[119872119904+ 120576119887119894 119860119891119864119891(119889119891minus
1198961198891199043)](119889119904minus119896119889119904)119864119904
119860119904119864119904(119889119904minus1198961198891199043)(119889119904minus119896119889119904)+119860119891119864119891(119889119891minus
1198961198891199043)(119889119891minus119896119889119904)
(821)
Em que
119896 = radic(120588119904119864119904
119864119888+ 120588119891
119864119891
119864119888)2
+ 2(120588119904119864119904
119864119888+ 120588119891
119864119891
119864119888(119889119891
119889119904)) minus (120588119904
119864119904
119864119888+ 120588119891
119864119891
119864119888) (822)
Onde
119891119904119904 = Tensatildeo nas armaduras para as cargas de serviccedilo
119872119904 =Momento no momento elaacutestico do elemento
120576119887119894 = Extensatildeo do betatildeo no substrato (betatildeo de recobrimento) no momento de instalaccedilatildeo do
FRP
119860119891 = Aacuterea de FRP
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
119889119891 = Altura total do elemento de betatildeo armado
119896 = Razatildeo entre a profundidade do eixo neutro e a profundidade medida no mesmo lado do eixo
neutro
119889119904 = Distancia entre a fibra mais comprimida do betatildeo armado e o centro geomeacutetrico da
armadura de traccedilatildeo
119864119904 = Moacutedulo de elasticidade do accedilo
119860119904 = Aacuterea das armaduras
120588119904 = Percentagem de reforccedilo da armadura convencional
119864119888 = Moacutedulo de elasticidade do betatildeo
120588119891 = Percentagem de reforccedilo de FRP
152
Figura 8-3 Distribuiccedilatildeo de tensotildees e extensotildees na verificaccedilatildeo dos estados limites de
utilizaccedilatildeo (adaptado por Joaquim barros et al)
8110 Tensatildeo no FRP para estados limites de utilizaccedilatildeo
Devido agrave atuaccedilatildeo de cargas de longa duraccedilatildeo e fadiga deve-se limitar a tensatildeo existente
no FRP atraveacutes da expressatildeo seguinte considerando-se as cargas quase permanentes e
comparar aos limites da tabela 16 recomendados pelo ACI
119891119891119904 = 119891119904119904 (119864119891
119864119904)119889119891minus119896119889119904
119889119904minus119896119889119904minus 120576119887119894119864119891 (823)
Onde
119891119891119904 = Tensatildeo no FRP causado pelo momento no regime elaacutestico do elemento de betatildeo armado
119891119904119904 = Tensatildeo nas armaduras para as cargas de serviccedilo
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
119864119904 = Moacutedulo de elasticidade das armaduras
119889119891 = Altura total do elemento de betatildeo armado
k = Razatildeo entre a profundidade do eixo neutro e a profundidade medida no mesmo lado do eixo
neutro
119889119904 = Distancia entre a fibra mais comprimida do betatildeo armado e o centro geomeacutetrico da
armadura de traccedilatildeo
120576119887119894 = Extensatildeo do betatildeo no substrato (betatildeo de recobrimento) no momento de instalaccedilatildeo do
FRP
153 Tiago Pais Boto
8111 Fluxograma para verificaccedilatildeo da capacidade resistente da seccedilatildeo reforccedilada agrave flexatildeo
De acordo com ACI 440 para a verificaccedilatildeo dos estados limites uacuteltimos a resistecircncia agrave
flexatildeo pode ser obtida seguindo o fluxograma indicado na figura seguinte Mas sendo que o
valor de 120576119891119889 diminui com a rigidez do sistema de reforccedilo na situaccedilatildeo em que a extensatildeo do
FRP for superior egrave extensatildeo efetiva torna-se necessaacuterio usar mais fibras de FRP no entanto no
contexto da rigidez e do valor econoacutemico eacute preferiacutevel aumentar a largura das camadas de FRP
do que aplicar mais camadas de FRP
154
Figura 8-4Diagrama para verificaccedilatildeo aos ELU em reforccedilo de seccedilotildees em betatildeo armado com
FRP (adaptado de Joaquim barros et al)
Determinar a extensatildeo inicial
Determinar a rigidez
Determinar o paracircmetro
Impor ruiacutena por esmagamento do betatildeo ( = )e =
Calcular a posiccedilatildeo da linha neutra c
Calcular o estado de extensatildeo no accedilo
lt
Calcular o estado de tensatildeo no accedilo
Tensatildeo no accedilo =
Calcular a tensatildeo efetiva no reforccedilo
Com a meacutedia dos valores de c calcula-se a nova
extensatildeo no reforccedilo
Obter a meacutedia dos dois valores de c Verificaccedilatildeo de equilibrio calcular a
posiccedilatildeo da linha neutra c
lt lt
Alterar a aacuterea do FRP de
Verificaccedilatildeo de dectilidade da seccedilatildeo calcular fAtor de reduccedilatildeo φ
Calcular o momento resistente
Criteacuterio de seguranccedila ao ELU
eacute verificado
Fim
Fornecer as caracteristicas geomeacutetricas da seccedilatildeo e
propriedades mecanicas dos
NAtildeONAtildeO
NAtildeO
SIM
SIM
SIM
155 Tiago Pais Boto
82 Reforccedilo ao esforccedilo transverso de uma viga ou pilar de betatildeo armado
821 Configuraccedilotildees geomeacutetricas de reforccedilo
Existem essencialmente trecircs tipos de revestimento de FRP usados para aumentar a
resistecircncia ao corte de uma viga de betatildeo armado ou pilar
Das trecircs hipoacuteteses a mais eficiente eacute total envolvimento da seccedilatildeo ilustrado na figura seguinte
a) Total envolvimento da seccedilatildeo
b) Em forma de U
c) Colagem em duas faces
Figura 8-5Configuraccedilotildees geomeacutetricas do reforccedilo ao corte com FRP (ACI 4402R-08)
822 Resistecircncia Nominal de corte
De acordo com o ACI 318-05 o valor da resistecircncia nominal de corte deve ser
multiplicado por um fator de reduccedilatildeo ϕ=085
ϕ119881119899 ge 119881119906 (824)
O valor nominal da resistecircncia ao corte tambeacutem pode ser calculado fazendo o
somatoacuterio da contribuiccedilatildeo da armadura resistente ao corte da contribuiccedilatildeo do betatildeo e do
sistema FRP afetado de um coeficiente de minoraccedilatildeo 120595119891 dependente da configuraccedilatildeo de
reforccedilo
Φ119881119899=ϕ(119881119888 + 119881119904 + 120595119891119881119891) (825)
Onde
119881119899 =Valor nominal da resistecircncia ao corte
119881119906 = Valor resistente ao corte requerido
156
119881119888 = Contribuiccedilatildeo do betatildeo para a resistecircncia ao corte de uma seccedilatildeo de betatildeo
119881119904 = Contribuiccedilatildeo das armaduras para a resistecircncia ao corte de uma seccedilatildeo de betatildeo
120595119891 = Coeficiente de minoraccedilatildeo dependente da configuraccedilatildeo de reforccedilo
Figura 8-6Valores correspondentes ao coeficiente 120595119891 (adaptaccedilatildeo de Joaquim barros et al)
823 Valor de caacutelculo da contribuiccedilatildeo do FRP
De acordo com ACI 440 o valor da contribuiccedilatildeo do FRP para aumentar a resistecircncia ao
esforccedilo transverso de uma viga de betatildeo armado eacute calculado com a expressatildeo seguinte
(Joaquim barros et al)
119881119891119889 = ϕ times 120595119891119860119891119907times119891119891119890times(sin120573+cos120573)times119889119891119907
119904119891 (826)
Em que
119860119891119907 = 2 times 119899119891 times 119905119891 times 119908119891 (827)
Onde
119881119891119889 = Valor de caacutelculo da contribuiccedilatildeo do FRP para contribuiccedilatildeo ao corte
ϕ = Fator de reduccedilatildeo de resistecircncia ACI 318-05 (empty = 085)
120595119891 =Coeficiente de minoraccedilatildeo dependente da configuraccedilatildeo de reforccedilo
119860119891119907 = Aacuterea de reforccedilo de FRP ao corte
119891119891119890 = Tensatildeo efetiva do FRP
120573 = Orientaccedilatildeo das fibras de FRP
119889119891119907= Altura uacutetil do reforccedilo de FRP
119904119891 = Espaccedilamento do FRP na direccedilatildeo do eixo da viga
157 Tiago Pais Boto
119899119891 = Nuacutemero de camadas de FRP
119905119891 = Espessura por camada de FRP
119908119891 =Largura por unidade de FRP
Figura 8-7Identificaccedilatildeo dos paracircmetros intervenientes na formulaccedilatildeo do reforccedilo com FRP
(ACI 4402R)
824 Tensatildeo efetiva do FRP
119891119891119890 = 120576119891119890 times 119864119891 (828)
Onde
119891119891119890 = Tensatildeo efetiva do FRP
120576119891119890 = Extensatildeo efetiva do FRP (extensatildeo do FRP na rotura da seccedilatildeo de betatildeo armado)
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
825 Extensatildeo efetiva para configuraccedilatildeo de envolvimento total da seccedilatildeo com FRP
De acordo com o ACI 440 observou-se que em reforccedilo de vigas ou pilares com
envolvimento total da seccedilatildeo ocorria uma perda de ligaccedilatildeo nos agregados do betatildeo onde o niacutevel
de extensatildeo era maior desta maneira o niacutevel de extensatildeo efetiva 120576119891119890 deveraacute ser limitada a
120576119891119890 = 0004 le 075 times 120576119891119906 (829)
Onde
120576119891119890 = Extensatildeo efetiva do FRP (extensatildeo do FRP na rotura da seccedilatildeo de betatildeo armado)
120576119891119906 = Valor de caacutelculo da extensatildeo de rotura do FRP
158
826 Extensatildeo efetiva para configuraccedilatildeo de envolvimento da seccedilatildeo com FRP em forma de U
e nas duas faces
Nestes dois casos de envolvimento da seccedilatildeo de betatildeo com FRP de acordo com o ACI
440 Triantafillou em 1998 observou que antes da perda de ligaccedilatildeo dos agregados ocorreu a
delaminaccedilatildeo do betatildeo desta forma analisaram-se as tensotildees de aderecircncia permitindo chegar a
um coeficiente de reduccedilatildeo aplicaacutevel ao corte 119896119907 de forma a viabilizar estas duas configuraccedilotildees
de envolvimento da seccedilatildeo com FRP
120576119891119890 = 119896119907 times 120576119891119890 le 0004 (830)
Em que
119896119907 =1198961times1198962times119871119890
11900times120576119891119906le 075 (831)
1198961 = (119891119888
27)23frasl
(832)
1198962 =
119889119891119907minus119871119890
119889119891119907 119877119890119891119900119903ccedil119900 119890119898 119891119900119903119898119886 119889119890 119880
119889119891119907minus2times119871119890
119889119891119907 119877119890119891119900119903ccedil119900 119886119901119897119894119888119886119889119900 119899119886119904 119891119886119888119890119904 119897119886119905119890119903119886119894119904
(833)
119871119890 =23300
(119899119891times119905119891times119864119891)058 (834)
Onde
120576119891119890 = Extensatildeo efetiva do FRP (extensatildeo do FRP na rotura da seccedilatildeo de betatildeo armado)
119896119907 =Coeficiente de reduccedilatildeo de aderecircncia
1198961 =Coeficiente que tem em conta a resistecircncia do betatildeo
1198962 =Fator que tem em conta a configuraccedilatildeo do reforccedilo
119871119890 =Comprimento de colagem efetivo do FRP
120576119891119906 = Valor de caacutelculo da extensatildeo de rotura do FRP
119891119888 = Valor caracteriacutestico da resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
159 Tiago Pais Boto
119889119891119907 = Altura uacutetil do reforccedilo de FRP
119899119891 = Nuacutemero de camadas de FRP
119905119891 = Espessura por camada de FRP
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
827 Coeficiente de reduccedilatildeo ambiental 119914119942
Como jaacute referido no iniacutecio do capiacutetulo 6 Os elementos de reforccedilo FRP indicados nos
documentos teacutecnicos dos fabricantes natildeo satildeo afetados por nenhum coeficiente de minoraccedilatildeo
devido aacute exposiccedilatildeo ambiental desta maneira o ACI 440 recomenda que os alores de resistecircncia
agrave traccedilatildeo e da extensatildeo uacuteltima sejam corregidos por o coeficiente ambiental 119862119864
ƒ119891119906 = 119862119864 times ƒ119891119906lowast (835)
120576119891119906 = 119862119864 times 120576119891119906lowast (836)
ƒ119891119906=Resistecircncia uacuteltima de caacutelculo do FRP
ƒ119891119906lowast =Resistecircncia uacuteltima do FRP segundo o fabricante
119862119864=Coeficiente de reduccedilatildeo da accedilatildeo do meio ambiente
120576119891119906= Extensatildeo uacuteltima de caacutelculo do FRP
120576119891119906lowast =Extensatildeo uacuteltima do FRP segundo o fabricante
iv
RESUMO
Jaacute se passaram algumas deacutecadas desde que o betatildeo eacute o principal material de construccedilatildeo
que ergue cidades e estruturas nas civilizaccedilotildees contemporacircneas Num passado natildeo muito
longiacutenquo a aacuterea da durabilidade manutenccedilatildeo e prevenccedilatildeo das estruturas de betatildeo natildeo foi vista
como prioridade chegando a ser negligenciada por consequecircncia hoje existem graves
problemas nalgumas construccedilotildees de betatildeo Por outro lado devido ao excedente de construccedilatildeo
habitacional em Portugal e agrave a atual conjuntura econoacutemicafinanceira que a Europa atravessa
o setor da construccedilatildeo tem sofrido um abrandamento acentuado A consciecircncia e postura de
sustentabilidade das novas geraccedilotildees e entidades competentes acentuou a necessidade de
preservar reparar e reforccedilar muito do patrimoacutenio no parque habitacional portuguecircs e europeu
O projeto de intervenccedilatildeo numa estrutura nunca eacute abordada da mesma maneira natildeo existem duas
estruturas iguais e haacute particularidades neste tipo de projetos que natildeo existem num projeto de
uma estrutura nova Para intervir numa estrutura jaacute construiacuteda eacute necessaacuterio um conhecimento
abrangente em vaacuterias temaacuteticas tais como regulamentaccedilatildeo meacutetodos de avaliaccedilatildeo de
seguranccedila definiccedilatildeo das caracteriacutesticas mecacircnicas dos materiais teacutecnicas de reparaccedilatildeo e
reforccedilo metodologias de diagnostico e intervenccedilatildeo comportamento estrutural etc
Atualmente existe muita informaccedilatildeo acerca da temaacutetica de reparaccedilatildeo e reforccedilo de estruturas de
betatildeo armado no entanto haacute ainda alguma falta de documentaccedilatildeo onde a informaccedilatildeo aparece
de forma integral e objetiva
Consideando o apresentado anteriormente tentou-se compilar informaccedilatildeo sobre os principais
assuntos que interessam a um projeto de reparaccedilatildeoreforccedilo de estruturas de betatildeo armado
nomeadamente as normas e legislaccedilatildeo aplicaacutevel exemplos de metodologias de inspeccedilatildeo e
intervenccedilatildeo os principais ensaios em laboratoacuterio e in situ para caracterizaccedilatildeo dos materiais
principais teacutecnicas de reparaccedilatildeoreforccedilo Sobre este toacutepico e a tiacutetulo de exemplo aprofundou-
se com mais detalhe as consideraccedilotildees relativas ao dimensionamento com reforccedilo com FRPacutes
v Tiago Pais Boto
ABSTRACT
It has been a few decades since the concrete is the main building material used to raised cities
and structures in the contemporary civilizations In a not so distant past the area of durability
maintenance and prevention of concrete structures has not been seen as a priority being
neglected and therefore today there are serious problems in some concrete structures On the
other hand due to the surplus of the housing construction in Portugal and the current
economicfinancial that Europe is going through the construction industry has been suffering
a sharp slowdown The consciousness and attitude of sustainability of the new generations
and competent authorities accented the need to maintain repair and enhance much of the
Portuguese and European housing stock and patrimony
The intervention project in a structure is never addressed the same way there are not two
equal structures and there are special features on this type of project that do not exist a new
structure project To intervene in a structure already built it is necessary comprehensive
knowledge of various topics such as regulations safety assessment methods definition of the
mechanical characteristics of the materials techniques of reparation and reinforcement
diagnostic and intervention methodologies structural behavior and so on
Currently there is a lot of information about the subject of reparation and reinforcement of
reinforced concrete structures however there is still some lack of documentation where the
information appears fully and objectively
Considering the previously presented We tried attempt to compile the information on the
main issues which are of interest to the project of reparationreinforcement of reinforced
concrete structures in particular the guidelines and applicable legislation examples of
inspection methodologies and interventions the main tests in laboratories and in situ to
characterize the materials the main techniques in reparationreinforcement On this topic and
for example deepened in more detail considerations on the design with reinforcement with
FRPs
Palavras-chave
Patologias Diagnostico Inspeccedilatildeo Ensaios in situ Ensaios laboratoriais Reforccedilo Estruturas de
Betatildeo Armado
KEYWORDS
Pathology Diagnosis Inspection Testing situ Laboratory tests Reinforcement Concrete
Structures
vi
vii Tiago Pais Boto
Iacutendice
AGRADECIMENTOS iii
RESUMO iv
ABSTRACT v
IacuteNDICE DE FIGURAS 1
IacuteNDICE DE TABELAS 4
ACROacuteNIMOS 4
SIMBOLOGIA 6
1 INTRODUCcedilAtildeO 13
11 Enquadramento 13
12 Objetivos 14
13 Estrutura da dissertaccedilatildeo 15
2 Normas Regulamentaccedilatildeo e Documentaccedilatildeo teacutecnica 17
21 Normas europeias mais relevantes e que devem consultadas na realizaccedilatildeo de um
projeto de reabilitaccedilatildeo estrutural 17
22 Importacircncia da Norma EN NP 1504 em projetos de reforccediloreparaccedilatildeo 17
23 Os regulamentos publicados em Portugal na aacuterea do projeto estrutural 22
24 Por fim aconselha-se consulta da seguinte documentaccedilatildeo que apresenta
recomendaccedilotildees relevantes para na realizaccedilatildeo de um projeto de reabilitaccedilatildeo estrutural 22
3 Avaliaccedilatildeo e diagnoacutestico do estado de conservaccedilatildeo das estruturas de betatildeo armado 25
31 Introduccedilatildeo 25
32 Metodologia de inspeccedilatildeo 25
33 Ensaios in situ e Ensaios laboratoriais 26
331 Anaacutelise e monitorizaccedilatildeo de vibraccedilotildees em estruturas 26
332 Ensaios de ultrassons em betatildeo 27
333 Deteccedilatildeo de armaduras com recurso do pacoacutemetro 30
334 Deteccedilatildeo de corrosatildeo em armaduras por mediccedilatildeo dos potenciais eleacutetricos 32
335 Determinaccedilatildeo do teor de cloretos no betatildeo 33
336 Ensaio de aderecircncia por traccedilatildeo (pull-off) 35
337 Resistecircncia aacute compressatildeo com recurso ao escleroacutemetro do tipo Schmidt 36
338 Avaliaccedilatildeo da profundidade de carbonataccedilatildeo com indicador de fenolftaleiacutena 38
viii
339 Observaccedilatildeo boroscoacutepica de cavidades e fendas 40
3310 Mediccedilatildeo de deslocamentos em juntas e fendas com o alongacircmetro 41
3311 Determinaccedilatildeo da resistecircncia de betotildees a partir de provetes ciliacutendricos 42
3312 Mediccedilatildeo da espessura da seccedilatildeo atraveacutes de ensaios impacto-eco 44
4 Patologias em Estruturas de Betatildeo Armado 47
41 Introduccedilatildeo 47
42 Erros de projeto 48
43 Deficiente execuccedilatildeo 49
44 Erros de Exploraccedilatildeo Manutenccedilatildeo 49
441 Mecanismos Mecacircnicos 49
442 Mecanismos Quiacutemicos 52
443 Mecanismos Fiacutesicos 56
5 Reparaccedilatildeo e Reforccedilo de Estruturas de betatildeo armado 59
51 Enquadramento Geral de uma intervenccedilatildeo de reforccedilo 59
52 Aspetos teacutecnicos a considerar em situaccedilotildees de reparaccedilatildeo ou reforccedilo estrutural 59
53 Metodologias de intervenccedilatildeo 60
54 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de estruturas existentes 62
55 Caracterizaccedilatildeo do tipo de intervenccedilatildeo 65
56 Paracircmetros principais a considerar no dimensionamento do Reforccedilo 66
57 Mecanismos de transferecircncia de tensotildees de acordo com CEB Nordm162 68
571 Transferecircncia de tensotildees atraveacutes de compressatildeo direta betatildeo sobre betatildeo 68
572 Transferecircncia de tensotildees atraveacutes de adesatildeo betatildeobetatildeo 69
573 Transferecircncia de tensotildees atraveacutes de fricccedilatildeo betatildeobetatildeo 69
574 Transferecircncia de tensotildees de compressatildeo atraveacutes camadas de resina 70
575 Transferecircncia de forccedilas das armaduras de reforccedilo para armaduras de reforccedilo ou
armaduras existentes 72
58 Principais Teacutecnicas de reparaccedilatildeo e reforccedilo estrutural 73
581 Meacutetodos de proteccedilatildeoreparaccedilatildeo eletroquiacutemica 73
582 Reforccedilo de seccedilotildees com encamisamentocolagem de chapas metaacutelicas (EBR)
Externally bonded reinforcement 82
583 Reforccedilo de seccedilotildees com encamisamento de betatildeo armado 95
ix Tiago Pais Boto
584 Reforccedilo de estruturas em betatildeo com colagem de compoacutesitos FRP (Poliacutemeros
reforccedilados com fibras) 105
6 Exemplos de casos praacuteticos de reparaccedilatildeo e reforccedilo 113
61 Cais de carga geral do porto de Aveiro 113
62 Viaduto Duarte Pacheco 117
63 Reabilitaccedilatildeo da ponte cais da Trafaria 122
64 Reabilitaccedilatildeo da ponte de Arraacutebida 125
7 CONCLUSOtildeES E DESENVOLVIMENTOS FUTUROS 130
71 CONCLUSOtildeES 130
72 DESENVOLVIMENTOS FUTUROS 130
REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS 131
Anexo 1 141
8 Consideraccedilotildees gerais de reforccedilo com FRP agrave flexatildeo e corte em seccedilotildees retangulares de
acordo com ACI 440 e ACI 318 141
81 Reforccedilo agrave flexatildeo 143
811 Modos de ruina 143
812 Hipoacuteteses baacutesicas do dimensionamento 143
813 Criteacuterio de seguranccedila da resistecircncia agrave flexatildeo 144
814 Niacutevel de extensatildeo no FRP 144
815 Niacutevel de tensatildeo no FRP 145
816 Fator de reduccedilatildeo de ductilidade 146
817 Estados limites de serviccedilo 146
818 Aplicaccedilatildeo a seccedilotildees retangulares 147
819 Tensatildeo no accedilo para estados limites de utilizaccedilatildeo 150
8110 Tensatildeo no FRP para estados limites de utilizaccedilatildeo 152
8111 Fluxograma para verificaccedilatildeo da capacidade resistente da seccedilatildeo reforccedilada agrave flexatildeo
153
82 Reforccedilo ao esforccedilo transverso de uma viga ou pilar de betatildeo armado 155
821 Configuraccedilotildees geomeacutetricas de reforccedilo 155
822 Resistecircncia Nominal de corte 155
823 Valor de caacutelculo da contribuiccedilatildeo do FRP 156
824 Tensatildeo efetiva do FRP 157
x
825 Extensatildeo efetiva para configuraccedilatildeo de envolvimento total da seccedilatildeo com FRP 157
826 Extensatildeo efetiva para configuraccedilatildeo de envolvimento da seccedilatildeo com FRP em forma
de U e nas duas faces 158
827 Coeficiente de reduccedilatildeo ambiental 119914119942 159
1 Tiago Pais Boto
IacuteNDICE DE FIGURAS
Figura 1-1 Peso () da Reabilitaccedilatildeo Residencial na Produccedilatildeo Total da Construccedilatildeo para 14 paiacuteses da Europa
(AECOPS 2009) 14
Figura 2-1 Etapas de um processo de reparaccedilatildeoreforccedilo (Silva 2008) 21
Figura 3-1 Esquema do equipamento para registo de vibraccedilotildees (oz diagnostico2015) 27
Figura 3-2 Equipamento para ensaios de ultrassons no betatildeo (ATCP Physical Engineering) 28
Figura 3-3Ilustraccedilatildeo das trecircs metodologias para realizaccedilatildeo de ensaios ultrassons (ATCP Physical Engineering)
28
Figura 3-4 Pacoacutemetro (geotechpedia 2012) 31
Figura 3-5 Equipamento para mediccedilatildeo do teor de cloretos in situ (oz diagnostico 2015) 34
Figura 3-6 Esquematizaccedilatildeo do ensaio de aderecircncia por traccedilatildeo pull-off (oz diagnostico 2015) 36
Figura 3-7 Escleroacutemetro de Schmidt (Nabrande Wikipedia 2015) 37
Figura 3-8 Reaccedilatildeo da fenolftaleiacutena numa carote de betatildeo (oz diagnostico 2015) 39
Figura 3-9 Esquematizaccedilatildeo de um boroscoacutepio (oz diagnostico 2015) 40
Figura 3-10Alongacircmetro mecacircnico (oz diagnostico 2015) 41
Figura 3-11 Extraccedilatildeo de carote com localizaccedilatildeo preacutevia da malha de armaduras (oz diagnostico 2015) 43
Figura 3-12 Parte do equipamento para realizaccedilatildeo do ensaio (impacto-ecoimpact Echo instruments 2015) 44
Figura 4-1 Modelo de Tuutti evoluccedilatildeo dos niacuteveis de deterioraccedilatildeo ao longo da vida uacutetil de uma estrutura (Concrete
Institute of Australia 2015) 48
Figura 4-2Modelo simplificado do processo de corrosatildeo nas armaduras (ACosta1997) 54
Figura 4-3 Evoluccedilatildeo dos niacuteveis de concentraccedilatildeo de CO2 nos uacuteltimos 50 anos 55
Figura 5-1 Comportamento teoacuterico dos modelos de anaacutelise (Appleton Jamp Costa A 2011) 63
Figura 5-2 Tensatildeo de corte em funccedilatildeo da tensatildeo normal em superfiacutecie de betatildeo tratada com jacto de areia (CEB
Bulletin drsquoinformation nordm1621983) 70
Figura 5-3 Espessura da camada de resina e correspondente resistecircncia agrave traccedilatildeo (CEB Bulletin drsquoinformation
nordm162 1983) 71
Figura 5-4Tensatildeo de corte em funccedilatildeo do deslizamento para vaacuterias espessuras de chapa de accedilo coladas (CEB
Bulletin drsquoinformation nordm162 1983) 72
Figura 5-5 Transferecircncia de forccedilas atraveacutes das armaduras de reforccedilo (CED 2015) 72
Figura 5-6Esquema de proteccedilatildeo catoacutedica por corrente imposta com recurso a acircnodo inerte distribuiacutedo (adaptado
de G Kakuba 2005) 75
Figura 5-7Esquema de proteccedilatildeo catoacutedica por corrente imposta com recurso a acircnodos internos (adaptado de G
Kakuba 2005) 75
Figura 5-8 Esquema de proteccedilatildeo catoacutedica com recurso a acircnodos de sacrifiacutecio sem necessidade de fonte de corrente
contiacutenua (adaptado de G Kakuba 2005) 76
Figura 5-9Malha de titacircnio (Global Sources 2015) 77
Figura 5-10 Fita de malha de titacircnio (Chemical Newtech 2015) 77
Figura 5-11 Acircnodo de titacircnio ativado (Global Sources 2015) 78
2
Figura 5-12 Aplicaccedilatildeo de tinta orgacircnica condutora (CONREHAB Cathodic protection 2015) 78
Figura 5-13 Acircnodo enterrado de magneacutesio (AEGION 2015) 79
Figura 5-14Sistema de acircnodo adesivo de zinco (Jianhai Qiu 2002) 79
Figura 5-15Acircnodo de zinco envolvido em argamassa de elevada porosidade (CCASMI Corrosion Services
2015) 80
Figura 5-16Sistema de proteccedilatildeo catoacutedica com malha de zinco (FOSROC 2015) 80
Figura 5-17Aplicaccedilatildeo de metais por projeccedilatildeo em estrutura de betatildeo armado (Structural Technologies 2015) 81
Figura 5-18 Diagrama de Pourbaix para Fe-H2O a 25ordmC (SJSU2015) 81
Figura 5-19Reforccedilo com encamisamento metaacutelico eliacuteptico para seccedilotildees retangulares (Aboutaha RS et all 1999)
84
Figura 5-20 Dimensotildees recomendadas no reforccedilo agrave flexatildeo de uma viga em betatildeo armado (Gomes A Appleton
J1997) 84
Figura 5-21 Dimensotildees recomendadas no reforccedilo ao esforccedilo transverso de uma viga em betatildeo armado (Gomes
A Appleton J) 85
Figura 5-22 Deformaccedilatildeo de pilares devido agrave formaccedilatildeo de roacutetulas plaacutesticas ldquoph-plastic hingesrdquo (SCRIP academic
publisher 2015) 86
Figura 5-23Esquematizaccedilatildeo de um encamisamento metaacutelico (Chai Y H et al 1991) 86
Figura 5-24Seccedilatildeo de betatildeo confinada com anel e encamisamento metaacutelico (Attard M M Setunge S 1996) 87
Figura 5-25 Modelo de caacutelculo de pilares agrave flexatildeo composta (Gomes A Appleton J) 90
Figura 5-26 Modelo de caacutelculo agrave flexatildeo de vigas reforccediladas por colagem de chapas metaacutelicas (Gomes A
Appleton J) 91
Figura 5-27 Distribuiccedilatildeo plaacutestica das tensotildees de aderecircncia (Gomes A Appleton J) 93
Figura 5-28 Encamisamento de pilares com betatildeo armado (Santos 2008) 95
Figura 5-29Disposiccedilatildeo das armaduras mais utilizado no encamisamento de vigas (Gomes A Appleton J) 96
Figura 5-30 Disposiccedilatildeo das armaduras mais utilizado no encamisamento de pilares (Gomes A Appleton J)
97
Figura 5-31Espessura a betonar em funccedilatildeo do material e teacutecnica utilizada (Gomes A Appleton J) 97
Figura 5-32Modelo de caacutelculo agrave flexatildeo de vigas reforccediladas por encamisamento de betatildeo armado (Gomes A
Appleton J) 98
Figura 5-33 Modelo de caacutelculo para verificaccedilatildeo da ligaccedilatildeo betatildeo existentebetatildeo novo (Gomes A Appleton J)
99
Figura 5-34Pilar com encamisamento de betatildeo armado total (Aacutelvaro Sousa 2008) 102
Figura 5-35Modelo de caacutelculo dos esforccedilos resistentes agrave flexatildeo composta (Aacutelvaro Sousa 2008) 104
Figura 5-36 Compoacutesito de FRP (Formas Preacute-Fabricada e Curada ldquoin siturdquo) (LJuvandes et all 2007) 106
Figura 5-37 Comportamento agrave traccedilatildeo de fibras e metais (ACI 440R-96 1996) 107
Figura 5-38 Aplicaccedilatildeo do sistema FRP (adaptado de BASF 2007) 110
Figura 5-39Fatores condicionantes para a durabilidade dos FRPrsquos 110
Figura 6-1 Vista do Cais de Carga do porto de Aveiro (LOURENCcedilO Z 2007) 113
3 Tiago Pais Boto
Figura 6-2 Corte da viga frontal com a ilustraccedilatildeo das diferentes zonas anoacutedicas do sistema de proteccedilatildeo catoacutedica
(LOURENCcedilO Z 2007) 114
Figura 6-3 Instalaccedilatildeo das fitas de malha de TiMMO (LOURENCcedilO Z 2007) 115
Figura 6-4 Unidade Central de controlo e monitorizaccedilatildeo (LOURENCcedilO Z 2007) 115
Figura 6-5 Meacutedia dos valores do decrescimento do potencial (72 h) em funccedilatildeo da densidade de corrente
(LOURENCcedilO Z 2007) 117
Figura 6-6 Vista geral viaduto Duarte Pacheco (httpwwwpanoramiocom 2014) 117
Figura 6-7 Alccedilado do Viaduto Duarte Pacheco (APPLETON J et al 2004) 118
Figura 6-8 Fendilhaccedilatildeo das reaccedilotildees alcali-siacutelica no betatildeo nas vigas do tabuleiro (APPLETON J et al 2004)119
Figura 6-9 Fendilhaccedilatildeo em pilar e trabalho de injeccedilatildeo (APPLETON J et al 2004) 120
Figura 6-10 Reabilitaccedilatildeo de apoios moveis (APPLETON J et al 2004) 120
Figura 6-11 Substituiccedilatildeo de apoios moacuteveis bloqueados e deformados (APPLETON J et al 2004) 120
Figura 6-12Reforccedilo com laminados de fibra de carbono (APPLETON J et al 2004) 121
Figura 6-13Reconstruccedilatildeo das lajes consola e dos passeios (APPLETON J et al 2004) 121
Figura 6-14Vista geral do viaduto Duarte Pacheco apoacutes intervenccedilatildeo (APPLETON J et al 2004) 122
Figura 6-15 Ponte Cais da Trafaria (a2p estudos e projetos 2004) 122
Figura 6-16 Estado de degradaccedilatildeo da estrutura (a2p estudos e projetos 2004) 123
Figura 6-17 Intervenccedilotildees nas vigas da ponte cais da Trafaria (a2p estudos e projetos 2004) 124
Figura 6-18 Vista geral Ponte da Arraacutebida (Gaiurb 2015) 125
Figura 6-19 Ilustraccedilatildeo do mapeamento das Patologias (APPLETON J et al 2002) 126
Figura 6-20 Localizaccedilatildeo das zonas ensaiadas (APPLETON J et al 2002) 127
Figura 6-21 Corrosatildeo das armaduras (APPLETON J et al 2002) 128
Figura 8-1 Fator de reduccedilatildeo do momento resistente em funccedilatildeo da extensatildeo do accedilo (adaptado por Joaquim barros
et al) 146
Figura 8-2Distribuiccedilatildeo de extensotildees e de tensotildees na verificaccedilatildeo aos estados limites uacuteltimos (nas equaccedilotildees h foi
substituiacutedo por 119889119891) (adaptado por Joaquim barros et al) 148
Figura 8-3 Distribuiccedilatildeo de tensotildees e extensotildees na verificaccedilatildeo dos estados limites de utilizaccedilatildeo (adaptado por
Joaquim barros et al) 152
Figura 8-4Diagrama para verificaccedilatildeo aos ELU em reforccedilo de seccedilotildees em betatildeo armado com FRP (adaptado de
Joaquim barros et al) 154
Figura 8-5Configuraccedilotildees geomeacutetricas do reforccedilo ao corte com FRP (ACI 4402R-08) 155
Figura 8-6Valores correspondentes ao coeficiente 120595119891 (adaptaccedilatildeo de Joaquim barros et al) 156
Figura 8-7Identificaccedilatildeo dos paracircmetros intervenientes na formulaccedilatildeo do reforccedilo com FRP (ACI 4402R) 157
4
IacuteNDICE DE TABELAS
Tabela 2-1 Organizaccedilatildeo da Norma EN NP 1504 18
Tabela 3-1 Qualidade do betatildeo em funccedilatildeo da velocidade de propagaccedilatildeo dos ultrassons (Japanese Society of
Construction) 30
Tabela 3-2Risco de corrosatildeo ativa em funccedilatildeo do niacutevel de potencial 33
Tabela 4-1 Caracteriacutesticas do betatildeo em funccedilatildeo da temperatura (Adaptado de Rosso (1975) Neville (1923) 51
Tabela 5-1 Aspetos teacutecnicos a considerar para situaccedilotildees de reparaccedilatildeo e reforccedilo (Joseacute Vasconcelos Paiva et all
LNEC 2006) 60
Tabela 5-2Metodologia a seguir para projeto de reparaccedilatildeoreforccedilo (ACI Committee 364 1999) 61
Tabela 5-3 Coeficiente 120593119877 para danos provocados por sismos (CEB 1983) 64
Tabela 5-4 Coeficiente 120593119877 para danos provocados por incecircndios (CEB 1983) 64
Tabela 5-5 Coeficiente 120593119877 para danos provocados pela corrosatildeo (CEB 1983) 65
Tabela 5-6Relaccedilatildeo entre Coeficiente de Capacidade e Grau de Intervenccedilatildeo 66
Tabela 5-7 Coeficientes de minoraccedilatildeo (120574prime119862) para betatildeo cofrado em obra (CEB 1983) 66
Tabela 5-8 Coeficientes de minoraccedilatildeo (120574prime119862) para betatildeo projetado (CEB 1983) 66
Tabela 5-9 Coeficientes de minoraccedilatildeo (120574prime119878) para Accedilo (CEB 1983) 67
Tabela 5-10Forccedila de Adesatildeo consoante a interface de ligaccedilatildeo 69
Tabela 5-11 Seacuterie galvacircnica dos materiais 74
Tabela 5-12Propriedades das Principais Fibras (Manoochehr Zoghi 2014) 108
Tabela 5-13 Principais vantagens e desvantagens das fibras FRP (Aacutelvaro Sousa 2008) 112
Tabela 6-1 Resultados obtidos durante dois ciclos de polarizaccedilatildeo despolarizaccedilatildeo (LOURENCcedilO Z 2007) 116
Tabela 6-2 Meacutedia dos valores de decrescimento de potencial obtido em cada zona e em cada ciclo de polarizaccedilatildeo
(LOURENCcedilO Z 2007) 116
Tabela 0-1Valores de coeficiente de minoraccedilatildeo 119862119864 142
Tabela 8-2 Limite de tensatildeo no FRP para carregamentos de longa duraccedilatildeo e accedilotildees ciacuteclicas 147
ACROacuteNIMOS
A - Fibra de Aramida
ACI ndash American Concrete Institute
AECOPS - Associaccedilatildeo de Empresas de Construccedilatildeo Obras Publicas e Serviccedilos
AFRP ndash Aramid Fiber Reinforced Polymer Poliacutemero reforccedilado com fibras de aramida
ASCE ndash American society of civil engineering
ASTM ndash American Society for Testing and Materials
A-HM ndash Fibras de Aramida de elevado moacutedulo de elasticidade
5 Tiago Pais Boto
A-IM ndash Fibras de Aramida de moacutedulo de elasticidade intermeacutedio
BRI ndash Building Research Institute
C - Fibra de carbono
CE ndash Marcaccedilatildeo de no Espaccedilo Econoacutemico Europeu
CFRP ndash Carbon Fiber Reinforced Polymer Poliacutemero reforccedilado com fibras de carbono
CEN - Comiteacute Europeu de Normalizaccedilatildeo
CEB ndash Comiteacute Europeacuteen du Beacuteton
CONREPNET - Thematic network on performance based rehabilitation of reinforced concrete
structures
CPF - Controlo de produccedilatildeo de faacutebrica
CNR ndash Consiglio Nazionale delle Ricerche
C-HM ndash Fibras de Carbono de elevado moacutedulo de elasticidade
C-HS ndash Fibras de Carbono de elevada resistecircncia
DEF ndash Delayed Ettringite Formation
DSC ndash Differential Scanning Calorimetry
DMTA ndash Dynamic Mechanical Thermal Analysis
FRP ndash Fiber Reinforced Polymer
G - Fibra de vidro
GFRP ndash Glass Fiber Reinforced Polymer Poliacutemero reforccedilado com fibras de vidro
G-S ndash Fibras de Vidro de elevada resistecircncia
G-AR ndash Fibras de Vidro de resistecircncia meacutedia
G-E ndash Fibras de Vidro com propriedades similares a G-AR mas de densidade inferior
IBC ndash International Existing Building Code
JCI ndash Japan Concrete Institute
JCSS ndash Joint Committee on Structural Safety
K - Fibra de Kevlar
LNEC ndash Laboratoacuterio Nacional de Engenharia Civil
NACE ndash National Association of Corrosion Engineers
RBA ndash Regulamento do Betatildeo Armado
REBA ndash Regulamento de Estruturas de Betatildeo Armado
REBAP ndash Regulamento de Estruturas de Betatildeo Armado e Preacute-Esforccedilado
RSA ndash Regulamento de Seguranccedila e Accedilotildees para Estruturas de Edifiacutecios e Pontes
6
SIMBOLOGIA
Maiuacutesculas Latinas
AgCl ndash Cloreto de prata
119860119904119890119902
ndash Aacuterea de armadura equivalente
119860119904119894 ndash Aacuterea da armadura existente
119860119904119903 ndash Aacuterea da armadura de reforccedilo
119860119888119894 ndash Aacuterea do betatildeo existente
119860119888119903 ndash Aacuterea do betatildeo de reforccedilo
119860119888119888119903 ndash Aacuterea do betatildeo de recobrimento que natildeo se considera confinado
119860119904119903 ndash Aacuterea da armadura de reforccedilo
119860119904119908119894 ndash Aacuterea da armadura de esforccedilo transverso inicial por metro
119860119904 ndash Aacuterea da armadura convencional de traccedilatildeo
119860119891 ndash Aacuterea de FRP
119860119891119907 ndash Aacuterea de reforccedilo de FRP ao corte
119860119887 ndash Aacuterea da seccedilatildeo das armaduras longitudinais
119860119904119895 ndash Aacuterea estimada dos aneacuteis de accedilo
CaCO3 ndash Carbonato de Caacutelcio
Ca(HCO3)2 ndash Bicarbonato de Caacutelcio
Ca(OH)2 ndash Hidroacutexido de Caacutelcio
CaO ndash Oacutexido de Caacutelcio
CL- ndash Cloro
Ca+ ndash Caacutelcio
CO2 ndash Dioacutexido de Carbono
119862119864 ndash Coeficiente de reduccedilatildeo da accedilatildeo do meio ambiente
C1 ndash Concentraccedilatildeo de CO2 no exterior [gm3]
C2 ndashConcentraccedilatildeo de CO2 na frente de carbonataccedilatildeo [gm3]
119863119895 ndash Diacircmetro externo do encamisamento
D ndash Coeficiente de difusatildeo do CO2 no betatildeo [m2s]
E ndash Moacutedulo de Elasticidade
7 Tiago Pais Boto
119864119904119895 ndash Moacutedulo de elasticidade do accedilo de encamisamento
119864ƒ ndash Moacutedulo de elasticidade do FRP
119865119887 ndash Forccedila de corte resistente de uma bucha metaacutelica
119865119890 ndash Ferro
119865119910119904119895 ndash Tensatildeo de cedecircncia do accedilo de encamisamento
119865119904119889 ndash Forccedila de traccedilatildeo de reforccedilo
H2O ndash Aacutegua
L ndash Comprimento da Ligaccedilatildeo
119871119870 ndash Comprimento da chapa metaacutelica
119871119890 ndash Comprimento de colagem efetivo do FRP
K ndash Coeficiente de carbonataccedilatildeo [m s-05]
K ndash Potaacutessio
119870119868119899119894119888119894119886119897 ndash Caracteriacutesticas iniciais de rigidez
119870119903119890119904119894119889119906119886119897 ndash Caracteriacutesticas residuais de rigidez
K2O ndash Oacutexido de Potaacutessio
Mg ndash Magneacutesio
119872119877119889 ndash Momento resistente da seccedilatildeo reforccedilada
119872119899 ndash Momento fletor resistente de caacutelculo
119872119906 ndash Momento fletor solicitante da combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel Nmm
119872119904 ndash Momento no momento elaacutestico do elemento
119872119877119863 ndash Momento resistente
119873119877119889119891119894119899119886119897
ndash Esforccedilo axial resistente afetado pelo coeficiente de monolitismo
119873119877119889 ndash Esforccedilo axial resistente
119873119904119889 ndash Esforccedilo axial atuante
Na2O ndash Oacutexido de Soacutedio
Na ndash Soacutedio
119877119899 ndash Resistecircncia nominal de um elemento estrutural
119877119899120579 ndash Resistecircncia nominal de um elemento estrutural submetido a temperaturas elevadas
119877119889 ndash Valor de caacutelculo do esforccedilo resistente da estrutura
119877prime119889 ndash Esforccedilo de caacutelculo residual resistente
8
119877119868119899119894119888119894119886119897 ndash Caracteriacutesticas iniciais de resistecircncia
119877119903119890119904119894119889119906119886119897 ndash Caracteriacutesticas residuais de resistecircncia
119877119903 ndash Resistecircncia da estrutura apoacutes reforccedilo
119877119894 ndash Resistecircncia da estrutura supondo que eacute nova
119878119904119895 ndash Espaccedilamento igual agrave unidade
119878prime119889 ndash Esforccedilo de caacutelculo atuante
SO4 ndash Sulfato
119878 ndash Espaccedilamento dos varotildees de accedilo
S ndash Forccedila
119878119889 ndash Valor de caacutelculo atuante na estrutura
Tc ndash Temperatura Criacutetica
Tg ndash Temperatura de transiccedilatildeo viacutetrea
T95 ndash Temperatura Caracteriacutestica
119881119906 ndash Resistecircncia do pilar ao esforccedilo transverso
119881119888 ndash Resistecircncia do betatildeo ao corte
119881119904 ndash Resistecircncia das armaduras ao corte
119881119899 ndash Resistecircncia ao corte da contribuiccedilatildeo das cargas verticais
119881119904119895 = Resistecircncia miacutenima necessaacuteria ao corte do encamisamento de accedilo
1198810 ndash Forccedila de corte induzida pela capacidade de flexatildeo maacutexima provaacutevel da roacutetula plaacutestica
119881119904119889 ndash Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119881119877119889119898119886119909 ndash Esforccedilo transverso maacuteximo
V ndash Velocidade de propagaccedilatildeo do impulso ultra-soacutenico do betatildeo
119881119877119889119898119886119909 ndash Esforccedilo transverso maacuteximo
119881119904119889 ndash Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119881119889 ndash Velocidade do som pelo meacutetodo direto
119881119894 ndash Velocidade do som pelo meacutetodo indireto
119881119901 ndash Velocidade ultrassoacutenica (Kms)
119882 ndash Watt unidade de medida de potecircncia eleacutetrica no sistema internacional de unidades
119882119860119875 ndash Accedilotildees permanentes
119882119878119900119887 ndash Accedilotildees da sobrecarga
119885119890119902 ndash Braccedilo equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
9 Tiago Pais Boto
119885119894 ndash Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
119885119903 ndash Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura de reforccedilo
Minuacutesculas Latinas
a ndash Quantidade necessaacuteria para carbonatar uma unidade de volume de betatildeo [gm3]
119887 ndash Largura da chapa metaacutelica
119887119903 ndash Largura da seccedilatildeo de betatildeo reforccedilada
119887119894 ndash Largura da seccedilatildeo de betatildeo da viga inicial
119887119903 ndash Largura da seccedilatildeo de betatildeo reforccedilada
119887119896 ndash Largura da seccedilatildeo retangular de betatildeo
c ndash Distancia da fibra mais comprimida ao eixo neutro
119889119890119902 ndash Altura uacutetil equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
119889119903 ndash Altura uacutetil da seccedilatildeo reforccedilada relativamente agrave armadura de reforccedilo
119889119894 ndash Altura uacutetil da seccedilatildeo reforccedilada relativamente agrave armadura existente
119889119904 ndash Distancia entre a fibra do betatildeo mais comprimida e o centro geomeacutetrico da armadura de
traccedilatildeo
119889119891 ndash Altura total do elemento de betatildeo armado
119889119891119907 ndash Altura uacutetil do reforccedilo de FRP
119889119904119895 ndash Espessura da placa de encamisamento metaacutelico
119891119888 ndash Resistecircncia do betatildeo agrave compressatildeo
119891119888119889 ndash Valor de caacutelculo da resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
119891119891119890 ndash Tensatildeo de traccedilatildeo efetiva no FRP
119891119897 ndash Tensatildeo maacutexima de confinamento do encamisamento de accedilo
119891119910119895 ndash Tensatildeo limite de proporcionalidade do accedilo
119891prime119888119888 ndash Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo confinado
119891prime119888 ndash Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo natildeo confinado
119891prime119897 ndash Tensatildeo maacutexima de confinamento do encamisamento de accedilo
119891119910 ndash Tensatildeo de cedecircncia das armaduras longitudinais
119891119904119910119889119894 ndash Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura existente
119891119904119910119889119903 ndash Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
10
119891119904119910119889119894 ndash Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura existente
119891119888119905119898 ndash Resistecircncia meacutedia agrave traccedilatildeo do betatildeo
ƒ119891119906 ndash Resistecircncia uacuteltima de caacutelculo do FRP
119891119888119889119888119891 ndash Valor de caacutelculo corrigido da resistecircncia aacute compressatildeo do betatildeo
ƒ119891119906lowast ndash Resistecircncia uacuteltima do FRP segundo o fabricante
119891119891119890 ndash Tensatildeo efetiva no FRP niacutevel alcanccedilado na rotura da seccedilatildeo
119891119904119904 ndash Tensatildeo para o accedilo natildeo preacute-esforccedilado para estados limites de utilizaccedilatildeo
119891119904119910 ndash Tensatildeo de cedecircncia para o accedilo natildeo preacute-esforccedilado
119891119888119904 ndash Resistecircncia de compressatildeo do betatildeo para estados limites de utilizaccedilatildeo
119891119904 ndash Tensatildeo de traccedilatildeo no accedilo
119891119891119904 ndash Tensatildeo no FRP causado pelo momento no regime elaacutestico do elemento de betatildeo armado
119896 ndash Razatildeo entre a profundidade do eixo neutro e a profundidade medida no mesmo lado do
eixo neutro
119896119907 ndash Coeficiente de reduccedilatildeo de aderecircncia
1198961 ndash Coeficiente que tem em conta a resistecircncia do betatildeo
1198962 ndash Fator que tem em conta a configuraccedilatildeo do reforccedilo
119897119904 ndash Comprimento de emenda dos varotildees
mV ndash milivolt (Volt eacute a unidade de tensatildeo eleacutetrica ou diferenccedila de potencial eleacutetrico)
119899 ndash Nuacutemero de buchas colocadas no comprimento L2
119899119891 ndash Nuacutemero de camadas de FRP
119901 ndash Diacircmetro equivalente do betatildeo fissurado em torno da armadura longitudinal
119904119891 ndash Espaccedilamento do FRP na direccedilatildeo do eixo da viga
t ndash Tempo [s]
119905119895 ndash Espessura do encamisamento
119905119891 ndash Espessura de cada camada de FRP
119908119891 ndash Largura por unidade de FRP
χ ndash Profundidade de carbonataccedilatildeo [m]
Maiuacutesculas Gregas
ΔL ndash Variaccedilatildeo de Comprimento
11 Tiago Pais Boto
empty ndash Coeficiente de ductilidade
120579 ndash Angulo das bielas do betatildeo
Φ ndash Coeficiente de capacidade
Minuacutesculas Gregas
120572119888119908 ndash Fator que tem em conta o estado de tensatildeo na biela comprimida
120573 ndash Orientaccedilatildeo das fibras de FRP
1205731 ndash Factor de transformaccedilatildeo do diagrama de tensotildees podendo assumir-se 08
120574119888 ndash Coeficiente de minoraccedilatildeo das propriedades resistentes do betatildeo em estruturas novas
120574119899119877 ndash Coeficiente de monolitismo para a flexatildeo ( 120574119899119877 = 09 valor sugerido por Eurocoacutedio 8
parte14)
120574119899119881 ndash Coeficiente de monolitismo para a esforccedilo transverso ( 120574119899119881 = 08 valor sugerido por
Eurocoacutedio 8 parte14)
120574prime119862 ndash Coeficiente de minoraccedilatildeo para betatildeo projetado e cofrado em obra
120574prime119904 ndash Coeficiente de minoraccedilatildeo para accedilo
120574119899119877 ndash Coeficiente de monolitismo
1205741 e 1205731 ndash Coeficientes Multiplicadores de 119891119888 para determinar a tensatildeo equivalente do betatildeo agrave
compressatildeo
120574119892 ndash Coeficiente de majoraccedilatildeo de accedilotildees permanentes em estruturas novas
120574prime119902 ndash Coeficiente de majoraccedilatildeo de accedilotildees variaacuteveis em estruturas existentes
120574119902 ndash Coeficiente de majoraccedilatildeo de accedilotildees permanentes em estruturas existentes
δ ndash Deformaccedilatildeo
120576119891119906 ndash Extensatildeo uacuteltima de caacutelculo do FRP
120576119891119906lowast ndash Extensatildeo uacuteltima do FRP segundo o fabricante
120576119891119889 ndash Valor de caacutelculo da extensatildeo de rotura do FRP
120576119891119890 ndash Extensatildeo efetiva do FRP
120576119888119906 ndash Extensatildeo maacutexima admitida no betatildeo comprimido
120576119887119894 ndash Extensatildeo do betatildeo no substrato (betatildeo de recobrimento) no momento de instalaccedilatildeo do FRP
120576119904 ndash Extensatildeo nas armaduras
120576119887119894 ndash Extensatildeo do betatildeo (betatildeo de recobrimento) no momento de instalaccedilatildeo do FRP
120576119904119910 ndash Extensatildeo nas armaduras correspondente aacute tensatildeo de cedecircncia
12
120576119891 ndash Extensatildeo no FRP
ξ ndash Fator de Correccedilatildeo (depende da compactaccedilatildeo da fluidez e das adiccedilotildees presentes no betatildeo)
120588119904 ndash Percentagem de reforccedilo da armadura convencional
120588119891 ndash Percentagem de reforccedilo de FRP
120590119878119889 ndash Tensatildeo normal aplicada
120590119877119889 ndash Tensatildeo normal resistente
120590119873 ndash Tensatildeo Normal
120591119878119889 ndash Tensatildeo de corte aplicada
120591119877119889 ndash Tensatildeo de corte resistente
120591119877 ndash Tensatildeo de Corte
1205911 ndash Tensatildeo tangencial na seccedilatildeo do betatildeo existente
1205912 ndash Tensatildeo tangencial na seccedilatildeo do betatildeo novo e o betatildeo existente
120591119898aacute119909 ndash Tensatildeo tangencial limite
120591119904119889 ndash Tensatildeo de aderecircncia resistente accediloresinabetatildeo
ϕ ndash Fator de reduccedilatildeo de resistecircncia ACI 318-05 (ϕ = 085)
120593119877 ndash Coeficiente empiacuterico para reduccedilatildeo de resistecircncia
120593119870 ndash Coeficiente empiacuterico para reduccedilatildeo de rigidez
micro ndash Coeficiente de Fricccedilatildeo
1205921 ndash Fator redutor da tensatildeo de compressatildeo do betatildeo fendilhado
120595119891 ndash Coeficiente de minoraccedilatildeo da resistecircncia do FRP na flexatildeo pode assumir-se 085
13 Tiago Pais Boto
1 INTRODUCcedilAtildeO
11 Enquadramento
ldquoO betatildeo armado surge como elemento primordial nas construccedilotildees em Portugal logo
apoacutes o iniacutecio da produccedilatildeo em 1894 de cimento Portland na Faacutebrica de Cimento Tejo em
Alhandra A construccedilatildeo da Igreja de Nordf Srordf de Faacutetima em 1938 nas Avenidas Novas marcou
o iniacutecio do atual domiacutenio do betatildeo armado nos nossos haacutebitos construtivosrdquo (Coias 2006)
O betatildeo eacute um material heterogeacuteneo caracterizado pela estrutura porosa constituiacutedo
essencialmente por cimento agregados brita areia aacutegua e nalguns betotildees por adjuvantes e
adiccedilotildees tais como siacutelicas de fumo cinzas volantes e escoacuterias Como o betatildeo eacute um material que
pode apresentar uma boa trabalhabilidade no estado fresco e uma elevada resistecircncia mecacircnica
(resistecircncia agrave compressatildeo) foi utilizado exaustivamente na construccedilatildeo
A durabilidade do betatildeo eacute influenciada pela sua composiccedilatildeo (razatildeo aacutegua-cimento
quantidade miacutenima e tipo de cimento) recobrimento das armaduras fendilhacatildeo processo de
cura entre outros factores As propriedades do betatildeo vatildeo-se alterando ao longo do tempo por
isso a anaacutelise de uma estrutura de betatildeo jaacute construiacuteda deve ser diferentes adaptada
comparativamente com uma a anaacutelise de betatildeo armado nova Portanto todas as estruturas de
betatildeo armado devem ser um alvo de uma atenccedilatildeo especial tanto na sua execuccedilatildeo como durante
as fases de intervenccedilatildeo durante o seu periacuteodo de vida uacutetil
ldquoEntende-se por reparaccedilatildeo todas as accedilotildees que visam repor os niacuteveis de desempenho da
estrutura para os padrotildees inicialmente previstos ou que visam corrigir e prevenir os efeitos da
degradaccedilatildeo da estrutura Uma intervenccedilatildeo de reforccedilo define-se como uma Acatildeo que incide
sobre o comportamento da estrutura visando o aumento da resistecircncia eou ductilidade dos seus
elementos melhorando assim o desempenho da estrutura relativamente ao seu estado inicialrdquo
(Rodrigues 2005)
Para tomar a decisatildeo de reforccedilar ou reparar um a estrutura eacute absolutamente necessaacuterio efetuar
um estudo preacutevio da estrutura jaacute existente onde satildeo necessaacuterias observaccedilotildees in situ que na
maioria das vezes satildeo complementadas com a realizaccedilatildeo de ensaios O historial da estrutura
tambeacutem tem que ser analisado fatores como redistribuiccedilatildeo de cargas carregamentos sucessivos
eou excessivos efeitos de retraccedilatildeo e fluecircncia satildeo condicionantes importantes que devem ser
conhecidos para que a intervenccedilatildeo de reparaccedilatildeo ou reforccedilo seja bem-sucedida Geralmente a
decisatildeo de reparar ou reforccedilar uma estrutura depende do resultado da inspeccedilatildeo agrave estrutura
existente e da anaacutelise da relaccedilatildeo custobenefiacutecio (Rodriguez 1991)
A reparaccedilatildeo e reforccedilo estrutural do patrimoacutenio construiacutedo dependendo do grau e
extensatildeo das intervenccedilotildees tecircm implicaccedilotildees de ordem arquitetoacutenica estrutural econoacutemica
histoacuterica e social pelo que todos os aspetos deveratildeo ter tido em conta (LNEC Pompeu 2008)
14
De acordo com o trabalho de JAVieitez e JLRamirez (1984) os principais fatores que
levam agrave necessidade de reparaccedilatildeo e reforccedilo satildeo a existecircncia de erros de projeto presentes em
515 dos casos e os agentes agressivos de degradaccedilatildeo satildeo a razatildeo para 31 das situaccedilotildees
Em relaccedilatildeo aos defeitos de execuccedilatildeo estes estatildeo presentes em cerca de 385 dos casos mas
apenas 187 eacute que conduzem a intervenccedilotildees Os defeitos na qualidade dos materiais aparecem
em 162 dos casos Por fim o mau uso ou falta de manutenccedilatildeo das estruturas justificam 134
das intervenccedilotildees e as causas naturais excecionais justificam apenas 4 Os resultados
apresentados satildeo referentes a Espanha mas satildeo substancialmente parecidos com estatiacutesticas nos
restantes paiacuteses europeus
Segundo o relatoacuterio da AECOPS Portugal ainda tem grande carecircncia no peso da
reabilitaccedilatildeo em funccedilatildeo da produccedilatildeo total da construccedilatildeo com cerca de 7 O paiacutes que lidera o
volume de produccedilatildeo no sector da reabilitaccedilatildeo eacute a Alemanha com cerca de 33 seguindo-se a
Itaacutelia com 29 e a Finlacircndia com 26
Figura 1-1 Peso () da Reabilitaccedilatildeo Residencial na Produccedilatildeo Total da Construccedilatildeo para 14
paiacuteses da Europa (AECOPS 2009)
Existem hoje vaacuterias teacutecnicas de reparaccedilatildeo e reforccedilo de estruturas de betatildeo armado umas
com mais aplicaccedilatildeo que outras mas que partilham o objetivo comum de aumentar a
durabilidade e a capacidade resistente da construccedilatildeo Seja qual for a teacutecnica escolhida todas
devem seguir um conjunto de consideraccedilotildees recomendaccedilotildees Neste tipo de intervenccedilotildees
necessaacuterio natildeo soacute conhecer bem a teacutecnica de reforccedilo ou reparaccedilatildeo mas tambeacutem as
caracteriacutesticas dos materiais empregues e garantir que a sua aplicaccedilatildeo eacute a mais correta
12 Objetivos
O trabalho desenvolvido nesta dissertaccedilatildeo tem como principal objetivo sistematizar a
informaccedilatildeo de um projeto de reforccediloreparaccedilatildeo em estruturas de betatildeo armado A presente
compilaccedilatildeo bibliograacutefica refere um conjunto de estrateacutegias que os intervenientes na elaboraccedilatildeo
de um projeto de reforccedilo em estruturas de betatildeo armado podem consultar e assim enriquecer
15 Tiago Pais Boto
os conhecimentos necessaacuterios na elaboraccedilatildeo deste Como objetivo mais especiacutefico procurou-se
com este documento contribuir para o esclarecimento dos seguintes toacutepicos
Qual a regulamentaccedilatildeo aplicaacutevel normas e boletins teacutecnicos (neste assunto dar-se-aacute
grande relevacircncia agrave Norma EN NP 1504)
Breve descriccedilatildeo das metodologias de inspeccedilatildeo caracterizaccedilatildeo das propriedades dos
materiais atraveacutes de ensaios laboratoriais e em situ
Identificaccedilatildeo dos principais erros de exploraccedilatildeo e manutenccedilatildeo que estatildeo associados agraves
patologias em estruturas de betatildeo armado
Apresentaccedilatildeo das principais teacutecnicas de reparaccedilatildeoreforccedilo com especial enfase na
utilizaccedilatildeo de FRPacutes
Introduccedilatildeo do mecanismo de transferecircncia de tensotildees ao abrigo do CEB boletim nordm162
e descriccedilatildeo geral da metodologia em caso de reforccedilo estrutural
Consideraccedilotildees gerais sobre o dimensionamento do reforccedilo agrave flexatildeo e ao corte de seccedilotildees
retangulares em betatildeo armado
13 Estrutura da dissertaccedilatildeo
A estrutura desta dissertaccedilatildeo estaacute organizada em seis capiacutetulos incluindo a introduccedilatildeo
conclusotildees e desenvolvimentos futuros as referecircncias bibliograacuteficas e um anexo Segue-se a
descriccedilatildeo de cada capiacutetulo abrangendo os objetivos gerais pretendidos
No Capitulo 1 onde se encontra a introduccedilatildeo procurou-se dar a conhecer a importacircncia
do betatildeo como material na engenharia civil expondo o porquecirc da necessidade em reparar e
reforccedilar as estruturas de betatildeo armado
No Capitulo 2 descreve-se de forma sucinta e atualizada as Normas Regulamentaccedilatildeo
e documentaccedilatildeo teacutecnica que abrange uma intervenccedilatildeo de reparaccedilatildeo e reforccedilo em estruturas de
betatildeo armado dando especial enfase e descriccedilatildeo agrave norma EN NP 1504
O Capitulo 3 reporta a avaliaccedilatildeo e diagnoacutestico do estado de conservaccedilatildeo das estruturas
de betatildeo armado sugerindo uma possiacutevel metodologia de inspeccedilatildeo Satildeo descritos vaacuterios ensaios
in situ e em laboratoacuterio detalhando os mais utilizados e aqueles que melhor ajudam a
caracterizar as propriedades mecacircnicas dos materiais assim como o estado de conservaccedilatildeo da
estrutura
Apresentam-se no Capitulo 4 as causas das patologias mais comuns nas estruturas
nomeadamente os erros de projeto e as causas dos principais erros cometidos no processo de
execuccedilatildeo Satildeo ainda indicados os mecanismos mecacircnicos quiacutemicos e fiacutesicos de deterioraccedilatildeo
das estruturas de betatildeo armado
O Capitulo 5 reporta um dos principais capiacutetulos da dissertaccedilatildeo as teacutecnicas de reparaccedilatildeo
e reforccedilo de estruturas em betatildeo armado Comeccedilando com uma breve introduccedilatildeo e depois
passando para os aspetos teacutecnicos que devem ser tidos em consideraccedilatildeo no projeto de
intervenccedilatildeo numa estruturas de betatildeo armado Descreve-se ainda uma possiacutevel metodologia de
16
intervenccedilatildeo sugerida pelo ACI Committee 364 onde os seguintes itens satildeo abordados breve
caracterizaccedilatildeo do tipo de intervenccedilatildeo verificaccedilatildeo da seguranccedila das estruturas existentes e
paracircmetros principais no dimensionamento de reforccedilo No reforccedilo estrutural eacute fundamental
compreender o mecanismo de transferecircncia de tensotildees Neste capiacutetulo satildeo descritos
minuciosamente cinco mecanismos de transferecircncia de tensotildees de acordo com o boletim nordm162
do CEB
Jaacute no capiacutetulo 6 capiacutetulo apresenta-se 4 exemplos de casos reais de reparaccedilatildeo e reforccedilo
em estruturas de betatildeo armado expondo as patologias o procedimento adotado material
utilizado recomendaccedilotildees dimensionamento etc
As conclusotildees finais acerca de toda a abordagem feita na temaacutetica de reparaccedilotildees e reforccedilo
em estruturas de betatildeo armado assim como a sugestatildeo dos desenvolvimentos futuros
encontram-se no Capitulo 7
A dissertaccedilatildeo termina com as referecircncias bibliograacuteficas que serviram de suporte na
concretizaccedilatildeo da mesma
Na seccedilatildeo de anexo seguindo o ACI 440 e o ACI 318 satildeo descritas consideraccedilotildees gerais
acerca do criteacuterio de dimensionamento de reforccedilo agrave flexatildeo e ao esforccedilo transverso com recurso
a FRPacutes para secccedilotildees retangulares
17 Tiago Pais Boto
2 Normas Regulamentaccedilatildeo e Documentaccedilatildeo teacutecnica
A facilidade de acesso e partilha de informaccedilatildeo teacutecnica eacute cada vez maior e o trabalho
de investigaccedilatildeo cientiacutefica realizado nos uacuteltimos anos conduziu a um vasto leque de informaccedilatildeo
na temaacutetica da reparaccedilatildeoreforccedilo de estruturas de betatildeo armado
Agrave semelhanccedila de um projeto de uma estrutura nova de betatildeo armado a realizaccedilatildeo de um
projeto de reparaccedilatildeo ou reforccedilo em estruturas de betatildeo armado existentes deve ter em
consideraccedilatildeo a regulamentaccedilatildeo nacional coacutedigos europeus em vigor Na falta de
regulamentaccedilatildeo nacional ou em complemento desta deve-se recorrer a regulamentos normas
internacionais ou documentaccedilatildeo teacutecnica de referecircncia emitidos por entidades crediacuteveis
Poreacutem este tipo de recomendaccedilotildees nem sempre eacute seguida na praacutetica conduzindo por
vezes a prejuiacutezos para o projetista e para o dono de obra resultantes da reduccedilatildeo dos padrotildees
de qualidade exigidos De acordo com um artigo do CONREPNET em 2004 ldquoVinte e cinco por
cento dos donos-de-obra estatildeo descontentes com o desempenho dos materiais de reparaccedilatildeo e
proteccedilatildeo no periacuteodo de 5 anos apoacutes a reabilitaccedilatildeo setenta e cinco por cento estatildeo insatisfeitos
no periacuteodo de 10 anosrdquo (CONREPNET 2004)
Realccedila-se a importacircncia da necessidade em avaliar em cada situaccedilatildeo qual eacute a
documentaccedilatildeo teacutecnica adequada pois natildeo existem dois projetos iguais
21 Normas europeias mais relevantes e que devem consultadas na
realizaccedilatildeo de um projeto de reabilitaccedilatildeo estrutural
Eurocoacutedigo 1 - Bases de Projeto e Accedilotildees em Estruturas (CEN 2002)
Eurocoacutedigo 2 - Projeto de Estruturas de Betatildeo (CEN 2004)
Eurocoacutedigo 7 - Projeto Geoteacutecnico (CEN 2004)
Eurocoacutedigo 8 - Parte 1-4 Reforccedilo e Recuperaccedilatildeo de Edifiacutecios (CEN 2004)
Norma EN NP 1504 - Produtos e Sistemas para a Proteccedilatildeo e Reparaccedilatildeo de Estruturas
de Betatildeo
22 Importacircncia da Norma EN NP 1504 em projetos de reforccediloreparaccedilatildeo
Como resultado da lacuna de normas e regulamentaccedilatildeo nesta aacuterea foi criado a Norma
NP EN 1504 pelo Comiteacute Europeu de Normalizaccedilatildeo (CEN) com o tiacutetulo de ldquoProdutos e
sistemas para a proteccedilatildeo reparaccedilatildeo de estruturas de betatildeordquo em meados da deacutecada de 80
apresentando um conjunto de normas alusivas agrave reparaccedilatildeo e proteccedilatildeo de estruturas de
betatildeoCom esta norma o projetista pode em funccedilatildeo das caracteriacutesticas da obra fazer a melhor
opccedilatildeo com abrigo de um documento normativo Desde 1 de Janeiro de 2009 que a Norma NP
EN 1504 estaacute implementada por todos os organismos do CEN Salienta-se que ao tornar esta
norma nacional por cada um dos paiacuteses foram retiras em Dezembro de 2008 todas as normas
que estariam em conflito com esta Esta norma reuacutene toda a informaccedilatildeo sobre produtos e
18
sistemas para a manutenccedilatildeo e proteccedilatildeo reabilitaccedilatildeo e reforccedilo de estruturas de betatildeo (Silva
2008)
Para uma melhor organizaccedilatildeo e consulta a norma encontra-se dividida em dez partes
como descrito na tabela que se segue
Tabela 2-1 Organizaccedilatildeo da Norma EN NP 1504
Nuacutemero do
Documento Descriccedilatildeo
EN 1504- 1 Descreve os termos e definiccedilotildees compreendidos na norma
EN 1504- 2 Fornece especificaccedilotildees para produtossistemas de proteccedilatildeo superficial do betatildeo
EN 1504- 3 Fornece especificaccedilotildees para a reparaccedilatildeo estrutural e natildeo-estrutural
EN 1504- 4 Fornece especificaccedilotildees para colagem estrutural
EN 1504- 5 Fornece especificaccedilotildees para injeccedilatildeo do betatildeo
EN 1504- 6 Fornece especificaccedilotildees para ancoragem de armaduras
EN 1504- 7 Fornece especificaccedilotildees para proteccedilatildeo contra a corrosatildeo das armaduras
EN 1504- 8 Descreve o controlo da qualidade e avaliaccedilatildeo da conformidade das empresas fabricantes
EN 1504- 9 Define os princiacutepios gerais para o uso de produtos e sistemas na reparaccedilatildeo e proteccedilatildeo de betatildeo
EN 1504- 10 Fornece informaccedilatildeo sobre a aplicaccedilatildeo e o controlo da qualidade dos trabalhos
A primeira parte (EN NP1504-1) como referido no quadro anterior remete para os
termos e definiccedilotildees gerais compreendidos na norma Estas definiccedilotildees satildeo entatildeo orientadas para
a classificaccedilatildeo constituiccedilatildeo quiacutemica e definiccedilotildees dos principais produtos abordando tambeacutem
os sistemas para a reparaccedilatildeo proteccedilatildeo manutenccedilatildeo e reforccedilo de estruturas de betatildeo armado
A parte 2 da NP EN 1504 (2006) especifica os sistemas para a proteccedilatildeo superficial do
betatildeo em estruturas novas ou todas as que necessitem de intervenccedilotildees de reparaccedilatildeo eou
reforccedilo Caracteriza e descreve o desempenho de cada um dos sistemas de acordo com os
requisitos miacutenimos definidos pela norma e de acordo os princiacutepios definidos na parte 9
(incluindo aspetos de durabilidade)
A parte 3 da NP EN 1504 (2006) especifica as reparaccedilotildees estruturais e natildeo estruturais
nomeadamente betotildees e argamassas caracterizadas em 4 classes (R4 R3 R2e R1) Estas
classes estatildeo subdivididas em argamassas de reparaccedilatildeo estrutural e natildeo estrutural quer isto
dizer que o projetista tem ou natildeo de considerar as transferecircncias de carga Esta parte enuncia
tambeacutem os requisitos necessaacuterios caracteriacutesticas de desempenho (incluindo aspetos de
durabilidade) dos produtos utilizados em reparaccedilotildees estruturais e natildeo estruturais para prolongar
a vida uacutetil das estruturas
19 Tiago Pais Boto
A parte 4 da NP EN 1504 (2006) especifica sistemas e caracteriacutesticas de desempenho
(incluindo aspetos de durabilidade) para os produtos utilizados na reparaccedilatildeo e reforccedilo de
estruturas de betatildeo atraveacutes de
Colagem atraveacutes de placas exteriores em accedilo compoacutesitos armados com fibras ou outros
materiais que verifiquem os requisitos necessaacuterios
Colagem de componentes betatildeo endurecido sobre betatildeo endurecido geralmente esta
praacutetica eacute efetuada com elementos de betatildeo preacute-fabricado
Utilizaccedilatildeo de uma cola adesiva de junta entre uma superfiacutecie de betatildeo fresco com uma
superfiacutecie de betatildeo endurecido resultando em uma nova estrutura
A parte 5 da NP EN 1504 (2006) especifica sistemas e caracteriacutesticas de desempenho
(incluindo aspetos de durabilidade) para produtos de injeccedilatildeo para tratamento de fendas com
larguras entre 01 e 08mm medido agrave superfiacutecie As caracteriacutesticas de desempenho dividem-se
em 3 classes referidas
Caracteriacutestica de desempenho e requisitos agrave base de poliuretanos e acriacutelicos utilizados
para o enchimento duacutectil de fendas
Caracteriacutestica de desempenho e requisitos agrave base de epoxys polieacutesteres e produtos de
base cimentosa utilizados para o enchimento de fendas com transmissatildeo de forccedilas
Caracteriacutestica de desempenho e requisitos agrave base de poliuretanos e acriacutelicos para
enchimento expansivo das fendas
A parte 6 da NP EN 1504 (2008) especifica sistemas e caracteriacutesticas de desempenho
(incluindo aspetos de durabilidade) e seguranccedila de produtos utilizados na realizaccedilatildeo de
ancoragens para deste modo funcionarem como uma estrutura monoliacutetica seja em estruturas
que necessitem de reparaccedilatildeo ou reforccedilo Esta parte da norma abrange especificaccedilotildees do
Principio 4 (reforccedilo estrutural) - meacutetodo 42 e a parte 9 ldquo ldquoInstalaccedilatildeo de armaduras aderidas em
orifiacutecios preformados ou perfurados no betatildeordquo
A parte 7 da NP EN 1504 (2008) especifica sistemas e caracteriacutesticas de desempenho
(incluindo aspetos de durabilidade) de produtos de proteccedilatildeo contra a corrosatildeo das armaduras
Esta parte refere particularmente dois tipos de revestimento de armaduras
Revestimento ativo para armaduras estes revestimentos contecircm pigmentos
electroquimicamente ativos fornecendo proteccedilatildeo catoacutedica ou entatildeo funcionam apenas
inibidores um exemplo eacute o cimento Portland devido agrave sua elevada alcalinidade
Revestimentos de barreira este tipo de revestimento de base polimeacuterica isola a armadura
da aacutegua envolvente na matriz cimentosa
A parte 8 da NP EN 1504 (2006) especifica ensaios para verificaccedilatildeo de conformidade
rotulagem e marcaccedilatildeo CE dos produtos Menciona tambeacutem que os produtos usados em
reparaccedilatildeo e reforccedilo de estruturas de betatildeo armado tecircm que verificar um requisito de
conformidade designado por 2+ que significa que os produtos precisam de verificar
20
Controlo de produccedilatildeo de faacutebrica (CPF)
Ensaios de tipo iniciais
Inspeccedilatildeo e fiscalizaccedilatildeo contiacutenua e aprovaccedilatildeo do CPF
Fiscalizaccedilatildeo continua avaliaccedilotildees e aprovaccedilotildees do CPF
A parte 9 da NP EN 1504 (2009) especifica meacutetodos e princiacutepios gerais da reparaccedilatildeo
de betatildeo baseados na experiencia e no sucesso de muitos anos No entanto eacute admitida a opccedilatildeo
de utilizaccedilatildeo ou necessidade de novos meacutetodos em certas condiccedilotildees especiacuteficas
Os 11 princiacutepios referidos pela norma estatildeo organizados essencialmente em duas partes
Defeitos do betatildeo devido agrave deterioraccedilatildeo princiacutepio 1 ao 6
Defeitos das armaduras devido agrave deterioraccedilatildeo princiacutepio 7 ao 11
O meacutetodo apresentado pela parte 9 da norma e exemplificado na figura seguinte
representa as quatro fases de reparaccedilatildeo de uma estrutura de betatildeo armado a fase de diagnoacutestico
a fase deliberativa a fase de dimensionamento e a fase de execuccedilatildeo
21 Tiago Pais Boto
Figura 2-1 Etapas de um processo de reparaccedilatildeoreforccedilo (Silva 2008)
A parte 10 da NP EN 1504 (2008) especifica a aplicaccedilatildeo dos produtos e o controlo da
qualidade na execuccedilatildeo dos trabalhos de reparaccedilatildeo e reforccedilo de estruturas de betatildeo armado
Abrange tambeacutem o controlo de seguranccedila sauacutede e manutenccedilatildeo
Esta parte refere alguns ensaios para determinaccedilatildeo das causas das patologias existentes
distribuiacutedos em
Ensaios destrutivos
Ensaios natildeo destrutivos
22
Ensaios quiacutemicos
O controlo da qualidade dos trabalhos executados deve apresentar informaccedilotildees especiacuteficas tais
como
Preparaccedilatildeo da superfiacutecie
Aplicaccedilatildeo dos produtos
Controlo da qualidade e higiene e seguranccedila
23 Os regulamentos publicados em Portugal na aacuterea do projeto estrutural
Regulamento para o emprego do Beacuteton Armado (Dec 4036 de 2831918)
Regulamento do Betatildeo Armado ndash RBA (Dec25948 de 16101935)
Regulamento de Estruturas de Betatildeo Armado ndash REBA (Dec 47723 de 2551967)
Regulamento de Estruturas de Betatildeo Armado e Preacute-Esforccedilado ndash (REBAP Dec 349-c83
de 3071983)
Regulamento de Seguranccedila e Accedilotildees para Estruturas de Edifiacutecios e Pontes ndash (RSA
1983)
24 Por fim aconselha-se consulta da seguinte documentaccedilatildeo que apresenta
recomendaccedilotildees relevantes para na realizaccedilatildeo de um projeto de
reabilitaccedilatildeo estrutural
Boletim de informaccedilatildeo nordm 162 (1983) ndash ldquoAssessment of Concrete Structures and Design
Procedures for Upgrading (Redesign)rdquo [13] Comiteacute Euro-Internacional do Betatildeo
(CEB)
Boletim de informaccedilatildeo nordm14 ndash ldquoExternally bonded FRP reinforcement for RC
structuresrdquo
Technical report October 2001 [14] Emitido pela Federaccedilatildeo Internacional do Betatildeo
(FIB)
Boletim de informaccedilatildeo nordm18 ndash ldquoManagement maintenance and strengthening of
concrete structuresrdquo Technical report April 2001 Emitido pela FIB
ldquoGuidelines for the design and construction of externally FRP systems for
strengthening concrete sctruturesrdquo ACI Comiteacute 440 Sub-Comiteacute 440F Emitido pelo
Instituto Americano do Betatildeo (ACI ndash American Concrete Institute)
Manual Nordm 4 ndash ldquoStrengthening Reinforced Concrete Structures with Externally-Bonded
Fibre Reinforced Polymers (FRPs)rdquo Emitido pelo ldquoIntelligent Sensing for Innovative
Structures Canada Research Networkrdquo (ISIS Canada)
CANCSA-S806-02 (R2007) F - ldquoDesign and Construction of Building Components
with Fibre - Reinforced Polymersrdquo Emitido pela ldquoCanadian Standards Associationrdquo
(CSA)
23 Tiago Pais Boto
JCI TC952 1998 ldquoContinuous fiber reinforced concreterdquo Emitido pelo Instituto
Japonecircs do Betatildeo (JCI ndash Japan Concrete Institute)
ldquoPractical Guideline for Investigation Repair and Strengthening of Cracked Concrete
Structuresrdquo 2003 Emitido pelo JCI
ldquoDesign guidelines of FRP reinforced concrete building sctruturesrdquo 1993 Emitido
pelo ldquoBuilding Research Instituterdquo (BRI) pertencente aoMinisteacuterio da Construccedilatildeo
Japonecircs
International Building Code (IBC) Chapter 34 ldquoExisting building allowancesrdquo
Emitido por International code council 2009
SIA 462 Pre-Standard SIA 462 Assessment of the Structural Safety of Existing
Structures Swiss Society of Engineers and Architects Zurich Switzerland 1994
SIA 269 Swiss Standard SIA 269 Existing Structures ndashBasis for Examination and
Interventions Swiss Society of Engineers and Architects Zurich Switzerland 2011
ASCE 41-06 2006 Seismic Rehabilitation of Existing Buildings American Society of
Civil Engineers Reston Virginia
ACI 437R -03 ldquoStrength Evaluation of Existing Concrete Buildingsrdquo American
Concrete Institute 2003
Joint Committee on Structural Safety (JCSS) Report 032 Probabilistic Assessment of
Existing Structures 2001
ldquoGuide for the design and construction of externally bonded FRP systems for
strengthening existing sctruturesrdquo 2004 Emitido pelo CNR (Consiglio Nazionale
delle Ricerche)
Fichas teacutecnicas dos produtores de FRP tais como SampP SIKA MBT etc
24
25 Tiago Pais Boto
3 Avaliaccedilatildeo e diagnoacutestico do estado de conservaccedilatildeo das estruturas
de betatildeo armado
31 Introduccedilatildeo
Antes de realizar uma intervenccedilatildeo numa estrutura de betatildeo armado com o objetivo de
reforccedilar ou de reparar eacute essencial proceder a uma inspeccedilatildeo direcionada e minuciosa para
detetar todas as anomalias que satildeo necessaacuterias de ser corrigidas para garantir a seguranccedila e
estabilidade da estrutura
Como em geral a maioria dos ensaios satildeo monetariamente caros e a sua realizaccedilatildeo pode
afetar eou danificar a construccedilatildeo estes deveratildeo ser previamente delineados nomeadamente
quanto ao nuacutemero e locais de realizaccedilatildeo
Os ensaios podem ser definidos em ensaios natildeo-destrutivos (NDT) ou ensaios
destrutivos Os natildeo-destrutivos satildeo claramente preferenciais para as construccedilotildees devido agrave baixa
intrusatildeo que conferem agrave estrutura
Sempre que possiacutevel as inspeccedilotildees devem obedecer a procedimentos normalizados e a
criteacuterios teacutecnicos adequados ao tipo de estrutura tipo de elemento a inspecionar A inspeccedilatildeo
deve tambeacutem ser exequiacutevel e eficaz de modo a produzir informaccedilatildeo uacutetil e consistente para que
toda a equipa multidisciplinar envolvida seja capaz de assimilar e compreender com clareza
32 Metodologia de inspeccedilatildeo
A seguir apresentam-se as principais etapas genericamente abrangidas numa inspeccedilatildeo Estas
etapas definem de certa a forma uma metodologia a adotar
Consulta recolha e anaacutelise de elementos escritos e desenhados dos projetos anteriores
elementos alusivos a inspeccedilotildees anteriores informaccedilatildeo acerca do meio ambiente Eacute
tambeacutem fundamental a realizaccedilatildeo de um inqueacuterito direcionado aos responsaacuteveis pela
manutenccedilatildeo das estruturas
Preparaccedilatildeo da inspeccedilatildeo isso passa por uma visita preacutevia ao local para identificaccedilatildeo das
construccedilotildees e dos elementos a avaliar e identificaccedilatildeo do programa funcional dos
diversos espaccedilos
Preparaccedilatildeo das fichas de inspeccedilatildeo ou do software previsto para anotaccedilatildeo de toda a
informaccedilatildeo a registar
26
Verificaccedilatildeo de todas as ferramentas e equipamentos necessaacuterios para o dia da inspeccedilatildeo
providenciando os meios de apoio agrave inspeccedilatildeo tais como veiacuteculos de inspeccedilatildeo especial
ou ateacute mesmo autorizaccedilotildees permissotildees municipais
O processo de diagnoacutestico passa por
1) Inspeccedilatildeo visual distinguindo os mecanismos fiacutesicos e quiacutemicos envolvidos
2) Inspeccedilatildeo detalhada de maneira que se compreenda a relaccedilatildeo causaefeito
3) Conhecimento acerca do comportamento dos materiais e teacutecnicas de
construccedilatildeo utilizadas
4) Realizaccedilatildeo de ensaios in situ destrutivos e natildeo destrutivos
5) Recolha se possiacutevel de amostras e carotes para ensaios laboratoriais
6) Anaacutelise de resultados consideraccedilotildees finais e elaboraccedilatildeo de relatoacuterio
33 Ensaios in situ e Ensaios laboratoriais
331 Anaacutelise e monitorizaccedilatildeo de vibraccedilotildees em estruturas
Para uma avaliaccedilatildeo da capacidade de resistecircncia em estruturas de betatildeo armado eacute
fundamental avaliar o comportamento dinacircmico para que desta forma se possam selecionar
medidas de reparaccedilatildeo ou reforccedilo Os dados podem referentes agraves solicitaccedilotildees dinacircmicas a que a
estrutura estaacute constantemente sujeita da envolvente ou a partir da aplicaccedilatildeo de vibraccedilotildees
impostas
3311 Equipamento
Aceleroacutemetros de alta sensibilidade com preacute amplificador incorporado A gama de
frequecircncias de mediccedilatildeo normalmente estaacute compreendida entre 01 Hz a 1KHz e
sensiacuteveis a aceleraccedilotildees da ordem de 005 mms-2
Um computador portaacutetil com software especiacutefico
Cabos de ligaccedilatildeo
Caixas de ligaccedilatildeo dos sensores
3312 Metodologia
Os sinais dos transdutores satildeo introduzidos num PC dotado de software adequado que
executa o processamento de dados e fornece a informaccedilatildeo relevante sobre as vibraccedilotildees da
construccedilatildeo
- Intensidade das vibraccedilotildees
- Valores maacuteximos da aceleraccedilatildeo velocidade ou deslocamento nos pontos analisados
27 Tiago Pais Boto
- Frequecircncias dominantes nos sinais das vibraccedilotildees
- Representaccedilatildeo graacutefica dos sinais de aceleraccedilatildeo velocidade ou deslocamentos medidos ao
longo do tempo
- Verificaccedilatildeo automaacutetica e alarme se forem excedidos os valores limites preacute-estabelecidos
Figura 3-1 Esquema do equipamento para registo de vibraccedilotildees (oz diagnostico2015)
332 Ensaios de ultrassons em betatildeo
Os ensaios ultrassoacutenicos resume-se na determinaccedilatildeo da velocidade de propagaccedilatildeo dum
impulso ultrassoacutenico entre dois pontos de mediccedilatildeo tendo em vista adquirir informaccedilotildees sobre
Caracteriacutesticas mecacircnicas do betatildeo nomeadamente o seu moacutedulo de elasticidade
Homogeneidade
Presenccedila de fendas vazios ou outras descontinuidades
O impulso ultrassoacutenico eacute gerado num ponto do elemento em estudo atraveacutes de um
transdutor emissor a partir dum sinal eleacutetrico Apoacutes atravessar o betatildeo o sinal ultrassoacutenico eacute
captado por um outro transdutor-recetor colocado num outro ponto que o transforma
novamente em sinal eleacutetrico O tempo gasto no percurso eacute medido na unidade de medida central
sendo assim possiacutevel calcular a velocidade de propagaccedilatildeo
28
A correlaccedilatildeo existente entre a velocidade de propagaccedilatildeo do impulso ultrassoacutenico no
betatildeo (V) e o seu moacutedulo de elasticidade (E) permite ter uma ideia da classe a que pertence o
betatildeo ensaiado (Viacutetor Coias ldquoInspeccedilotildees e Ensaios na reabilitaccedilatildeo de edifiacuteciosrdquo 2006)
3321 Equipamento
O equipamento eacute geralmente composto por uma unidade central onde alberga o
gerador de impulsos eleacutetricos o circuito de leitura e os dois transdutores Para calibraccedilatildeo do
equipamento utiliza-se um invar (barra padratildeo)
Figura 3-2 Equipamento para ensaios de ultrassons no betatildeo (ATCP Physical Engineering)
3322 Metodologia
Existem trecircs meacutetodos possiacuteveis para a realizaccedilatildeo deste tipo de ensaios
Direto
Semidirecto
Indireto
Figura 3-3Ilustraccedilatildeo das trecircs metodologias para realizaccedilatildeo de ensaios ultrassons (ATCP
Physical Engineering)
29 Tiago Pais Boto
Os meacutetodos diretos e semidirecto tecircm como finalidade a avaliaccedilatildeo das caracteriacutesticas
mecacircnicas a homogeneidade e a deteccedilatildeo de descontinuidades no betatildeo O meacutetodo semidirecto
aplica-se apenas na impossibilidade de colocaccedilatildeo de transdutores segundo o meacutetodo direto
O meacutetodo indireto aplica-se fundamentalmente na determinaccedilatildeo da profundidade de
fendas
Para melhorar a transmissatildeo acuacutestica eacute aconselhaacutevel a utilizaccedilatildeo de uma massa de
contato entre os tradutores e a superfiacutecie do betatildeo Aconselha-se tambeacutem que esses pontos de
contato sejam efetuados em superfiacutecies lisas
Considerando-se que o resultado do teste pelo meacutetodo indireto eacute menos preciso
recomenda-se comparar esses resultados com os resultados do teste pelo meacutetodo direto
Meacutetodo direto 119881119901 (119898119898
120583119904) =
119889119894119904119905119886119899119888119894119886 (119898119898)
119905119890119898119901119900 119889119890 119901119903119900119901119886119892119886ccedilatilde119900 (120583119904)lowast 105 (31)
Meacutetodo indireto 119881119894 (119898119898
120583119904) =
119889119894119904119905119886119899119888119894119886 (119898119898)
119905119890119898119901119900 119889119890 119901119903119900119901119886119892119886ccedilatilde119900 (120583119904) (32)
119881119889 = 105 lowast 119881119894 (33)
Onde
Vd = velocidade do som pelo meacutetodo direto
Vi = velocidade do som pelo meacutetodo indireto
Vp= velocidade ultrassoacutenica (Kms)
Para obter a resistecircncia do betatildeo satildeo apresentadas vaacuterias expressotildees deduzidas por diversos
autores como por exemplo a expressatildeo seguinte referida na Japanese Society of Construction
119865119888 = 215 lowast 119881119901 minus 620 (34)
Onde
119865119888= Resistecircncia do betatildeo agrave compressatildeo (MPa)
30
Tabela 3-1 Qualidade do betatildeo em funccedilatildeo da velocidade de propagaccedilatildeo dos ultrassons
(Japanese Society of Construction)
Velocidade (ms) Qualidade do betatildeo
gt4500 Excelente
3500 a 4500 Bom
3000 a 3500 Regular
2000 a 3000 Mediacuteocre
lt2000 Mau
O ensaio deve ser realizado segundo as normas de referecircncia
BS 1881-2031986 ldquoRecommendations for measurement of velocity of ultrasonic pulses
in concreterdquo
ASTM C597-09 ldquoStandard test method for pulse velocity through concreterdquo
333 Deteccedilatildeo de armaduras com recurso do pacoacutemetro
Os ensaios realizados com recurso a um pacoacutemetro aleacutem de permitirem medir o
recobrimento tambeacutem satildeo utilizados para deteccedilatildeo posicionamento dimensatildeo e direccedilatildeo das
armaduras em estruturas de betatildeo armado ou betatildeo preacute-esforccedilado A deteccedilatildeo de cabos de preacute-
esforccedilo apresenta algumas limitaccedilotildees devido agraves caracteriacutesticas proacuteprias dos elementos de preacute-
esforccedilo e agraves capacidades do equipamento (Viacutetor Coias ldquoInspeccedilotildees e Ensaios na reabilitaccedilatildeo de
edifiacuteciosrdquo 2006)
3331 Equipamento
O pacoacutemetro eacute um aparelho portaacutetil composto pela unidade de leitura por dois detetores
e por dois espaccediladores O alcance de mediccedilatildeo depende do diacircmetro do varatildeo e do tamanho do
detetor podendo ir ateacute 360 mm com uma precisatildeo de aproximadamente 2 mm ou 5 ateacute 75 por
cento do alcance O ajuste do zero eacute automaacutetico bastando para tal afastar o elemento detetor de
elementos metaacutelicos O meacutetodo de deteccedilatildeo de armaduras eacute auxiliado por um sistema aacuteudio
variaacutevel com a distacircncia agraves armaduras
31 Tiago Pais Boto
Figura 3-4 Pacoacutemetro (geotechpedia 2012)
3332 Metodologia
Apoacutes a calibragem do aparelho e caso se tenha acesso ao projeto seleciona-se a
dimensatildeo dos varotildees de accedilo e o recobrimento se pretende controlar Se natildeo tivermos informaccedilatildeo
acerca do tipo de armadura que estamos a tentar identificar poderaacute ser vantajoso nesta fase
remover o recobrimento da armadura num local onde natildeo seja muito inconveniente a fim de
acertar a calibraccedilatildeo e eventualmente identificar o tipo de armadura
O recobrimento eacute medido usando a face normal de trabalho do elemento detetor grande
Tendo-se identificado a face normal de trabalho do elemento detetor pode-se explorar a
superfiacutecie do elemento a inspecionar A identificaccedilatildeo da posiccedilatildeo dos varotildees quando o som
emitido for alto e agudo
Para determinar a direccedilatildeo da armadura move-se e roda-se o elemento detetor no sentido
de aumentar o sinal sonoro Quando o elemento detetor estiver cuidadosamente posicionado
dessa maneira o eixo do varatildeo estaraacute paralelo com o eixo longitudinal do elemento detetor O
recobrimento em miliacutemetros poderaacute ser observado na parte esquerda do visor O
microprocessador do aparelho determina automaacutetica o diacircmetro dos varotildees a partir de duas
leituras no mesmo local utilizando um espaccedilador apropriado
O elemento detetor pequeno deve ser usado quando se estaacute na presenccedila de malha soldada
ou de varotildees proacuteximos ou entatildeo quando o elemento detetor grande for incapaz de fornecer
uma discriminaccedilatildeo mais pormenorizada da zona a sondar
Este equipamento fornece boa capacidade de resoluccedilatildeo para desenhar
pormenorizadamente as armaduras que se encontram mais proacuteximas Para uma faacutecil perceccedilatildeo
da disposiccedilatildeo das armaduras nos elementos de betatildeo armado a superfiacutecie do elemento a sondar
vai sendo marcada agrave medida que vatildeo sendo detetadas armaduras
O ensaio deve seguir as recomendaccedilotildees da norma de referecircncia Norma BS 1881-204 1988
Testing concrete ldquoRecommendations on the use of electromagnetic cover metersrdquo
32
334 Deteccedilatildeo de corrosatildeo em armaduras por mediccedilatildeo dos potenciais eleacutetricos
A corrosatildeo das armaduras pode ser avaliada atraveacutes da mediccedilatildeo dos potenciais eleacutetricos
aplicados na superfiacutecie do betatildeo relativamente a um eleacutetrodo de referecircncia Este tipo de ensaios
permite localizar as aacutereas onde a corrosatildeo estaacute presente ou prestes a verificar-se antes de os
efeitos se tornarem visiacuteveis
Esta teacutecnica permite localizar as aacutereas onde a estrutura de betatildeo armado precisa de ser
reparada ou protegida e atraveacutes da sua aplicaccedilatildeo repetida pode ser usada para minimizar assim
os seus custos de manutenccedilatildeo
3341 Equipamento
O equipamento eacute composto por
Ceacutelula de mediccedilatildeo em cloreto de prata (AgCl)
Medidor com ligaccedilatildeo que permite leituras digitais em unidades de tensatildeo (volt) ou
resistecircncia (ohm)
Recipientes com liacutequido para reabastecer a ceacutelula de mediccedilatildeo
Cabo de ligaccedilatildeo
Brocas diamantadas de 10 e 18 mm de diacircmetro
Martelo e escopro
Alicate de aperto
Bico para contacto com armadura e chave de Allen
Cabo de ligaccedilatildeo
Extensatildeo telescoacutepica para fixaccedilatildeo da ceacutelula de mediccedilatildeo
Berbequim com percussatildeo
Balde e esponja
3342 Metodologia
Apoacutes a escolha de uma aacuterea em funccedilatildeo do estado aparente do betatildeo definem-se zonas
de leitura da aacuterea a estudar e define-se o nuacutemero de leituras a realizar em funccedilatildeo da degradaccedilatildeo
aparente do betatildeo Procede-se agrave limpeza com uma escova de accedilo de um varatildeo da armadura
previamente localizado com o detetor de armaduras Fixa-se o eleacutetrodo secundaacuterio atraveacutes do
alicate de aperto ao varatildeo da armadura e liga-se o eleacutetrodo ao voltiacutemetro atraveacutes do cabo
fornecido Procede-se agrave molhagem das superfiacutecies vatildeo onde seratildeo efetuadas as leituras de modo
a humedecer em profundidade o betatildeo a estudar Coloca-se o eleacutetrodo primaacuterio sucessivamente
em cada ponto de leitura medindo-se no voltiacutemetro do equipamento o potencial eleacutetrico
33 Tiago Pais Boto
Durante a realizaccedilatildeo de todas as mediccedilotildees o operador deve assegurar-se que a esponja do topo
do eleacutetrodo primaacuterio se encontra devidamente humedecida
Tabela 3-2Risco de corrosatildeo ativa em funccedilatildeo do niacutevel de potencial
Niacutevel de Potencial (mV) Risco de corrosatildeo ativa ()
-260 a -410 Ateacute 95
-110 a -260 Incerto
gt-100 Ateacute 5
Esta metodologia estaacute descrita em Norma ASTM C 876-91 (R1999) Standard Test Method
for Half-Cell Potentials of Uncoated Reinforcing Steel in concrete
335 Determinaccedilatildeo do teor de cloretos no betatildeo
A determinaccedilatildeo do teor de cloretos no betatildeo consiste precisamente em determinar o
teor soluacutevel em aacutecido de cloretos existentes no betatildeo Em traccedilos gerais uma amostra de poacute de
betatildeo a ensaiar eacute dissolvida numa soluccedilatildeo aacutecida normalizada para que os iotildees de cloreto reajam
com o aacutecido Um eleacutetrodo dotado de um sensor de temperatura eacute introduzido na soluccedilatildeo
medindo a reaccedilatildeo eletroquiacutemica A tensatildeo gerada pela concentraccedilatildeo de iotildees afeta
simultaneamente a temperatura da soluccedilatildeo a qual eacute medida pelo aparelho eletroacutenico Este
aparelho apresenta instantemente a percentagem de iotildees num mostrador (Viacutetor Coias
ldquoInspeccedilotildees e Ensaios na reabilitaccedilatildeo de edifiacuteciosrdquo 2006)
3351 Equipamento
O equipamento utilizado eacute composto por
Eleacutetrodo com sensor de temperatura montado exteriormente
Cabos e ligaccedilotildees
Aparelho eletroacutenico de leitura com circuitos compensadores da temperatura e
microprocessador para conversatildeo direta em percentagens de cloretos
Embalagens contendo soluccedilotildees aacutecidas com coloraccedilatildeo diferente para calibraccedilatildeo do
eleacutetrodo
Balanccedila para pesar as amostras
Embalagens contendo a soluccedilatildeo aacutecida onde se vai misturar cada amostra
Garrafa com agente de molhagem do eleacutetrodo
34
Concha para recolha do poacute e soprador para amostragem
Alicate de fixaccedilatildeo broca buchas chave de bocas e chave de fendas
Detetor de armaduras
A calibragem eacute feita antes de cada ensaio utilizando duas soluccedilotildees padratildeo
Figura 3-5 Equipamento para mediccedilatildeo do teor de cloretos in situ (oz diagnostico 2015)
3352 Metodologia
Haacute que localizar previamente a posiccedilatildeo das armaduras com um detetor de armaduras
Selecionado o local de ensaio preferencialmente onde a posiccedilatildeo das armaduras se encontra
mais exteriormente do elemento estrutural em estudo Em seguida posiciona-se a concha de
recolha do poacute fixando-a com o alicate de fixaccedilatildeo atraveacutes de uma bucha de fixaccedilatildeo Depois
fazem-se trecircs furos no betatildeo a ensaiar agrave profundidade a que se pretende determinar o teor em
cloretos de modo a recolher cerca de 20 g de poacute que devem guardados num saco de plaacutestico
hermeticamente fechado Se se pretender um perfil do teor de cloretos haacute que furar e recolher
o poacute em menos trecircs niacuteveis de profundidade (Viacutetor Coias 2006)
Perto da superfiacutecie
Ao niacutevel das armaduras
A uma distacircncia de 2 ou 3 cm abaixo das armaduras
Uma amostragem de 3 g retirada do poacute extraiacutedo eacute dissolvida em 20 ml de uma soluccedilatildeo
aacutecida Coloca-se o eleacutetrodo jaacute calibrado na garrafa de ensaio e lecirc-se o teor de cloretos que seraacute
automaticamente indicado no mostrador do aparelho A leitura pode ser obtida em percentagem
ou PPM (partes por milhatildeo) consoante a funccedilatildeo selecionada
O ensaio deve seguir as recomendaccedilotildees das normas de referecircncia
35 Tiago Pais Boto
Norma BS 1881-6 1971 Methods of testing concrete Analysis of hardened concrete
Norma AASHTO T260‑84 Standard Method of Test for Sampling and testing for
chloride ion in concrete and concrete raw materials
336 Ensaio de aderecircncia por traccedilatildeo (pull-off)
Os ensaios de aderecircncia por traccedilatildeo direta pull-off satildeo fundamentais para o ecircxito de trabalhos
de reparaccedilatildeo e reforccedilo em estruturas de betatildeo armado pois a garantia de uma boa aderecircncia
entre os materiais existentes e os materiais novos eacute fundamental (Viacutetor Coias ldquoInspeccedilotildees e
Ensaios na reabilitaccedilatildeo de edifiacuteciosrdquo 2006) Este tipo de ensaio consiste na aplicaccedilatildeo de uma
forccedila de traccedilatildeo exercida manualmente atraveacutes de um aparelho concebido para esse fim A
traccedilatildeo eacute transmitida axialmente atraveacutes de uma peccedila metaacutelica colada previamente ao provete
O aumento gradual da forccedila pode ser observado diretamente numa escala (MPa) A forccedila
maacutexima eacute registada assim que se daacute o arrancamento do provete na secccedilatildeo mais fraacutegil (Viacutetor
Coias ldquoInspeccedilotildees e Ensaios na reabilitaccedilatildeo de edifiacuteciosrdquo 2006)
Analisando o provete pode-se observar se a secccedilatildeo de rotura pertence a um dos
materiais ou se por outro lado estaacute contida na superfiacutecie de ligaccedilatildeo entre os materiais Dada a
sua grande simplicidade este ensaio pode ser executado na proacutepria estrutura traduzindo melhor
as condiccedilotildees reais existentes
3361 Equipamento
Carotadora portaacutetil
Coroa diamantada
Caixa diferencial
Aparelho mecacircnico de aderecircncia
Equipamento de arrancamento com pastilhas metaacutelicas
Detetor de armaduras
Cola epoxiacutedica
Extensatildeo monofaacutesica
Mangueira para aacutegua
36
Figura 3-6 Esquematizaccedilatildeo do ensaio de aderecircncia por traccedilatildeo pull-off (oz diagnostico 2015)
3362 Metodologia
Com o auxiacutelio de uma carotadora executa-se um entalhe circular com cerca de 4 cm de
diacircmetro perpendicular agrave superfiacutecie do material A profundidade deve ser suficiente para que
ultrapasse o plano de ligaccedilatildeo dos materiais atingindo assim o substrato do betatildeo A superfiacutecie
eacute entatildeo regularizada com o auxiacutelio de uma grossa a poeira deve ser retirada com acetona
Procede-se agrave colagem da peccedila metaacutelica (pastilha) ao provete a de betatildeo com uma cola epoxiacutedica
exercendo uma pressatildeo moderada durante alguns minutos conforme mencionado nas normas
de referecircncia (Viacutetor Coias 2006)
Apoacutes uma hora pode-se entatildeo colocar o aparelho de ensaio de modo que este acople a
peccedila metaacutelica coloca-se o indicador a zero e inicia-se o ensaio propriamente dito
O ensaio deve seguir as recomendaccedilotildees das normas de referecircncia
Norma BS 1881-207 1992 Testing concrete Recommendations for the assessment of
concrete strength by near-to-surface test
Norma ASTM D4541-95 Stand Test Method for Pull-Off Strength
337 Resistecircncia aacute compressatildeo com recurso ao escleroacutemetro do tipo Schmidt
O ensaio com o escleroacutemetro permite obter de forma simples e natildeo destrutiva a
resistecircncia agrave compressatildeo de elementos de betatildeo Sendo um ensaio baseado na resistecircncia
37 Tiago Pais Boto
superficial os valores obtidos satildeo apenas representativos de uma camada ateacute 5 cm de
profundidade Contudo o ensaio eacute uacutetil para avaliar a homogeneidade do betatildeo verificar se
existe um determinado niacutevel miacutenimo de resistecircncia e decidir sobre a necessidade de fazer
ensaios mais completos A tensatildeo de rotura agrave compressatildeo referente a provetes cuacutebicos ou
ciliacutendricos pode ser estimada com base numa correlaccedilatildeo com o iacutendice escleromeacutetrico
3371 Equipamento
O equipamento utilizado eacute denominado de escleroacutemetro do tipo Schmidt Quando se
pressiona o veio de compressatildeo do escleroacutemetro contra a superfiacutecie de betatildeo a ensaiar
comprime-se uma mola existente no interior do aparelho Quando o veio atinge o fim do seu
curso eacute libertada instantaneamente uma massa que choca com a sua extremidade interior O
choque eacute transmitido agrave superfiacutecie a ensaiar a qual reage provocando um ressalto O mesmo
veio transmite esse ressalto agrave massa moacutevel que ao deslocar-se faz mover um ponteiro visiacutevel
no exterior do invoacutelucro do aparelho e regista o ponto maacuteximo do ressalto da massa Quanto
mais dura e compacta for a superfiacutecie do betatildeo maior seraacute o ressalto
O valor de referecircncia obtido atraveacutes da escala do aparelho iacutendice escleromeacutetrico
permite avaliar o valor de resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo tendo em conta o acircngulo entre o
eixo longitudinal do escleroacutemetro e a superfiacutecie ensaiada (Viacutetor Coias 2006)
Figura 3-7 Escleroacutemetro de Schmidt (Nabrande Wikipedia 2015)
O ensaio deve seguir as recomendaccedilotildees das normas de referecircncia
BS 1881 parte 202
ASTM C 505-85
38
3372 Registo e anaacutelise de dados
A mediccedilatildeo num determinado local deve corresponder 5 ou 10 leituras O registo de
dados deve ser efetuado num impresso proacuteprio incluindo
Identificaccedilatildeo da obra
Nome do operador
Data
Localizaccedilatildeo da aacuterea ensaiada na estrutura
Acircngulo do escleroacutemetro com a horizontal
Descriccedilatildeo da aacuterea ensaiada
Descriccedilatildeo do betatildeo
A resistecircncia de caacutelculo
Idade e condiccedilotildees de cura
Observaccedilotildees do aspeto da superfiacutecie do betatildeo
Zonas em que o ensaio natildeo teve validade
Nuacutemero de seacuterie do escleroacutemetro utilizado ou a sua identificaccedilatildeo simplificada
O tratamento dos dados depende do fim a que destina a informaccedilatildeo final podendo-se
registar apenas os valores meacutedios da tensatildeo de rotura agrave compressatildeo do betatildeo referente a provetes
cuacutebicos os ciliacutendricos incluindo os valores meacutedios de dispersatildeo Ou entatildeo pode-se tambeacutem
estimar os valores caracteriacutesticos da tensatildeo de rotura
338 Avaliaccedilatildeo da profundidade de carbonataccedilatildeo com indicador de fenolftaleiacutena
Este ensaio eacute de execuccedilatildeo simples A escolha adequada do local onde seraacute feita a anaacutelise
eacute fundamental sobretudo quando se trata de edifiacutecios de elevado valor patrimonial
Geralmente a carbonataccedilatildeo progride com a frente paralela agrave superfiacutecie a frente de
carbonataccedilatildeo quando atravessa o recobrimento das armaduras o accedilo despassiva iniciando o
processo de corrosatildeo das armaduras originando uma perda de resistecircncia e comprometendo a
durabilidade do betatildeo (Viacutetor Coias 2006) Conhecendo a posiccedilatildeo da frente de carbonataccedilatildeo eacute
possiacutevel estimar a extensatildeo das zonas a reparar
3381 Equipamento
Fazem parte do equipamento
Berbequim com percussatildeo
Martelo e escopro
Aspersor
Reacutegua graduada em miliacutemetros
Soluccedilatildeo alcooacutelica de fenolftaleiacutena a 01 por cento
Detetor de armaduras
39 Tiago Pais Boto
3382 Metodologia
Os pontos de mediccedilatildeo devem ser criteriosamente selecionados de forma a poderem-se
comparar diferentes mediccedilotildees Esta seleccedilatildeo deve ter tambeacutem em conta o tipo de controlo que
se pretende fazer e o grau de rigor pretendido Nomeadamente os elementos estruturais com as
superfiacutecies expostas aos agentes ambientais devem ser objeto de um maior nuacutemero de mediccedilotildees
A seleccedilatildeo exata do ponto de mediccedilatildeo deveraacute ter em conta a posiccedilatildeo das armaduras que devem
ser localizadas previamente com um detetor de armaduras a fim de natildeo serem danificadas
Os pontos selecionados devem ser previamente identificados e localizados numa planta
da estrutura
A profundidade dos furos ou cavidades seraacute superior em pelo menos 1 cm ao
recobrimento medido com o detetor de armaduras A limpeza correta do furo eacute essencial para a
fiabilidade dos resultados que deixaratildeo de ter validade se existirem resiacuteduos de poacute nas zonas
interiores natildeo carbonatadas
Utilizando um aspersor com a soluccedilatildeo alcooacutelica de fenolftaleiacutena molham-se a
superfiacutecies internas do furo do ensaio e observa-se a sua coloraccedilatildeo rosada sendo possiacutevel medir
a profundidade da frente de carbonataccedilatildeo na transiccedilatildeo de uma zona para a outra (Viacutetor Coias
2006)
O ensaio deve seguir as recomendaccedilotildees da norma de referecircncia RILEM CPC ndash 18 e E391 ndash
LNEC
Figura 3-8 Reaccedilatildeo da fenolftaleiacutena numa carote de betatildeo (oz diagnostico 2015)
40
339 Observaccedilatildeo boroscoacutepica de cavidades e fendas
O diagnoacutestico de patologias das estruturas e dos materiais bem como o seu
levantamento satildeo em muitos casos facilitados pela possibilidade de inspecionar o interior de
cavidades e fendas de pequenas dimensotildees existentes nesses materiais ou elementos estruturais
A boroscopia eacute uma teacutecnica baseada na utilizaccedilatildeo de um instrumento oacutetico o boroscoacutepio e
constitui uma forma muito pouco intrusiva de efetuar tais observaccedilotildees
3391 Equipamento
Na sua versatildeo mais simples o boroscoacutepio consiste numa haste delgada dotada numa
das extremidades de um ocular e na outra duma objetiva e um prisma A fim de permitir a
iluminaccedilatildeo da cavidade a observar um segundo sistema oacutetico montado no interior da mesma
haste conduz um feixe luminoso intenso que eacute dirigido para o campo observado (Viacutetor Coias
2006) A haste pode ser ligeiramente inclinada em relaccedilatildeo agrave vertical e rodada a toda a volta o
que aliado ao grande acircngulo do sistema oacutetico montado na sua extremidade possibilita uma
observaccedilatildeo com poucos acircngulos mortos
Aleacutem da observaccedilatildeo direta a ocular pode permitir atraveacutes de adaptadores apropriados
montar uma maacutequina fotograacutefica de 35 mm ou uma cacircmara de viacutedeo possibilitando o registo
de imagens do campo observado
Figura 3-9 Esquematizaccedilatildeo de um boroscoacutepio (oz diagnostico 2015)
41 Tiago Pais Boto
3392 Metodologia
Uma vez selecionados os pontos de observaccedilatildeo torna-se necessaacuterio a menos que se
trate de fendas suficientemente largas executar um ou mais furos com cerca de 10 mm de
diacircmetro Depois de montado o sistema e feita a ligaccedilatildeo agrave fonte de iluminaccedilatildeo a haste de
observaccedilatildeo eacute introduzida no orifiacutecio observando-se visualmente o seu interior
3310 Mediccedilatildeo de deslocamentos em juntas e fendas com o alongacircmetro
As construccedilotildees apresentam com frequecircncia fissuras ou fendas resultantes de
deformaccedilotildees ocasionadas por variadas causas como sejam por exemplo assentamentos
diferenciais variaccedilotildees de temperatura alteraccedilatildeo das solicitaccedilotildees ou das propriedades
mecacircnicas dos materiais execuccedilatildeo de obras subterracircneas na vizinhanccedila de construccedilotildees
existentes etc Sendo aquelas fissuras ou fendas manifestaccedilotildees do comportamento estrutural
haacute normalmente interesse em acompanhar a variaccedilatildeo da sua abertura ao longo do tempo em
diversos pontos do seu desenvolvimento (Viacutetor Coias 2006)
O alongacircmetro eacute um dispositivo mecacircnico que se utiliza para medir com precisatildeo
pequenos deslocamentos em juntas e fissuras
33101 Equipamento
O alongacircmetro mecacircnico tem uma base que pode medir 200 mm mas haacute outras medidas
e eacute utilizado para medir as distacircncias entre os pontos definidos por cada par de bases circulares
metaacutelicas com um diacircmetro de 5 mm Usa-se um invar para corrigir os valores lidos devido agrave
influecircncia tanto de variaccedilotildees de temperatura no aparelho como de esforccedilos a que este possa ser
submetido durante a sua utilizaccedilatildeo
Figura 3-10Alongacircmetro mecacircnico (oz diagnostico 2015)
42
33102 Metodologia
Apoacutes seleccedilatildeo e marcaccedilatildeo dos locais onde seratildeo realizadas as mediccedilotildees satildeo previamente
colocados simetricamente pares de bases metaacutelicas especialmente concebidas com 5 mm de
diacircmetro coladas ao elemento em estudo A anaacutelise das leituras ao longo do tempo permite ter
uma ideia da tendecircncia do movimento agravamento estabilizaccedilatildeo recuperaccedilatildeo ou uma
variaccedilatildeo ciacuteclica Esta base de dados permitiraacute eventualmente ajudar a estabelecer relaccedilotildees de
causa-efeito com as accedilotildees a que a construccedilatildeo estaacute sujeita
3311 Determinaccedilatildeo da resistecircncia de betotildees a partir de provetes ciliacutendricos
Sendo este tambeacutem um ensaio semi-destrutivo ou mesmo destrutivo torna-se necessaacuterio
a escolha criteriosa dos locais para recolha dos provetes O ensaio consiste genericamente na
determinaccedilatildeo da resistecircncia atual dos betotildees atraveacutes do ensaio de rotura agrave compressatildeo de
provetes ciliacutendricos
33111 Equipamento
Para a realizaccedilatildeo deste ensaio eacute necessaacuterio
bull Pacoacutemetro
bull Caroteadora
bull Coroas diamantadas com diacircmetro miacutenimo interior de 75 mm
bull Aspirador para extraccedilatildeo de carotes na direccedilatildeo ascendente ou para extraccedilatildeo de carotes
segundo qualquer direccedilatildeo
33112 Metodologia
A seleccedilatildeo exata do local de extraccedilatildeo das carotes deveraacute ter sempre em conta a seguranccedila
estrutural do elemento a sondar no sentido de ser o menos possiacutevel afetada Deste modo em
pilares correntes (de edifiacutecios) o furo de extraccedilatildeo deveraacute localizar‑se sensivelmente a meio da
altura ou o mais possiacutevel afastado das ligaccedilotildees aos restantes elementos estruturais (vigas ou
lajes) Do mesmo modo em vigas o furo de extraccedilatildeo das carotes deveraacute localizar‑se entre 15
e 14 do vatildeo na zona onde os esforccedilos de flexatildeo satildeo mais reduzidos Para aleacutem dos
condicionamentos atraacutes referidos deveraacute ser tido em conta que recolha das carotes deve ser
feita de modo a interferir o miacutenimo com as armaduras do elemento a sondar Para tal deve ser
usado um pacoacutemetro antes da extraccedilatildeo das carotes
As carotes apoacutes a sua extraccedilatildeo deveratildeo ser imediatamente identificadas marcando-as
com laacutepis de cera ou por outro processo igualmente eficaz Depois deveratildeo ser devidamente
acondicionadas a fim de natildeo sofrerem quaisquer danos durante o transporte No caso de alguma
43 Tiago Pais Boto
carote ter intersectado uma armadura o corte dessa carote antes do ensaio deveraacute ser feito de
modo a eliminar o troccedilo afetado pela presenccedila da armadura
Os ensaios de rotura agrave compressatildeo simples dos provetes devem ser realizados em laboratoacuterio
de acordo com a Norma E 226 do LNEC (Viacutetor Coias 2006)
Figura 3-11 Extraccedilatildeo de carote com localizaccedilatildeo preacutevia da malha de armaduras (oz
diagnostico 2015)
33113 Registo e anaacutelise de resultados
O registo dos dados eacute efetuado em impresso proacuteprio incluindo
Identificaccedilatildeo da obra
Nome do operador
Data
Localizaccedilatildeo e identificaccedilatildeo dos pontos de extraccedilatildeo das carotes recorrendo a um
desenho esquemaacutetico
Observaccedilotildees sobre o aspeto da superfiacutecie do betatildeo
Zonas em que as extraccedilotildees natildeo foram vaacutelidas
Os resultados obtidos deveratildeo ser processados tendo por base a metodologia
preconizada na publicaccedilatildeo da Concrete Society Technical Report nordm 11 onde satildeo indicados
vaacuterios fatores de correccedilatildeo a aplicar sobre os resultados dos provetes ensaiados que tecircm em
conta entre outros a direccedilatildeo da carotagem a relaccedilatildeo alturadiacircmetro do provete o corte dos
agregados a presenccedila de material de recobrimento a forma dos provetes a resistecircncia
potencial etc (Viacutetor Coias 2006)
44
3312 Mediccedilatildeo da espessura da seccedilatildeo atraveacutes de ensaios impacto-eco
Este meacutetodo consiste em emitir um impacto mecacircnico sobre uma superfiacutecie originando
impulsos que satildeo projetados ao longo do material As ondas refletidas por uma falha interna
satildeo captadas por um recetor posicionado na mesma superfiacutecie do impacto (Malhotra 1984
ACI-364 1993)
33121 Equipamento
Para a realizaccedilatildeo deste ensaio eacute necessaacuterio
Computador portaacutetil preparado para operar em condiccedilotildees adversas que deveraacute
ter instalado o software adequado para o processamento dos sinais (possibilidade
de definir diferentes resoluccedilotildees dos sinais) e uma placa especiacutefica para aquisiccedilatildeo
dos sinais
Transdutor piezoeleacutetrico com extremidade coacutenica acoplado ao suporte das
massas impactoras ou outro equivalente
Massa impactoras esferas metaacutelicas com diacircmetros de 5 8 125 mm ou outras
equivalentes
Todo o sistema deveraacute estar devidamente operacional e calibrado pelo que deveraacute fazer-
se acompanhar da folha de calibraccedilatildeo devidamente atualizada Para apoio agrave execuccedilatildeo dos
ensaios deveraacute prever-se a eventual utilizaccedilatildeo de um boroscoacutepio ou de equipamento de ultra-
sons (Viacutetor Coias 2006)
Figura 3-12 Parte do equipamento para realizaccedilatildeo do ensaio (impacto-ecoimpact Echo
instruments 2015)
45 Tiago Pais Boto
33122 Metodologia
Para a colocaccedilatildeo dos transdutores os pontos selecionados devem ser em zonas onde natildeo
existem juntas e irregularidades superficiais para que desta forma natildeo influenciem os
resultados
Deve-se portanto remover quaisquer materiais de revestimento nomeadamente os
rebocos jaacute no caso de pinturas de espessura reduzida deve-se comparar os resultados com zonas
sem a referida pintura
Na superfiacutecie do elemento a ensaiar marca-se uma malha de pontos de referecircncia onde
a abertura e quantidade vem em funccedilatildeo da espessura ou largura da seccedilatildeo transversal do
elemento Devem tambeacutem ser garantidos no miacutenimo 9 pontos e em elementos laminares 16
pontos
Sobre cada um dos pontos eacute realizado o ensaio utilizando a massa de impacto previamente
selecionada atraveacutes de testes preliminares
A realizaccedilatildeo deste ensaio deve seguir a norma Norma ASTM C1383-98a Standard Test
Method for Measuring the P-Wave Speed and the Thickness of Concrete Plates Using the
Impact-Echo Method
46
47 Tiago Pais Boto
4 Patologias em Estruturas de Betatildeo Armado
41 Introduccedilatildeo
Em Engenharia Civil o conceito de patologia estaacute associado aos fenoacutemenos que afetam
o comportamento anoacutemalo de uma construccedilatildeo Este conceito pode ser diferenccedilado em patologia
estrutural e em patologia natildeo estrutural Patologia estrutural eacute para os fenoacutemenos que afetam a
funcionalidade estrutural dos elementos da construccedilatildeo nomeadamente as fundaccedilotildees
infraestrutura e superestrutura Patologia natildeo estrutural alberga todos os outros fenoacutemenos que
afetam os restantes elementos da construccedilatildeo
Dada a natureza quiacutemica do betatildeo a sua macro e micro estrutura encontra-se em
constante mudanccedila devido agrave sua estrutura porosa estar sempre em contato com o meio
ambiente Atraveacutes de diversos mecanismos nomeadamente a permeaccedilatildeo difusatildeo e absorccedilatildeo
satildeo transportados diversos agentes necessaacuterios agrave corrosatildeo ao accedilo CO2 aacutegua sulfatos cloretos
Devido agrave sua constituiccedilatildeo e caracteriacutesticas dos constituintes do betatildeo estes podem desenvolver
reaccedilotildees quiacutemicas internas originando patologias
A existecircncia de armaduras no interior do betatildeo e a deficiente proteccedilatildeo das mesmas pode
originar processos de corrosatildeo acelerados originando severas patologias que podem colocar
em causa a proacutepria estabilidade da estrutura
As patologias podem verificar-se devido a erros de projeto erros de execuccedilatildeo erros de
exploraccedilatildeo e manutenccedilatildeo O uacuteltimo erro remete essencialmente para os mecanismos
mecacircnicos fiacutesicos e quiacutemicos a que o betatildeo armado poderaacute estar exposto Este assunto seraacute
abordado com mais detalhe nesta dissertaccedilatildeo Jaacute em relaccedilatildeo aos erros de projeto e de execuccedilatildeo
estando intrinsecamente ligados agrave construccedilatildeo de estruturas novas seratildeo apenas enunciados
neste documento
Segundo um modelo proposto por Tuutti para o mecanismo de detioraccedilatildeo das estruturas
satildeo identificadas principalmente duas fases distintas a iniciaccedilatildeo e a propagaccedilatildeo Na fase de
iniciaccedilatildeo a penetraccedilatildeo e alojamento das substacircncias agressivas vai aumentando ateacute valores
criacuteticos de forma pouco significativa ateacute ao iniacutecio da fase de propagaccedilatildeo Na fase de
propagaccedilatildeo segundo o modelo de Tuutti a evoluccedilatildeo eacute idecircntica a um crescimento exponencial
ao longo da vida uacutetil da estrutura exemplificado pelo graacutefico apresentado na figura seguinte
48
Figura 4-1 Modelo de Tuutti evoluccedilatildeo dos niacuteveis de deterioraccedilatildeo ao longo da vida uacutetil de
uma estrutura (Concrete Institute of Australia 2015)
Segundo Tuutti os instantes representados no graacutefico da Figura 4-1 correspondem agraves
diferentes condiccedilotildees de deterioraccedilatildeo que ocorrem na fase de propagaccedilatildeo
Instante T0 Iniacutecio da corrosatildeo das armaduras
Instante T1 Ocorrecircncia da propagaccedilatildeo da corrosatildeo
Instante T2 Niacutevel de corrosatildeo elevado
42 Erros de projeto
Geralmente os erros de projeto estrutural mais recorrentes e significativos satildeo
Falta de detalhes nos projetos
Erros de dimensionamento
Falta de compatibilidade entre os vaacuterios projetos de especialidade
Deficiente avaliaccedilatildeo das accedilotildees e esforccedilos impostos nomeadamente o efeito teacutermico
Ausecircncia de pormenorizaccedilatildeo adequada do recobrimento e das armaduras
Deficiecircncia avaliaccedilatildeo da agressividade da classe de exposiccedilatildeo
Especificaccedilotildees inadequadas dos materiais
Deficiente avaliaccedilatildeo do controlo de deformaccedilatildeo fendilhacatildeo
Deficiente avaliaccedilatildeo na drenagem e impermeabilizaccedilatildeo
49 Tiago Pais Boto
43 Deficiente execuccedilatildeo
Jaacute na fase de execuccedilatildeo das estruturas de betatildeo armado os erros mais comuns geralmente
satildeo
Falta de rigor e controlo tecnoloacutegico
Erro de interpretaccedilatildeo de projetos
Armaduras mal posicionadas
Deslocamentos das cofragens
Descofragem prematura
Ausecircncia de espaccediladores para garantir recobrimentos
Deficiente vibraccedilatildeo do betatildeo
Segregaccedilatildeo do betatildeo
Falta de fiscalizaccedilatildeo
Juntas de dilataccedilatildeo mal posicionadas ou mesmo ausecircncia das mesmas
Escolha de materiais inadequados ou sem homologaccedilatildeo e marcaccedilatildeo CE
Abatimentos das superfiacutecies de betonagem
44 Erros de Exploraccedilatildeo Manutenccedilatildeo
Como referido anteriormente os erros de exploraccedilatildeomanutenccedilatildeo satildeo remetidos para
os principais mecanismos mecacircnicos fiacutesicos e quiacutemicos a que o betatildeo armado poderaacute estar
exposto
441 Mecanismos Mecacircnicos
Cristalizaccedilatildeo dos sais
A cristalizaccedilatildeo dos sais acontece na passagem da situaccedilatildeo de natildeo saturaccedilatildeo para a de
saturaccedilatildeo ou sobressaturaccedilatildeo e acontece na circunstacircncia de abaixamento da temperatura
evaporaccedilatildeo ou por acreacutescimo de sal Comeccedilam-se entatildeo a formar sais cristalizaccedilatildeo nos espaccedilos
porosos do betatildeo exercendo deste modo uma pressatildeo de nas paredes capilares do betatildeo (Viacutetor
Coias 2006)
Retraccedilatildeo (secagem por evaporaccedilatildeo quiacutemica e teacutermica)
O efeito da retraccedilatildeo do betatildeo seja ela secagem por evaporaccedilatildeo retraccedilatildeo plaacutestica ou por
efeito teacutermico origina uma diminuiccedilatildeo no volume das peccedilas de betatildeo Por consequecircncia pode
originar tensotildees de traccedilatildeo no betatildeo e se estes esforccedilos natildeo forem libertados por exemplo
atraveacutes de juntas de dilataccedilatildeo Quando as tensotildees de traccedilatildeo forem superiores agrave resistecircncia do
betatildeo agrave traccedilatildeo surge o aparecimento de fendas
A retraccedilatildeo por secagem acontece devido agrave evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua presente nos
poros capilares que natildeo foi usada no processo de hidrataccedilatildeo do cimento Este processo sendo
50
lento pode demorar anos ateacute se evidenciarem as primeiras patologias em elementos estruturais
espessos
A retraccedilatildeo quiacutemica tambeacutem designada por endoacutegena ou autogeacutenea ocorre devido agrave
evoluccedilatildeo quiacutemica resultante da hidrataccedilatildeo da pasta de cimento Este processo pode ocorrer
mesmo sem trocas de aacutegua quando o betatildeo tem uma idade jovem e provoca fendas de pequena
profundidade
Por uacuteltimo a retraccedilatildeo teacutermica ocorre apoacutes um arrefecimento teacutermico ateacute atingir a
temperatura ambiente consequecircncia de uma elevaccedilatildeo preacutevia e acentuada da temperatura Uma
peccedila monoliacutetica de betatildeo sujeita a variaccedilotildees de temperatura da ordem dos 40ordmC ou 50ordmC sofre
uma deformaccedilatildeo de alguns deacutecimos de miliacutemetros por cada metro de comprimento Os efeitos
deste alongamento e encurtamento satildeo despreziacuteveis se a peccedila dilatar livremente mas surgem
tensotildees internas se estiver rigidamente confinada (Viacutetor Coias 2006)
Abrasatildeo
Esta caracteriza-se essencialmente por accedilotildees repetidas de fricccedilatildeo ou impacto repetido
Eacute um mecanismo de deterioraccedilatildeo no betatildeo importante para estruturas em que estejam em
contato com a aacutegua em escoamento em especial quando esta arraste detritos e areias A erosatildeo
pode desenvolver-se rapidamente assim que a camada superficial do betatildeo desaparecer (Rui
Ferreira 2000)
Cavitaccedilatildeo
A cavitaccedilatildeo acontece devido aacute formaccedilatildeo de bolhas de vapor provocada por uma variaccedilatildeo
brusca da velocidade do escoamento ou diminuiccedilatildeo de pressatildeo na aacutegua que por sua vez
quando atingem zonas de pressatildeo normal rebentam Esta accedilatildeo hidrodinacircmica ganha
preponderacircncia apenas em estruturas total ou parcialmente submersas
Variaccedilotildees de temperatura
O efeito da temperatura em estruturas de betatildeo armado pode causar enormes esforccedilos
quando natildeo existem juntas de dilataccedilatildeo As tensotildees originadas podem ser de compressatildeo ou de
traccedilatildeo consoante a variaccedilatildeo da temperatura seja positiva ou negativa respetivamente A
principal consequecircncia nas estruturas eacute a fendilhacatildeo do betatildeo que se inicia assim que as tensotildees
originadas forem superiores agrave resistecircncia de traccedilatildeo ou compressatildeo do betatildeo
Temperaturas elevadas (incecircndio)
Dependendo da temperatura do tempo de exposiccedilatildeo e da velocidade de arrefecimento
as propriedades dos materiais nomeadamente o betatildeo e o accedilo satildeo alteradas levando a um
51 Tiago Pais Boto
decreacutescimo da resistecircncia dos elementos estruturais alteraccedilatildeo na coloraccedilatildeo esfarelamento
superficial fendilhaccedilatildeo e ateacute ao proacuteprio colapso da estrutura
Segundo Rosso (1975) o ciclo caracteriacutestico de um incecircndio numa edificaccedilatildeo eacute
categorizada em trecircs fases a inicial a intermeacutedia e a final Na fase inicial verifica-se um
aumento severo da temperatura ateacute cerca dos 250-300ordmC provocando perdas da resistecircncia
mecacircnica agrave compressatildeo em cerca de 5 Quando os elementos satildeo sujeitos a temperaturas
superiores a 300ordmC a perda da resistecircncia mecacircnica agrave compressatildeo jaacute eacute bastante consideraacutevel e
agrava-se em situaccedilotildees de arrefecimento raacutepido Na entrada da segunda fase ocorre um
fenoacutemeno designado por ldquoflash overrdquo Nesta fase ocorrem os efeitos mais nocivos para as
estruturas de betatildeo armado Segundo Rosso (1975) raramente excede temperaturas de 1250-
1300ordmC Na uacuteltima fase jaacute caracterizada pela extinccedilatildeo do fogo o aspeto mais relevante eacute a
velocidade de arrefecimento Quando este eacute feito lentamente existe a possibilidade de uma
recuperaccedilatildeo da resistecircncia inicial de ateacute 90 dependendo da temperatura maacutexima atingida
(Rosso T FAUUSP 1975)
Tabela 4-1 Caracteriacutesticas do betatildeo em funccedilatildeo da temperatura (Adaptado de Rosso (1975)
Neville (1923)
Temperatura [ordmC] Cor Aspeto Visual Desempenho
lt250 Cinza Perda de resistecircncia pequena e irregular
285-300 Cinza-Rosa Fissuraccedilatildeo superficial lascamento explosivo
300 Rosa Iniacutecio de mudanccedila de cor
50-400 Rosa Reduccedilatildeo do Modulo de deformaccedilatildeo
535-550 Roxo Fissuraccedilatildeo profunda friabilidade superficial
575 Vermelho claro Destacamento dos gratildeos de quartzo
650 Cinza esbranquiccedilado Perda das propriedades mecacircnicas
790-800 Cinza esbranquiccedilado Lascamentos do recobrimento das armaduras com
exposiccedilatildeo ateacute 25 da superfiacutecie das mesmas
900 Amarelo alaranjado Superfiacutecie pulverulenta
1000 Amarelo claro Superfiacutecie pulverulenta
Ciclos de gelodegelo
O betatildeo sendo um material poroso absorve e reteacutem aacutegua nos seus poros Quando sujeito a
temperaturas negativas a aacutegua presente nos poros congela originando um aumento de volume
em cerca de 9 Se este aumento de volume for restringido geram-se tensotildees no interior do
betatildeo causando fendilhaccedilatildeo agrave superfiacutecie Por sua vez quando o processo se inverte resulta na
degradaccedilatildeo do material verificando-se escamaccedilatildeo do betatildeo Esta accedilatildeo depende da frequecircncia
dos ciclos gelodegelo da porosidade do betatildeo da classe de exposiccedilatildeo em que se encontra o
betatildeo da rapidez e duraccedilatildeo do arrefecimento e da idade do betatildeo que por sua vez eacute proporcional
agrave resistecircncia (Viacutetor Coias 2006)
52
442 Mecanismos Quiacutemicos
Reaccedilotildees alcalis-agregado
As reaccedilotildees mais importantes satildeo as aacutelcalis-siacutelica e aacutelcalis-silicatos Estas reaccedilotildees
resultam da reaccedilatildeo dos metais alcalinos presentes no betatildeo (K2O e Na2O) e os silicatos
presentes nos agregados
Os paracircmetros fundamentais que influenciam esta reaccedilatildeo satildeo a compactaccedilatildeo cura
razatildeo aacuteguacimento quantidade de agregado ativo e a quantidade de aacutelcalis no betatildeo (COSTA
A ldquoPatologia do Betatildeo Armado 2007)
Agregados Reativos + Humidade + Alcalinidade Elevada rarrRisco de Reaccedilatildeo aacutelcalis-agregado
Ataque pelos aacutecidos sais e aacuteguas puras
Atraveacutes da interaccedilatildeo da pasta de cimento com hidroacutexido de caacutelcio silicato de caacutelcio e o
aluminato de caacutelcio formam-se sais de caacutelcio soluacuteveis destruindo os poros da pasta A
agressividade dos aacutecidos depende da solubilidade dos sais de caacutelcio que satildeo originados quer
isto dizer que quanto maior eacute a solubilidade mais acelerado seraacute o ritmo de deterioraccedilatildeo
As aacuteguas puras sendo estas aacuteguas correntes contecircm um elevado poder dissolvente
dissolvem o hidroacutexido de caacutelcio originando a perda das propriedades ligantes e a decomposiccedilatildeo
da pasta de cimento Estas aacuteguas quando contecircm um teor elevado de iotildees de caacutelcio a
agressividade diminui Jaacute quando haacute a presenccedila de dioacutexido de carbono e alcalis dissolvidos a
agressividade aumenta
Ataque pelos sulfatos
A deterioraccedilatildeo eacute originada pela Formaccedilatildeo de Etringite Retardada (DEF) A origem daacute-
se no processo da reaccedilatildeo do aluminato do cimento Portland endurecido com o iatildeo sulfato
provocando uma reaccedilatildeo expansiva do betatildeo A principal causa eacute um aumento da temperatura
durante o endurecimento do betatildeo e o seu efeito eacute devido a tensotildees internas que podem
provocar a fendilhaccedilatildeo do betatildeo
As causas mais importantes desta accedilatildeo quiacutemica eacute o ambiente agressivo a que a estrutura
de betatildeo estaacute exposta e a permeabilidade do betatildeo
Accedilatildeo da aacutegua do mar
A grande quantidade de iotildees agressivos na aacutegua do mar tais como CL- SO4-- Ca++
Mg++ Na+ K+ entram em reaccedilatildeo com a pasta de cimento levando agrave deterioraccedilatildeo do betatildeo
Corrosatildeo das armaduras
O betatildeo eacute um composto com alto teor alcalino essencialmente devido agraves reaccedilotildees de
hidrataccedilatildeo dos silicatos de caacutelcio constituintes do cimento originando hidroacutexidos de caacutelcio
Em condiccedilotildees onde o pH eacute elevado proporciona agraves armaduras presentes no betatildeo um
comportamento passivo originado por uma pelicula de oacutexido de ferro ou seja uma pelicula
passivante (Politico G 2006)
53 Tiago Pais Boto
Quando a pelicula passivante do accedilo eacute destruiacuteda inicia-se o mecanismo de corrosatildeo As
armaduras funcionam como condutores eleacutetricos e o betatildeo como eletroacutelito isto quer dizer que
funciona como um condutor ioacutenico abrangendo simultaneamente as zonas anoacutedicas e
catoacutedicas A dissoluccedilatildeo do accedilo no acircnodo origina a libertaccedilatildeo de iotildees ferrosos permanecendo
um excesso de eletrotildees no accedilo e estes devido agrave diferenccedila de potencial migram para a zona
catoacutedica atraveacutes da armadura Quando reagem com a aacutegua formam-se iotildees hidroacutexidos que
migram para a zona anoacutedica (Joana Silva 2007)
As principais equaccedilotildees no processo de corrosatildeo das armaduras satildeo
Dissoluccedilatildeo do accedilo (Reaccedilatildeo Anoacutedica) 119865119890 rarr 119865119890++ + 2119890minus (41)
Reduccedilatildeo do oxigeacutenio (Reaccedilatildeo Catoacutedica) 119874221 + 1198672119874 + 2119890minus rarr 2119874119867minus (42)
Produtos da corrosatildeo 119865119890++ + 2119874119867minus rarr 119865119890(119874119867)2 (43)
ldquoNa zona anoacutedica ocorrem em geral reaccedilotildees secundaacuterias cujos produtos da corrosatildeo
podem originar aumentos de volume significativos criando no betatildeo elevadas tensotildees internas
que podem promover fenoacutemenos de fissuraccedilatildeo eou delaminaccedilatildeo do recobrimento das
armadurasrdquo (A Costa J Appleton 1999) As reaccedilotildees referidas satildeo
119865119890 + 31198672119874 rarr 119865119890(119874119867)3 + 3119867+ + 3119890minus (44)
3119865119890 + 41198672119874 rarr 11986511989031198744 + 8119867+ + 8119890minus (45)
119865119890 + 21198672119874 rarr 119865119890119874(119874119867minus) + 3119867+ + 3119890minus (46)
119865119890119874(119874119867minus) + 1198742 rarr 11986511989031198744 (47)
54
Figura 4-2Modelo simplificado do processo de corrosatildeo nas armaduras (ACosta1997)
Accedilatildeo dos cloretos
A accedilatildeo dos cloretos ocorre devido a trecircs mecanismos de transporte permeaccedilatildeo absorccedilatildeo
e difusatildeo Estes mecanismos podem ocorrer isoladamente ou em simultacircneo estando
dependentes do grau de humidade do betatildeo da presenccedila de aacutegua e do coeficiente de
permeabilidade do betatildeo Os cloretos no betatildeo armado provocam uma aceleraccedilatildeo das reaccedilotildees
anoacutedicas promovendo o processo de dissoluccedilatildeo das armaduras
De acordo com Rozenberg no mecanismo de corrosatildeo provocado pela accedilatildeo dos
cloretos o cloreto de ferro originado no acircnodo originaacuterio da combinaccedilatildeo dos iotildees de ferro e
cloretos reage com os iotildees de hidroacutexido consumindo-os e originando hidroacutexido de ferro Da
diminuiccedilatildeo dos iotildees hidroacutexido leva a uma diminuiccedilatildeo do pH do betatildeo proporcionando a
destruiccedilatildeo da peliacutecula passiva das armaduras (I M Rozenberg 2002)
2119865119890 + 6119862119897minus rarr 21198651198901198621198973minus + 4119890minus (48)
119865119890119862119897minus + 2119874119867minus rarr 119865119890(119874119867)2 + 3119862119897minus (49)
Carbonataccedilatildeo do betatildeo
Este eacute um fator de grande importacircncia na deterioraccedilatildeo das estruturas de betatildeo armado
Quanto maiores forem as percentagens de cimento Portland no betatildeo menor seraacute a
profundidade de carbonataccedilatildeo na estrutura havendo mais cal a carbonatar aumenta a
impermeabilidade agrave penetraccedilatildeo do CO2 Face ao aumento dos niacuteveis de concentraccedilatildeo de CO2
verificado nos uacuteltimos anos este mecanismo de deterioraccedilatildeo tem importacircncia significativa na
deterioraccedilatildeo das armaduras
55 Tiago Pais Boto
Figura 4-3 Evoluccedilatildeo dos niacuteveis de concentraccedilatildeo de CO2 nos uacuteltimos 50 anos
ldquoQuando o processo de corrosatildeo atinge as armaduras torna-se de extrema importacircncia
avaliar a profundidade da mesma ldquoEste processo pode ser dividido em trecircs zonas distintas a
zona carbonatada o hidroacutexido de caacutelcio jaacute foi consumida pelo dioacutexido de carbono
transformando-o em carbonato de caacutelcio (CaCO3) a zona natildeo carbonatada onde ainda natildeo
existe penetraccedilatildeo de dioacutexido de carbono e finalmente a fronteira delimitadora das duas zonas
descritas chamada frente de carbonataccedilatildeordquo (A Costa J Appleton 1999)
De acordo com a 1ordf lei de Fick e sendo este um processo de difusatildeo de dioacutexido de
carbono a corrosatildeo avanccedila em profundidade ao longo do tempo podendo entatildeo ser
representada atraveacutes de
120594 = 119870radic119905 (410)
Onde
χ - Profundidade de carbonataccedilatildeo [m]
K - Coeficiente de carbonataccedilatildeo [m s-05]
t - tempo [s]
Sendo que a constante de carbonataccedilatildeo (K) depende da razatildeo aacuteguacimento (AC) do
coeficiente de difusatildeo do CO2 no betatildeo e da quantidade presente na atmosfera do tipo e
quantidade de cimento e do teor de humidade do betatildeo relacionando as condicionantes
mencionadas da seguinte formardquo (A Costa 1997)
56
119870 = radic2119863
119886(1198621 minus 1198622) (411)
Onde
D - coeficiente de difusatildeo do CO2 no betatildeo [m2s]
a - Quantidade necessaacuteria para carbonatar uma unidade de volume de betatildeo [gm3]
1198621 - Concentraccedilatildeo de CO2 no exterior [gm3]
1198622 - Concentraccedilatildeo de CO2 na frente de carbonataccedilatildeo [gm3]
O processo da carbonataccedilatildeo do betatildeo pode ser explicado da seguinte forma
No processo de cura do betatildeo atraveacutes da hidrataccedilatildeo dos silicatos e do oacutexido de caacutelcio
(CaO) contido no cimento gera-se o hidroacutexido de caacutelcio Ca(OH)2
CaO + H2O rarr Ca(OH) (412)
O hidroacutexido de caacutelcio em contato com a atmosfera reage com o dioacutexido de carbono CO2
formando assim o carbonato de caacutelcio CaCO3 insoluacutevel Esta reaccedilatildeo eacute ainda afetada pela
humidade relativa presente na atmosfera potenciando o consumo do hidroacutexido de caacutelcio
Ca(OH)2 presente diminuindo a alcalinidade da estrutura ou seja diminuiccedilatildeo dos iacuteons OH-
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (413)
Em seguida o ataque do dioacutexido de carbono CO2 presente na aacutegua e na atmosfera sobre
o hidroacutexido de caacutelcio Ca(OH)2 e o carbonato de caacutelcio CaCO3 gera o bicarbonato de caacutelcio
Ca(HCO3)2
Ca(OH)2 + 2CO2 rarr Ca(HCO3)2 (414)
CaCO3 + CO2 + H2O rarr Ca(HCO3)2 (415)
O bicarbonato de caacutelcio Ca(HCO3)2 eacute soluacutevel na aacutegua Portanto a exposiccedilatildeo da estrutura
a ambientes com altos teores de dioacutexido de carbono potencia a degradaccedilatildeo do betatildeo ao longo
do tempo
443 Mecanismos Fiacutesicos
Os mecanismos fiacutesicos responsaacuteveis pelas patologias nas estruturas podem para melhor
enquadramento ser divididos em dois grupos accedilotildees previsiacuteveis e accedilotildees imprevisiacuteveis ou de
carater acidental Nas accedilotildees previsiacuteveis estatildeo os problemas patoloacutegicos resultantes da ausecircncia
ou inadequada manutenccedilatildeo da estrutura Por sua vez estas causas satildeo ldquofrutordquo da falta de
conhecimento teacutecnico da falta de rigor profissional e problemas econoacutemicos As accedilotildees
imprevisiacuteveis satildeo caracterizadas pela ocorrecircncia de accedilotildees acidentais e accedilotildees sem contribuiccedilatildeo
da accedilatildeo humana resultado da agressividade do meio Provocando vaacuterias deterioraccedilotildees nas
estruturas de betatildeo (enunciadas nas accedilotildees acidentais seguidamente descritas)
57 Tiago Pais Boto
Vento e Sismo
As accedilotildees do vento e sismo satildeo accedilotildees dinacircmicas nas estruturas que por vezes quando
significativas causam ataques mecacircnicos significativos
Crescimento de vegetaccedilotildees
O crescimento de vegetaccedilotildees (tais como musgos algas raiacutezes etc) quando se formam em
zonas porosas do betatildeo e fendas originam forccedilas expansivas causando ataques mecacircnicos
Acumulaccedilatildeo de sujidades ou lixos e contaminaccedilatildeo por oacuteleos e gorduras
Este tipo de contaminaccedilatildeo quando promove a criaccedilatildeo de bacteacuterias anaeroacutebicas e aeroacutebicas
causando um ataque quiacutemico da passa de cimento
Microorganismos
Os microrganismos que produzem aacutecido huacutemico causam um ataque quiacutemico aacute pasta de
cimento
58
59 Tiago Pais Boto
5 Reparaccedilatildeo e Reforccedilo de Estruturas de betatildeo armado
51 Enquadramento Geral de uma intervenccedilatildeo de reforccedilo
A decisatildeo de intervenccedilatildeo numa estrutura existente em betatildeo armado com o objetivo de
reforccedilar prende-se agrave necessidade de melhorar ou corrigir uma situaccedilatildeo deficiente de seguranccedila
estrutural independentemente dos vaacuterios estados limites sendo que habitualmente eacute relacionado
ao estado limite uacuteltimo
Uma intervenccedilatildeo sobre as accedilotildees traduz-se normalmente pela imposiccedilatildeo de restriccedilotildees agrave
utilizaccedilatildeo da estrutura Eacute o caso por exemplo do procedimento apoacutes a ocorrecircncia dum acidente
estrutural em que se aplicam regra geral de imediato restriccedilotildees de utilizaccedilatildeo do edifiacutecio ateacute
se esclarecer a situaccedilatildeo geral em que a estrutura se encontra (Joseacute Vasconcelos Paiva at all
LNEC 2006)
Satildeo igualmente consideradas accedilotildees de reparaccedilatildeo ou reforccedilo quando existe uma
redistribuiccedilatildeo de esforccedilos entre os diversos elementos estruturais quer isto dizer que neste tipo
de intervenccedilotildees natildeo eacute executada nenhuma teacutecnica de reforccedilo especiacutefica mas sim uma
intervenccedilatildeo ativa com a aplicaccedilatildeo de sistemas de forccedilas autoequilibradas
52 Aspetos teacutecnicos a considerar em situaccedilotildees de reparaccedilatildeo ou reforccedilo
estrutural
Na tabela seguinte indicam-se os principais aspetos teacutecnicos que devem ser alvo de
anaacutelise em projetos de reparaccedilatildeo ou reforccedilo (Joseacute Vasconcelos Paiva et all LNEC 2006)
60
Tabela 5-1 Aspetos teacutecnicos a considerar para situaccedilotildees de reparaccedilatildeo e reforccedilo (Joseacute
Vasconcelos Paiva et all LNEC 2006)
Seguranccedila
Estrutural
Caracteriacutesticas geomeacutetricas e propriedades dos materiais constituintes dos elementos
estruturais jaacute construiacutedos e estado de conservaccedilatildeo desses materiais
Aplicabilidade das accedilotildees das regras de combinaccedilatildeo e dos coeficientes de seguranccedila
estabelecidos para construccedilotildees novas
Periacuteodo de vida uacutetil da estrutura apoacutes a intervenccedilatildeo
Anaacutelise
Estrutural
Distribuiccedilatildeo de esforccedilos antes da intervenccedilatildeo
Distribuiccedilatildeo de esforccedilos depois da intervenccedilatildeo
Soluccedilotildees de
interligaccedilatildeo entre
elementos ou
materiais
Por colagem
Por soldadura
Por fricccedilatildeo ou atrito
Por confinamento (pressatildeo transversal)
Com ferrolhos (corte e traccedilatildeo)
Com ligadores metaacutelicos (ex parafusos pregos)
Por comportamento diferido
Dimensionamento
(definiccedilatildeo da
capacidade
resistente)
Funcionamento em serviccedilo
Resistecircncia uacuteltima
Interaccedilatildeo entre materiais novos e jaacute existentes
Funcionamento em seacuterie ou em paralelo
Tipo de esforccedilo dominante (compressatildeo traccedilatildeo flexatildeo esforccedilo transverso)
Durabilidade
Durabilidade relativa dos materiais
Coexistecircncia natildeo reativa
Resistecircncia agrave corrosatildeo e ao fogo
Resistecircncia das ligaccedilotildees agrave fadiga
53 Metodologias de intervenccedilatildeo
Embora seja difiacutecil propor uma sequecircncia de etapas adequada a todos os casos de
reparaccedilatildeoreforccedilo sugere-se a metodologia apresentada por (ACI Committee 364 1999)
61 Tiago Pais Boto
Tabela 5-2Metodologia a seguir para projeto de reparaccedilatildeoreforccedilo (ACI Committee 364
1999)
FASE A ndash AVALIACcedilAtildeO DO ESTADO DA ESTRUTURA
A1 Recolha de informaccedilatildeo
A11 Elementos de
projeto
i Peccedilas desenhadas
ii Peccedilas escritas
A12 Elementos de obra
i Telas finais
ii Registos da fiscalizaccedilatildeo
iii Livro de obra
A13 Histoacuteria da
estrutura
i Registo de alteraccedilotildees de uso da estrutura
ii Registo de anteriores intervenccedilotildees de reparaccedilatildeoreforccedilo
A14 Levantamento da
geometria da estrutura
atual
i Recolha da dimensatildeo real dos elementos estruturais
ii Verificaccedilatildeo da introduccedilatildeo supressatildeo de elementos
estruturais
iii Verificaccedilatildeo da conformidade do sistema estrutural do
projetoobra
A2 Inspeccedilatildeo da estrutura
A21 Abordagem niacutevel
1
i Registo visualizaccedilatildeo anaacutelise e eventual quantificaccedilatildeo
de defeitos visiacuteveis e potenciais nos elementos estruturais
(fendilhacatildeo deformaccedilatildeo deterioraccedilatildeo do betatildeo
deterioraccedilatildeo do accedilo etc)
A22 Abordagem niacutevel
2
i Quantificaccedilatildeo das propriedades mecacircnicas do betatildeo e do
accedilo atraveacutes de ensaios in-situ ou em laboratoacuterio
ii Quantificaccedilatildeo das anomalias registadas na abordagem
niacutevel 1 atraveacutes de ensaios in-situ ou em laboratoacuterio
FASE B ndash AVALIACcedilAtildeO DA SEGURANCcedilA DA ESTRUTURA
B11 Verificaccedilatildeo da
seguranccedila da estrutura
face agraves condiccedilotildees
iniciais de projeto
i Verificaccedilatildeo aos estados limites uacuteltimos
ii Verificaccedilatildeo aos estados limites de utilizaccedilatildeo
B12 Verificaccedilatildeo da
seguranccedila da estrutura
face agraves novas exigecircncias
de utilizaccedilatildeo
i Verificaccedilatildeo aos estados limites uacuteltimos
ii Verificaccedilatildeo aos estados limites de utilizaccedilatildeo
FASE C ndash CARACTERIZACcedilAtildeO DO TIPO E OBJECTIVOS DA INTERVENCcedilAtildeO
C1Face aos resultados
das fases A e B deveraacute
adotar-se uma das
seguintes estrateacutegias
i Natildeo intervir
ii Reparar em pequena escala
iii Reparar e eventualmente reforccedilar
iv Reforccedilar
v Demolir
FASE D ndash PROJECTO DE REPARACcedilAtildeOREFORCcedilO
62
54 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de estruturas existentes
Tendo em conta que natildeo se trata de estruturas novas a escolha do modelo de
comportamento estrutural deve ser adequada agrave realidade da estrutura possibilitando assim a
verificaccedilatildeo da seguranccedila em relaccedilatildeo aos estados limites de utilizaccedilatildeo e estados limites uacuteltimos
Deste modo a verificaccedilatildeo dos estados uacuteltimos eacute exposta pela seguinte equaccedilatildeo
119878119889 le 119877119889 (51)
O valor de caacutelculo do esforccedilo que atua na estrutura eacute caracterizado por Sd este valor
deve ser calculado tendo em consideraccedilatildeo o historial de cargas da estrutura O valor de caacutelculo
do esforccedilo resistente residual do elemento eacute caracterizado por Rd Define-se por esforccedilo
resistente residual a capacidade de resistecircncia a cargas apoacutes este ter sido sujeito ao historial de
cargas durante toda a sua vida uacutetil
Apoacutes a execuccedilatildeo das etapas definidas na metodologia de intervenccedilatildeo apresentada por
(ACI Committee 364 1999) deve-se proceder agrave modelaccedilatildeo da estrutura existente tendo em
conta as propriedades mecacircnicas dos materiais e a disposiccedilatildeo estrutural Depois eacute necessaacuterio
quantificar as accedilotildees obter os coeficientes de majoraccedilatildeo de accedilotildees e definir quais os modelos de
anaacutelise mais adequados e por fim utilizar um software de caacutelculo automaacutetico para determinar
os esforccedilos atuantes Sd
Quantificaccedilatildeo de accedilotildees Regulamento de Seguranccedila e Accedilotildees Para Estruturas de Edifiacutecios e
Pontes (RSA 1983) e Eurocoacutedigo 1 (CEN 2002)
Coeficientes de majoraccedilatildeo de accedilotildees Coeficientes de seguranccedila propostos no Boletim nordm 162
do CEB (CEB 1983)
120574prime119892 = 1375 times (120574119892 minus 01) rarr 119864119904119905119903119906119905119906119903119886119904 119889119886119899119894119891119894119888119886119889119886119904
125 times (120574119892 minus 01) rarr 119864119904119905119903119906119905119906119903119886119904 119904atilde119904 (52)
120574prime119902 = 165 times 120574119902 rarr 119864119904119905119903119906119905119906119903119886119904 119889119886119899119894119891119894119888119886119889119886119904
15 times 120574119902 rarr 119864119904119905119903119906119905119906119903119886119904 119904atilde119904 (53)
120574prime119892 = Coeficiente de majoraccedilatildeo de accedilotildees permanentes em estruturas existentes
120574prime119902= Coeficiente de majoraccedilatildeo de accedilotildees variaacuteveis em estruturas existentes
Modelos de anaacutelise
Modelo elaacutestico linear
63 Tiago Pais Boto
Modelo elaacutestico linear com redistribuiccedilatildeo de esforccedilos
Modelo plaacutestico
Modelo natildeo linear
Figura 5-1 Comportamento teoacuterico dos modelos de anaacutelise (Appleton Jamp Costa A 2011)
Onde
S= Forccedila
δ=Deformaccedilatildeo
Para a determinaccedilatildeo de esforccedilos resistentes devem ser tomadas em consideraccedilatildeo as
caracteriacutesticas mecacircnicas residuais dos elementos existentes estas podem ser determinadas a
partir dos seguintes meacutetodos (CEB 1983)
i Estimativa analiacutetica ndash realiza-se uma estimativa das propriedades mecacircnicas dos
materiais a partir de graacuteficos apresentados pelo (CEB1983)
ii Ensaio de carga ndash consiste na realizaccedilatildeo de ensaios de carga da estrutura devidamente
monitorizados
iii Estimativa empiacuterica ndash consiste na multiplicaccedilatildeo das propriedades dos materiais por
coeficientes redutores que procuram ter em conta o efeito dos danos da estrutura
existente
Conforme o meacutetodo simplificado em iii o valor das caracteriacutesticas de rigidez e
resistecircncia dos materiais pode ser adquirido a partir das seguintes expressotildees
119877119903119890119904119894119889119906119886119897=120593119877 times 119877119868119899119894119888119894119886119897 (54)
119870119903119890119904119894119889119906119886119897=120593119870 times 119870119868119899119894119888119894119886119897 (55)
Onde
119877119868119899119894119888119894119886119897 ndash Caracteriacutesticas iniciais de resistecircncia 119870119868119899119894119888119894119886119897 ndash Caracteriacutesticas iniciais de rigidez
119877119903119890119904119894119889119906119886119897 ndash Caracteriacutesticas residuais de resistecircncia
119870119903119890119904119894119889119906119886119897 ndash Caracteriacutesticas residuais de rigidez
120593119877 ndash Coeficiente empiacuterico para reduccedilatildeo de resistecircncia 120593119870 ndash Coeficiente empiacuterico para reduccedilatildeo de rigidez
64
Nas tabelas seguintes satildeo indicados os valores preconizados pelo CEB (CEB ndash Bul 162 1983)
Tabela 5-3 Coeficiente 120593119877 para danos provocados por sismos (CEB 1983)
Tipo de
Construccedilatildeo
Niacutevel de Danos
Niacutevel A Niacutevel B Niacutevel C Niacutevel C
Nova 095 075 045 015
Antiga 08 06 03 0
Niacutevel A
Fendas de flexatildeo isoladas com larguras inferiores a 1 ndash 2 mm desde que um caacutelculo simples
demonstre que estas fendas natildeo satildeo devidas a deficiecircncia da armadura para as accedilotildees de
dimensionamento mas sim devidas a efeitos localizados (juntas de construccedilatildeo restriccedilotildees
devidas a paredes divisoacuterias choques ligeiros accedilotildees teacutermicas iniciais retraccedilotildees etc)
Niacutevel B Vaacuterias fendas de flexatildeo largas ou fendas de corte diagonais isoladas com larguras inferiores a
cerca de 05 mm natildeo existindo deslocamentos residuais
Niacutevel C Fendas de corte bi-diagonais eou esmagamento localizados no betatildeo devidos a corte e
compressatildeo natildeo existindo deslocamentos residuais apreciaacuteveis ocorrecircncia de fendilhacatildeo em
noacutes de ligaccedilatildeo viga pilar
Niacutevel D Rotura do nuacutecleo de betatildeo do elemento encurvadura dos varotildees (o elemento perdeu a
continuidade mas natildeo colapsou) existindo apenas pequenos deslocamentos residuais (verticais
e horizontais) ocorrecircncia de danos severos em noacutes de ligaccedilatildeo pilar viga
Tabela 5-4 Coeficiente 120593119877 para danos provocados por incecircndios (CEB 1983)
Tipo de
Construccedilatildeo
Niacutevel de Danos
Niacutevel A Niacutevel B Niacutevel C Niacutevel C
Nova 095 080 065 04
Antiga 090 075 060 030
Niacutevel A Sem danos exceto algum descasque miacutenimo do acabamento eou do betatildeo
Niacutevel B Acabamento bastante afetado algum descasque do betatildeo microfendilhaccedilatildeo generalizada da
superfiacutecie do betatildeo e eventual cor rosada o que dependeraacute dos agregados
Niacutevel C
Arranque generalizado do acabamento descasque significativo do betatildeo e eventual cor
cinzento avermelhado esbranquiccedilado os varotildees ainda estatildeo aderentes ao betatildeo apenas um
varatildeo no caso de pilares ou ateacute 10 da armadura principal no caso de vigas e lajes tenha
encurvado
Niacutevel D
Danos severos descasque generalizado do betatildeo deixando agrave vista praticamente toda a
armadura o betatildeo possui uma cor amarelo acastanhado mais do que um varatildeo no caso de
pilares ou ateacute 50 da armadura principal no case de vigas e lajes encurvou podendo existir
distorccedilatildeo dos pilares eventuais fendas de corte com poucos miliacutemetros de largura nos pilares
65 Tiago Pais Boto
eventuais fendas de flexatildeo corte com vaacuterios miliacutemetros de largura nas vigas e lajes e
possiacuteveis flechas apreciaacuteveis
Tabela 5-5 Coeficiente 120593119877 para danos provocados pela corrosatildeo (CEB 1983)
Tipo de
Construccedilatildeo
Niacutevel de Danos
Niacutevel A Niacutevel B Niacutevel C Niacutevel C
Nova 095 08 06 035
Antiga 085 07 05 025
Niacutevel A Manchas de ferrugem alguma fendilhacatildeo longitudinal perda de secccedilatildeo de armadura
lt1
Niacutevel B Manchas de ferrugem alguma fendilhacatildeo longitudinal e transversal algum descasque do
betatildeo perda de secccedilatildeo da armadura lt5
Niacutevel C Manchas de ferrugem fendilhacatildeo extensa descasque significativo do betatildeo perda de
secccedilatildeo da armadura lt10
Niacutevel D
Manchas de ferrugem fendilhacatildeo extensa descasque do betatildeo em algumas zonas
deixando a armadura agrave vista perda de secccedilatildeo da armadura lt25 eventuais deslocamentos
residuais
Tal como acontece em estruturas novas os valores de caacutelculo das caracteriacutesticas iniciais
de resistecircncia e de rigidez satildeo obtidos pela aplicaccedilatildeo dos coeficientes de minoraccedilatildeo das
propriedades dos materiais caso exista informaccedilatildeo rigorosa acerca dos materiais utilizados
Estes coeficientes de acordo com (CEB 1983) podem ser inferiores aos utilizados no caacutelculo
de estruturas novas no entanto o CEB natildeo refere um valor para os mesmos
Para verificaccedilatildeo dos estados limites de utilizaccedilatildeo satildeo calculados os esforccedilos com
combinaccedilotildees de accedilotildees no Estado Limite de Utilizaccedilatildeo No lado da resistecircncia dos materiais as
caracteriacutesticas de resistecircncia (rigidez axial e de flexatildeo) devem ser reduzidos 20 coeficiente
120593119877 ( consultar tabelas 67 e 8 do CEB 1983) (CEB 1983)
55 Caracterizaccedilatildeo do tipo de intervenccedilatildeo
De acordo com CEB para caracterizar o do tipo de intervenccedilatildeo a utilizar define-se o
coeficiente de capacidade ɸ dado pela expressatildeo seguinte
66
Φ =119877prime119889
119878prime119889 (56)
Onde
Φ = Coeficiente de capacidade
119877prime119889 =Esforccedilo de caacutelculo residual resistente
119878prime119889 =Esforccedilo de caacutelculo atuante
A decisatildeo do tipo de intervenccedilatildeo a adotar deve ter em conta os criteacuterios baseados
apresentados na tabela seguinte sugeridos pelo CEB mas tambeacutem a importacircncia e o tipo de
utilizaccedilatildeo da estrutura
Tabela 5-6Relaccedilatildeo entre Coeficiente de Capacidade e Grau de Intervenccedilatildeo
Coeficiente de Capacidadeɸ Accedilatildeo
ɸ ge 1 Natildeo reforccedilar
067 ˂ ɸ ˂ 1 Reparar e eventualmente reforccedilar
050 ˂ ɸ ˂ 067 Reforccedilar
ɸ le 050 Demolir
56 Paracircmetros principais a considerar no dimensionamento do Reforccedilo
A par do dimensionamento para estruturas novas a filosofia dos estados limites deve
ser a mesma para o dimensionamento de reforccedilo e seguir as recomendaccedilotildees dos regulamentos
em vigor nacionais e europeus
Para materiais de reforccedilo tais como o betatildeo cofrado betatildeo projetado e accedilo o CEB
recomenda coeficientes de seguranccedila de minoraccedilatildeo (120574prime119862 e 120574prime119878) indicados nas tabelas seguintes
(CEB ndash Bul 162 1983)
Tabela 5-7 Coeficientes de minoraccedilatildeo (120574prime119862) para betatildeo cofrado em obra (CEB 1983)
Controlo de Qualidade
e Inspeccedilatildeo
Espessura Adicional
˂ 100mm ˃100mm
Acessibilidade
Baixa Normal Baixa Normal
Alto 180 165 150 150
Meacutedio 195 180 165 150
Tabela 5-8 Coeficientes de minoraccedilatildeo (120574prime119862) para betatildeo projetado (CEB 1983)
Controlo de Qualidade
e Inspeccedilatildeo
Acessibilidade
Baixa Normal
67 Tiago Pais Boto
Alto 195 180
Meacutedio 210 195
Tabela 5-9 Coeficientes de minoraccedilatildeo (120574prime119878) para Accedilo (CEB 1983)
Controlo de Qualidade
e Inspeccedilatildeo Armaduras Novas
Alto 140
Meacutedio
Em relaccedilatildeo aos restantes materiais de reforccedilo os coeficientes de minoraccedilatildeo das
propriedades dos materiais devem ser calculados em funccedilatildeo ao tipo de material e sistema de
reforccedilo aplicado de forma que se mobilizem tensotildees mais baixas compatiacuteveis com a
transmissatildeo de esforccedilos (Ripper 2005)
Jaacute a determinaccedilatildeo dos esforccedilos resistentes das estruturas em betatildeo armado reforccedilada
pode ser realizada atraveacutes de
i Meacutetodos numeacutericos que recorrem agrave simulaccedilatildeo das tensotildees iniciais dos materiais
existentes
ii Meacutetodos numeacutericos que consideram a transferecircncia de tensotildees entre os materiais
existentes e os materiais de reforccedilo
iii Meacutetodos simplificados tais como o meacutetodo dos coeficientes globais
A aplicaccedilatildeo do Meacutetodo dos coeficientes globais baseia-se primeiro na determinaccedilatildeo da
resistecircncia da estrutura atraveacutes dos modelos de comportamento utilizados em estruturas de
betatildeo armado nova excluindo a existecircncia de qualquer dano e estados de tensatildeo preacutevios quer
isto dizer antes de qualquer aplicaccedilatildeo de teacutecnica de reforccedilo Ri Em seguida aplica-se um
coeficiente redutor de monolitismo 120574nR Este representa a imperfeiccedilatildeo da ligaccedilatildeo entre o
reforccedilo e a estrutura existente e supotildee que a estrutura apoacutes o reforccedilo deixa de funcionar como
uma estrutura monoliacutetica O valor eacute definido consoante o tipo de reforccedilo sendo este
responsabilidade do projetista
119877119903 = 120574119899119877 times 119877119894 (57)
119877119903 = Resistecircncia da estrutura apoacutes reforccedilo
120574119899119877 = Coeficiente de monolitismo
68
119877119894 = Resistecircncia da estrutura supondo que eacute nova
A verificaccedilatildeo das tensotildees de corte e as tensotildees normais entre o material de reforccedilo e a
estrutura existente devem ser alvo de anaacutelise neste tipo de projetos
120591119878119889 le 120591119877119889 (58)
120590119878119889 le 120590119877119889 (59)
120591119878119889 = Tensatildeo de corte aplicada
120591119877119889 = Tensatildeo de corte resistente
120590119878119889 = Tensatildeo normal aplicada
120590119877119889 = Tensatildeo normal resistente
57 Mecanismos de transferecircncia de tensotildees de acordo com CEB Nordm162
Nos projetos de reforccedilo o mecanismo de transferecircncia de tensotildees eacute fundamental para que a
estrutura apoacutes o reforccedilo seja o mais monoliacutetica possiacutevel Ou seja o material de reforccedilo e
existente natildeo tenha comportamentos muito independentes tornando-se mais previsiacutevel o seu
comportamento
571 Transferecircncia de tensotildees atraveacutes de compressatildeo direta betatildeo sobre betatildeo
Sendo a compressatildeo a melhor opccedilatildeo para transferir tensotildees entre betatildeobetatildeo devem-se
garantir alguns preacute-requisitos para se conseguir uma ligaccedilatildeo satisfatoacuteria Eacute necessaacuterio limpar a
superfiacutecies de ligaccedilatildeo assegurar uma boa rugosidade e saturar a superfiacutecie com aacutegua pelo
menos 6 horas antes de aplicar o betatildeo novo O novo betatildeo deve ser bem compactado
Geralmente ocorrem deformaccedilotildees devido agraves imperfeiccedilotildees de compactaccedilatildeo e de
confinamento Para minimizar estas deformaccedilotildees eacute necessaacuterio criar uma espessura miacutenima de
betatildeo entre as interfaces Assim esta nova espessura de betatildeo pode apresentar um moacutedulo de
elasticidade inferior comparativamente ao moacutedulo de elasticidade do conjunto
∆119871 =120590
119864times 119871 times (1 +
1198710divide119871
1198640divide119864) times 120585 (510)
Onde
ΔL = Variaccedilatildeo de Comprimento
σ = Tensatildeo no betatildeo
E = Moacutedulo de Elasticidade do betatildeo
L = Comprimento da Ligaccedilatildeo
ξ = Fator de Correccedilatildeo (depende da compactaccedilatildeo da fluidez e das adiccedilotildees presentes no betatildeo)
69 Tiago Pais Boto
572 Transferecircncia de tensotildees atraveacutes de adesatildeo betatildeobetatildeo
A ligaccedilatildeo da interface efetuada atraveacutes da adesatildeo eacute influenciada pela rugosidade e
tratamento das superfiacutecies de ligaccedilatildeo pelo meacutetodo usado na colocaccedilatildeo do betatildeo novo e pela
utilizaccedilatildeo de agentes quiacutemicos de ligaccedilatildeo ou betatildeo especial Fatores como a diferenccedila de idade
entre o betatildeo novo e velho a resistecircncia retraccedilatildeo e fluecircncia do betatildeo novo natildeo influenciam a
adesatildeo entre as superfiacutecies
Em relaccedilatildeo agrave rugosidade das superfiacutecies um estudo conduzido por F Daschner (1976)
aponta essencialmente para trecircs as principais condiccedilotildees de rugosidade (ver Tabela 5-10)
Tabela 5-10Forccedila de Adesatildeo consoante a interface de ligaccedilatildeo
Condiccedilotildees de Interface Forccedila da Adesatildeo (Nmmsup2)
Suave ou liso 10
Jato de Areia 17
Dente de Serra 19
Em 1977 K Steinwede investigou a influecircncia de vaacuterios agentes na ligaccedilatildeo entre betatildeo
velho e betatildeo novo Consegue-se obter valores de adesatildeo entre 80 a 100 da resistecircncia aacute
traccedilatildeo do betatildeo antigo quando a ligaccedilatildeo eacute efetuada com argamassas com poliacutemeros
modificados argamassas com resinas ou betatildeo projetado
Em relaccedilatildeo ao meacutetodo usado para aplicaccedilatildeo do betatildeo novo quando eacute aplicado a teacutecnica
de projeccedilatildeo ou pulverizaccedilatildeo obtecircm-se resultados mais satisfatoacuterios uma vez que a forccedila de
impacto faz com que sejam preenchidos mais poros e vazios no betatildeo existente O resultado
final da ligaccedilatildeo permite que a estrutura seja tratada como uma estrutura monoliacutetica
573 Transferecircncia de tensotildees atraveacutes de fricccedilatildeo betatildeobetatildeo
A quantidade da transferecircncia de tensotildees que se exercem atraveacutes da fricccedilatildeo depende de
vaacuterios fatores tais como
a) Tamanho e forma dos agregados presentes na interface do betatildeo
Estes fatores satildeo importantes para se obter um coeficiente de fricccedilatildeo maior Agregados
com maiores dimensotildees e arestas angulares mais iacutengremes satildeo melhores para aumentar o atrito
120583 = 120591119877 divide 120590119873 (511)
Onde
micro = Coeficiente de Fricccedilatildeo
70
120591119877 = Tensatildeo de Corte
120590119873 = Tensatildeo Normal
b) Rugosidade da superfiacutecie
A rugosidade pode ser classificada como micro-rugosidade ou como macro-rogusidade
neste caso pode-se considerar como macro rugosidade Esta seraacute maior quanto maior o
coeficiente de fricccedilatildeo e quanto maior aacuterea de contacto
Figura 5-2 Tensatildeo de corte em funccedilatildeo da tensatildeo normal em superfiacutecie de betatildeo tratada
com jacto de areia (CEB Bulletin drsquoinformation nordm1621983)
c) Tensatildeo normal de compressatildeo (120590119873) aplicada externamente
A tensatildeo normal de compressatildeo determina a forccedila de compressatildeo a que os agregados
da superfiacutecie estatildeo sujeitos Valores elevados da tensatildeo normal de compressatildeo originam
elevadas rigidez ao corte e diminui a probabilidade de rotura por deslizamento Este aumento eacute
mais evidenciado quando se tratam de superfiacutecies lisas quando as superfiacutecies satildeo mais aacutesperas
o aumento da tensatildeo normal eacute significativo apenas quando as forccedilas de corte satildeo baixas
574 Transferecircncia de tensotildees de compressatildeo atraveacutes camadas de resina
Embora a distribuiccedilatildeo de tensotildees que atua numa camada fina de resina natildeo seja
uniforme esta forccedila de ligaccedilatildeo entre interfaces eacute proporcional agrave aacuterea de superfiacutecie quer seja
betatildeobetatildeo ou betatildeoaccedilo As resinas satildeo caracterizadas pela sua elevada resistecircncia mecacircnica
embora o seu moacutedulo de elasticidade seja consideravelmente menor quando comparado com o
betatildeo A superfiacutecie onde se vai estabelecer a ligaccedilatildeo deve ter uma rugosidade natildeo muito
acentuada de maneira que a peliacutecula de resina natildeo sofra descontinuidades Embora a ligaccedilatildeo
71 Tiago Pais Boto
mecacircnica diminua nas superfiacutecies menos rugosas a ligaccedilatildeo quiacutemica providenciada pela resina
garante que em esforccedilos de flexatildeo ou de corte a rotura acontece no betatildeo
Uma ligaccedilatildeo efetuada com recurso a resinas epoxy ou polyester soacute eacute eficaz garantindo
a transferecircncia de tensotildees quando as interfaces estatildeo completamente secas qualquer presenccedila
de humidade vai influenciar drasticamente a capacidade de adesatildeo das mesmas (CEB Bulletin
drsquoinformation nordm162 1983)
Resumidamente as caracteriacutesticas mecacircnicas responsaacuteveis pela transferecircncia de tensotildees atraveacutes
da camada de resina satildeo
Compressatildeo Uma transferecircncia de tensotildees atraveacutes da compressatildeo eacute conseguida quando
as tensotildees satildeo perpendiculares
Traccedilatildeo A resistecircncia agrave traccedilatildeo com camadas de resina satildeo muitas vezes superiores agrave
resistecircncia do betatildeo agrave traccedilatildeo como jaacute foi dito anteriormente Geralmente quando existe
uma rotura no sistema esta daacute-se no betatildeo e natildeo na resina Esta resistecircncia depende
muito da espessura da camada de resina
Figura 5-3 Espessura da camada de resina e correspondente resistecircncia agrave traccedilatildeo (CEB
Bulletin drsquoinformation nordm162 1983)
Tensatildeo tangencial A resistecircncia ao corte da resina maacutexima eacute mobilizada quando as
superfiacutecies estatildeo secas e os coeficientes de fricccedilatildeo (micro) satildeo baixos com micro rugosidade
inferiores a 002mm
72
Figura 5-4Tensatildeo de corte em funccedilatildeo do deslizamento para vaacuterias espessuras de chapa de accedilo
coladas (CEB Bulletin drsquoinformation nordm162 1983)
575 Transferecircncia de forccedilas das armaduras de reforccedilo para armaduras de reforccedilo ou
armaduras existentes
A transferecircncia de forccedilas eacute feita de uma armadura atraveacutes da ligaccedilatildeo ao betatildeo envolvente
para as outras armaduras Dentro de betatildeo estas forccedilas podem gerar tensotildees de corte elevadas
Quando se utilizam varotildees de accedilo com diacircmetro inferior a 12mm eacute aconselhaacutevel a natildeo se
deixarem as extremidades livres dos varotildees alinhadas
Figura 5-5 Transferecircncia de forccedilas atraveacutes das armaduras de reforccedilo (CED 2015)
Este tipo de transferecircncias de tensotildees tambeacutem pode ser efetuado atraveacutes de ligaccedilotildees
soldadas entre os varotildees de reforccedilo
73 Tiago Pais Boto
Seja qual o tipo de mecanismo de transferecircncia de tensotildees de accedilo para accedilo o uso de
estribos (ou mais geral reforccedilo transversal) na zona de ligaccedilatildeo eacute essencial para o equiliacutebrio de
forccedilas e para aumentar a rigidez do reforccedilo
58 Principais Teacutecnicas de reparaccedilatildeo e reforccedilo estrutural
Quando eacute necessaacuterio reparar e reforccedilar uma estrutura de betatildeo armado torna-se
importante escolher as teacutecnicas mais apropriadas ao caso em estudo minimizando o niacutevel de
intrusatildeo e otimizando a durabilidade e eficiecircncia Desta maneira a escolha da metodologia deve
passar por uma minuciosa anaacutelise das causas e extensatildeo das patologias caracteriacutesticas da
estrutura condicionamentos teacutecnico sociais designo da vida uacutetil funcionalidade e viabilidade
econoacutemica
Satildeo muitas as teacutecnicas jaacute desenvolvidas a enumeraccedilatildeo e descriccedilatildeo de todas as teacutecnicas
possiacuteveis natildeo se enquadra no acircmbito definido para esta dissertaccedilatildeo pelo que se optou por referir
apenas as mais utilizadas e avanccediladas tecnologicamente
581 Meacutetodos de proteccedilatildeoreparaccedilatildeo eletroquiacutemica
Estes meacutetodos tecircm como principio alterar os potenciais das armaduras com recurso agrave
aplicaccedilatildeo de um campo eleacutetrico permitindo a restauraccedilatildeo da passividade das armaduras a
alcalinidade do betatildeo ou eliminaccedilatildeo do agente agressor parcial ou ateacute mesmo total Estes
meacutetodos aleacutem de apresentarem resultados com elevado sucesso a execuccedilatildeo causam
perturbaccedilotildees miacutenimas na funcionalidade da estrutura devido agrave diminuta amplitude das
intervenccedilotildees tais como demoliccedilotildees ou substituiccedilatildeo do betatildeo contaminado (D W Whitmore
2002)
Habitualmente usam-se as teacutecnicas
Proteccedilatildeo catoacutedica
Realcalinazaccedilatildeo
Dessalinizaccedilatildeo ou extraccedilatildeo eletroquiacutemica
Destas trecircs teacutecnicas seraacute apenas exposta a descriccedilatildeo da Proteccedilatildeo catoacutedica por ser a mais eficaz
e utilizada
5811 Proteccedilatildeo Catoacutedica
A proteccedilatildeo catoacutedica consiste genericamente na alteraccedilatildeo do potencial eleacutetrico no accedilo
para valores mais negativos Com recurso a uma fonte de corrente continua e um acircnodo
aplicado no interior do betatildeo ou agrave superfiacutecie satildeo aplicados eletrotildees agraves armaduras aumentando
assim a intensidade das reaccedilotildees catoacutedicas e diminuindo a intensidade das reaccedilotildees anoacutedicas quer
isto dizer que o accedilo passa a funcionar como caacutetodo De todos os meacutetodos eletroquiacutemicos este
eacute o uacutenico enquadrado numa norma europeia a EN 12696 2000 ldquoCathodic protection of steel in
concreterdquo Esta norma abrange a aplicaccedilatildeo de proteccedilatildeo catoacutedica em estruturas novas ou
74
existentes desde que sejam atmosfeacutericas quer isto dizer que estruturas enterradas ou submersas
natildeo satildeo abrangidas (D W Whitmore 2002)
A constituiccedilatildeo de um sistema de proteccedilatildeo catoacutedica abrange
Fonte de alimentaccedilatildeo externa
Acircnodo sistema de distribuiccedilatildeo de corrente
Caacutetodo (armaduras)
Fio eleacutetricos de ligaccedilatildeo para o fecho do sistema
Sensores de controlo e monitorizaccedilatildeo
Existem dois tipos de acircnodos os acircnodos inertes utilizados em sistemas de corrente
imposta e acircnodos galvacircnicos ou de sacrifiacutecio Ambos os tipos de acircnodos podem ser aplicados
de uma forma isoladainterna ou distribuiacuteda ao longo da estrutura Os acircnodos inertes satildeo
consumidos ao longo do tempo necessitando de uma corrente contiacutenua denominando-se
proteccedilatildeo catoacutedica por corrente imposta ou impressa estes sistemas satildeo os mais usados porque
proporcionam uma distribuiccedilatildeo de corrente mais ampla possibilitando que a proteccedilatildeo catoacutedica
atinga uma aacuterea maior Tem ainda a vantagem de alterar a intensidade de corrente transmitida
possibilitando compensar alteraccedilotildees de potencial (D W Whitmore 2002) Jaacute relativamente aos
acircnodos galvacircnicos ou sacrificiais estes satildeo menos dispendiosos e de aplicaccedilatildeo mais simples
quando aplicados na altura da construccedilatildeo da estrutura O natildeo recurso de uma fonte de energia
externa anula o perigo de interaccedilatildeo com outras estruturas em redor No entanto apresentam
algumas desvantagens que podem inviabilizar a sua escolha tais como a dificuldade de
controlar o sistema devido agrave impossibilidade de monitorizaccedilatildeo assim como o tempo de serviccedilo
uacutetil relativamente curto Para garantir um correto funcionamento da proteccedilatildeo catoacutedica eacute
necessaacuterio compreender a seacuterie galvacircnica esta eacute constituiacuteda por uma lista de metais ordenados
pelo seu niacutevel de oxidaccedilatildeo ou seja a suscetibilidade de corrosatildeo quando inseridos no eletroliacutetico
(A V Moreno et all 2007)
Tabela 5-11 Seacuterie galvacircnica dos materiais
Metal Potencial de Eleacutetrodo (volt)
Menos Nobres
Magneacutesio -2340
Anoacutedicos
Alumiacutenio -1670
Zinco -0762
Cromo -0710
Ferro -0440
Caacutedmio -0402
Niacutequel -0250
Estanho -0136
Chumbo -0126
Mais Nobres Cobre 0345
Catoacutedicos Prata 0800
Ouro 1680
75 Tiago Pais Boto
Quanto mais afastado estiver o material do acircnodo na seacuterie galvacircnica relativamente ao accedilo das
armaduras maior seraacute a diferenccedila de potencial entre estes logo o sistema de proteccedilatildeo seraacute
mais eficaz (Electrical Engineering Cathodic Protection 2004)
Figura 5-6Esquema de proteccedilatildeo catoacutedica por corrente imposta com recurso a acircnodo inerte
distribuiacutedo (adaptado de G Kakuba 2005)
Figura 5-7Esquema de proteccedilatildeo catoacutedica por corrente imposta com recurso a acircnodos internos
(adaptado de G Kakuba 2005)
76
Figura 5-8 Esquema de proteccedilatildeo catoacutedica com recurso a acircnodos de sacrifiacutecio sem
necessidade de fonte de corrente contiacutenua (adaptado de G Kakuba 2005)
Os acircnodos internos possibilitam uma proteccedilatildeo mais eficaz possibilitando a distribuiccedilatildeo
em nuacutemero e espaccedilamento conforme a densidade da armadura existente e em zonas com
requisitos de proteccedilatildeo elevados Acresce ainda a vantagem de poderem ser utilizados em
elementos com recobrimento pequeno (Joana Silva 2007) Este tipo de aplicaccedilatildeo apresenta
alguns inconvenientes tais como a possibilidade de ocorrecircncia de curto-circuito caso o acircnodo
toque nas armaduras Quando se utiliza corrente imposta a diferenccedila de potencial pode gerar
gaacutes no interior da estrutura o que leva agrave necessidade de criar um sistema de ventilaccedilatildeo (D W
Whitmore 2002)
Atualmente satildeo comercializados vaacuterios tipos de acircnodos em funccedilatildeo do material de
fabrico desta forma torna-se essencial conhecer as suas propriedades mecacircnicas e fiacutesicas
assim como a classe de exposiccedilatildeo ambiental onde vatildeo ser utilizados
Os principais materiais dos acircnodos para sistemas de corrente imposta satildeo
Malhas de titacircnio
Estas malhas de titacircnio satildeo as mais utilizadas em sistemas com acircnodos de corrente
imposta tecircm cerca de 1 a 2 mm de espessura Satildeo revestidas com oacutexidos de metais nobres
(MMO-mixed metal oxides) em forma tubular varatildeo ou fio e tecircm um periacuteodo de vida uacutetil
superior a 25 anos (ZLoureccedilo 2007) Satildeo fabricadas com tamanhos diferentes de aberturas
proporcionando a distribuiccedilatildeo de diferentes densidades de corrente suportando uma densidade
maacutexima de aproximadamente 100 mAm2
(Joana Silva 2007)
77 Tiago Pais Boto
Figura 5-9Malha de titacircnio (Global Sources 2015)
Fitas de malha de titacircnio
As fitas de malha de titacircnio tecircm geralmente 10 a 20 mm de largura satildeo tambeacutem
revestidas com oacutexidos de metais nobres (MMO) Satildeo fabricadas com vaacuterias espessuras
suportando densidades de corrente entre 3 e 6 mAm linear e tecircm a vantagem dos problemas de
delaminaccedilatildeo do betatildeo serem mais baixos Em termos de vida uacutetil anda na ordem dos 40 anos
(ZLoureccedilo 2007)
Figura 5-10 Fita de malha de titacircnio (Chemical Newtech 2015)
Acircnodos enterrados de titacircnio ativado ferro e grafite
Este tipo de acircnodos tem como constituiccedilatildeo um revestimento com oacutexidos de metais
nobres Os primeiros acircnodos eram constituiacutedos por ferro e accedilo mas como o consumo destes era
muito elevado foram substituiacutedos por acircnodos de grafite cuja taxa de consumo era inferior
dominando o mercado ateacute meados dos anos 70 (Public Works Technical Bulletin 2002) Os
acircnodos com grafite satildeo envoltos em uma composiccedilatildeo de carbono evitando assim um consumo
do acircnodo natildeo uniforme (Electrical Engineering Cathodic Protection 2004) Eacute importante
salientar que a diferenccedila de potencial entre a grafite e o accedilo eacute de 1 Volt atuando a grafite como
caacutetodo Os acircnodos mais eficientes satildeo os de titacircnio apesar do custo mais elevado
78
comparativamente com as outras tipologias Estes satildeo estaacuteveis em qualquer exposiccedilatildeo
ambiental devido ao revestimento com oacutexidos de metais nobres promovem o aumento de vida
uacutetil normalmente na ordem dos 15 a 20 anos ldquoOs acircnodos enterrados de corrente impressa satildeo
aplicados em aberturas no solo sendo posteriormente ligados por fios condutores ao poacutelo
positivo do retificador estabelecendo-se assim as ligaccedilotildees anoacutedicas Agrave semelhanccedila dos sistemas
de proteccedilatildeo catoacutedica jaacute apresentados a promoccedilatildeo das ligaccedilotildees catoacutedicas eacute efetuada atraveacutes da
ligaccedilatildeo das armaduras ao poacutelo negativo da fonte de correnterdquo (Joana Silva 2007)
Figura 5-11 Acircnodo de titacircnio ativado (Global Sources 2015)
Revestimentos ou tintas orgacircnicas condutoras
As tintas condutoras contecircm na sua composiccedilatildeo materiais de elevada condutibilidade
eleacutetrica tais como a grafite e o carbono Este tipo de acircnodos tem a vantagem de serem de
aplicaccedilatildeo muito simples em qualquer tipo de superfiacutecie e natildeo precisam de um revestimento de
proteccedilatildeo No entanto o sistema facilmente entra em curto-circuito em ambientes com
exposiccedilatildeo agrave chuva ou por contacto com a armadura exposta (Joana Silva 2007)
Figura 5-12 Aplicaccedilatildeo de tinta orgacircnica condutora (CONREHAB Cathodic protection 2015)
79 Tiago Pais Boto
Os principais materiais dos acircnodos sacrificiais ou galvacircnicos satildeo
Acircnodos enterrados de zinco alumiacutenio e magneacutesio
Estes acircnodos funcionam muito bem em sistemas de proteccedilatildeo catoacutedica em estruturas
enterradas porque fornecem correntes mais elevadas comparativamente com os outros acircnodos
sacrificiais Estes acircnodos vecircm promovidos de um fio metaacutelico para posteriormente ser ligado
agraves armaduras atraveacutes de solda geralmente satildeo envolvidos em papel para a proteccedilatildeo dos
mesmos A colocaccedilatildeo dos acircnodos deve ser colocada a um agrave distacircncia miacutenima de 1 metro da
estrutura a proteger (Electrical Engineering Cathodic Protection 2004)
Figura 5-13 Acircnodo enterrado de magneacutesio (AEGION 2015)
Acircnodos adesivos
Esta tipologia de acircnodo consiste em chapas de zinco com espessura de cerca de 025
mm que satildeo aplicadas na superfiacutecie da estrutura a proteger com o auxiacutelio de um adesivo
condutor designado por hydrogel Este tecircm a vantagem de manterem permanentemente o
contato entre o acircnodo e o betatildeo funcionando o hydrogel como um segundo eletroliacutetico (Jianhai
Qiu 2002)
Figura 5-14Sistema de acircnodo adesivo de zinco (Jianhai Qiu 2002)
80
Sistemas com nuacutecleos de zinco
A maior parte destes sistemas eacute constituiacuteda por nuacutecleos de zinco envoltos em
argamassas altamente alcalinas para promoverem a corrosatildeo do zinco O zinco ocupa a posiccedilatildeo
na serie galvacircnica do metal que corroacutei mais facilmente logo o risco de corrosatildeo nas armaduras
eacute quase nulo A aplicaccedilatildeo deste sistema eacute feita com a ligaccedilatildeo direta as armaduras atraveacutes de fios
de accedilo que transmitem a corrente galvacircnica Eacute aconselhado a aplicaccedilatildeo de uma camada de betatildeo
a cobrir o acircnodo O tempo de vida uacutetil natildeo chega aos 20 anos dependendo muito das condiccedilotildees
do betatildeo e das caracteriacutesticas do acircnodo (E Gilinsky 2006)
Figura 5-15Acircnodo de zinco envolvido em argamassa de elevada porosidade (CCASMI
Corrosion Services 2015)
Malhas de zinco
As malhas de zinco podem ser aplicadas em pilares de diversas formas devido agrave baixa
complexidade do sistema apresentam uma vida uacutetil de serviccedilo superior a 40 anos e natildeo
necessitam de manutenccedilatildeo Os espaccedilos vazios entre a superfiacutecie de betatildeo e a malha devem ser
preenchidos por uma argamassa cimentiacutecia (S F Daily 2007)
Figura 5-16Sistema de proteccedilatildeo catoacutedica com malha de zinco (FOSROC 2015)
81 Tiago Pais Boto
Metais projetados
Neste tipo de sistema a aplicaccedilatildeo deve ser feita diretamente nas armaduras da estrutura
sem aplicaccedilatildeo de camada de recobrimento apoacutes a remoccedilatildeo do betatildeo deteriorado Em zonas onde
o betatildeo estaacute relativamente seco a corrente proporcionada pelo zinco vai diminuindo ao longo
do tempo como recurso recorre-se a uma combinaccedilatildeo dos metais alumiacutenio zinco e iacutendio de
modo a melhorar a eficiecircncia do sistema ( S F Daily 2007)
Figura 5-17Aplicaccedilatildeo de metais por projeccedilatildeo em estrutura de betatildeo armado (Structural
Technologies 2015)
Os processos de proteccedilatildeo catoacutedica por corrente impressa carecem de uma continuidade
eleacutetrica entre o betatildeo e a armadura logo quanto maior for a resistividade eleacutetrica do betatildeo menor
seraacute a intensidade de corrente necessaacuteria A contaminaccedilatildeo por cloretos estaacute associada a grandes
niacuteveis de humidade aumentando a resistividade eleacutetrica Comparativamente nos casos de
carbonataccedilatildeo do betatildeo a resistividade eleacutetrica eacute muito mais reduzida
Figura 5-18 Diagrama de Pourbaix para Fe-H2O a 25ordmC (SJSU2015)
82
Entenda-se por resistividade a propriedade dos materiais que quantifica a relaccedilatildeo que
existe entre o campo eleacutetrico aplicado e densidade de corrente que percorre a unidade de volume
desse material (JM Miranda et all)
Das desvantagens que o meacutetodo de proteccedilatildeo catoacutedica com corrente impressa destaca-
se o risco de o accedilo sob a tensatildeo do campo eleacutetrico para sofrer alguma fragilizaccedilatildeo Este
fenoacutemeno eacute mais plausiacutevel de acontecer em accedilos de elevada ductilidade como eacute o caso de accedilos
de preacute-esforccedilo A causa proveacutem de valores muito elevados de potenciais negativos no accedilo
originando libertaccedilatildeo de hidrogeacutenio na interface das armaduras A perda de aderecircncia na
interface armadura-betatildeo ocorre sobretudo em varotildees de accedilo lisos Outro acontecimento
embora raro verifica-se quando a proteccedilatildeo catoacutedica nas armaduras aumenta a alcalinidade na
envolvente das armaduras podendo promover reaccedilotildees aacutelcalis-siacutelica em betotildees constituiacutedos com
agregados reativos
As intensidades de corrente que possibilitam o abrandamento ou a paragem da corrosatildeo
oscilam nos 20mAm2 de armadura A repassivaccedilatildeo das armaduras necessita de intensidades
de 20mAm2 (P Pedeferri 1998)
582 Reforccedilo de seccedilotildees com encamisamentocolagem de chapas metaacutelicas (EBR) Externally
bonded reinforcement
5821 Introduccedilatildeo
Apoacutes o sismo de 1971 em San Fernando nos Estados Unidos da Ameacuterica foi
reconhecida a necessidade de dar mais atenccedilatildeo ao reforccedilo dos elementos estruturais
nomeadamente pilares Desde entatildeo na deacutecada de 1990 muitos estudos foram conduzidos
acerca do reforccedilo de seccedilotildees estruturais nomeadamente o departamento de transportes da
Califoacuternia (CALTRAN) Esses estudos foram essencialmente em pilares de pontes com
recurso a encamisamento de chapas metaacutelicas e concluiu-se que esta opccedilatildeo de reforccedilo
proporciona um aumento da ductilidade aumento da resistecircncia ao esforccedilo transverso e maior
dissipaccedilatildeo de energia (Charlotte AC Bouvier 2003)
Este tipo de meacutetodo eacute relativamente simples consiste em colar armaduras (chapas ou
placas) agrave superfiacutecie do betatildeo por aplicaccedilatildeo de uma resina epoxy O adesivo garante a ligaccedilatildeo
entre o betatildeo e a armadura adicionada desta maneira satildeo transferidas as forccedilas da armadura
para o betatildeo por intermeacutedio de tensotildees tangenciais desenvolvidas ao longo da interface de
colagem (Juvandes 1999) Esta teacutecnica permite o reforccedilo de vigas ao esforccedilo transverso agrave
flexatildeo e o reforccedilo de pilares agrave compressatildeo simples e flexatildeo composta
A utilizaccedilatildeo de elementos metaacutelicos apresenta vaacuterias vantagens no reforccedilo e na
reparaccedilatildeo de estruturas entre as quais salientam-se os seguintes (Joseacute V Paiva et all 2006)
83 Tiago Pais Boto
Relaccedilatildeo favoraacutevel pesoresistecircncia mecacircnica
Aptidatildeo para resistir a diferentes tipos de solicitaccedilotildees
Capacidade de adaptaccedilatildeo aos espaccedilos existentes
Elevado grau de prefabricaccedilatildeo que permite a realizaccedilatildeo de operaccedilotildees de montagem
relativamente limpa e assegura a entrada imediata ldquoem serviccedilordquo da nova estrutura
Rapidez e facilidade de execuccedilatildeo
Diminuta alteraccedilatildeo nas dimensotildees arquitetoacutenicas
Natildeo requer matildeo-de-obra especializada
Em relaccedilatildeo as desvantagens as principais satildeo
Vulnerabilidade da estrutura agrave corrosatildeo e ao incendio
Manuseamento das chapas metaacutelicas devido ao seu peso
Limitaccedilatildeo das dimensotildees das chapas metaacutelicas
A solidarizaccedilatildeo do reforccedilo com o material existente eacute por vezes feita atraveacutes de
transmissatildeo de tensotildees tangenciais Deste modo para um melhor aproveitamento do reforccedilo eacute
aconselhaacutevel o uso de teacutecnicas de colagem ou buchas autoexpansiacuteveis
5822 Descriccedilatildeo da teacutecnica
O princiacutepio por traacutes desta teacutecnica eacute o encamisamento de accedilo atuar como um
confinamento passivo de reforccedilo Este encamisamento vai impedir dilataccedilotildees do betatildeo havendo
uma compressatildeo lateral a resistecircncia agrave compressatildeo eacute aumentada assim como a resistecircncia ao
corte e a ductilidade do elemento
Os elementos utilizados satildeo geralmente chapas de accedilo ou perfis metaacutelicos colados com
resinas eacutepoxy podendo ainda ser complementada com buchas metaacutelicas
Para pilares circulares o meacutetodo utiliza duas secccedilotildees semicirculares onde satildeo unidas
atraveacutes de soldadura ao longo de toda a altura do revestimento Eacute deixado um espaccedilo
aproximadamente de 2 centiacutemetros entre o pilar e o revestimento para este ser preenchido com
argamassa possibilitando uma boa ligaccedilatildeo entre os materiais e assim criar um comportamento
monoliacutetico entre os mesmos Um espaccedilo de cerca de 5 centiacutemetros eacute tambeacutem deixado entre a
parte superior e inferior do pilar para evitar possiacuteveis destacamentos do revestimento (Daudey
X and A Filiatrault 2000)
Para pilares retangulares o encamisamento metaacutelico pode ser feito com secccedilotildees
retangulares ou eliacutepticas No caso de um revestimento retangular o procedimento eacute semelhante
ao descrito anteriormente as chapas em forma de ldquoLrdquo satildeo solidarizados atraveacutes de soldadura
Para encamisamento com seccedilotildees eliacutepticas os espaccedilos vazios satildeo preenchidos com betatildeo em
vez de argamassa porque a quantidade a preencher eacute maior (Aboutaha RS et all 1999)
84
Figura 5-19Reforccedilo com encamisamento metaacutelico eliacuteptico para seccedilotildees retangulares
(Aboutaha RS et all 1999)
No caso das vigas de acordo com (Gomes A Appleton J) quando a ligaccedilatildeo do reforccedilo
eacute efetuado sem buchas metaacutelicas eacute recomendado a utilizaccedilatildeo de chapas com larguras inferiores
a 300mm e espessuras entre 3 e 5mm a espessura da resina deve estar entre 1 a 3mm
Figura 5-20 Dimensotildees recomendadas no reforccedilo agrave flexatildeo de uma viga em betatildeo armado
(Gomes A Appleton J1997)
85 Tiago Pais Boto
Figura 5-21 Dimensotildees recomendadas no reforccedilo ao esforccedilo transverso de uma viga em betatildeo
armado (Gomes A Appleton J)
A execuccedilatildeo de um reforccedilo com colagem de armaduras eacute composta por diversas etapas
sendo que as mais importantes satildeo
Tratamento da superfiacutecie do betatildeo
Nesta fase inicial do processo de reforccedilo eacute essencial garantir uma superfiacutecie limpa e
com rugosidade suficiente mas natildeo exagerada de modo que a espessura da resina se mantenha
entre 1 e 3mm
Tratamento das chapas (Gomes A Appleton J)
As chapas apoacutes o fabrico devem ser decapadas e protegidas com peliculas plaacutesticas para
se garantir a limpeza das mesmas ateacute aacute zona de aplicaccedilatildeo Estas devem ser protegidas com
pintura contra a corrosatildeo e accedilatildeo do fogo
Caracteriacutesticas da resina (Gomes A Appleton J)
A resina deve ser do tipo eacutepoxy com caracteriacutesticas relevantes tais como o moacutedulo de
elasticidade tensatildeo de rotura viscosidade e periacuteodo de aplicaccedilatildeo e endurecimento
5823 Pilares - resistecircncia agrave flexatildeo
Uma das vaacuterias razotildees da inadequada capacidade de resistecircncia agrave flexatildeo pode ter origem
na falta de confinamento do nuacutecleo de betatildeo que posteriormente pode provocar a rotura da
roacutetula plaacutestica vigapilar (ver Figura 5-20) As atuais praacuteticas de dimensionamento de pilares
apresentam um espaccedilamento mais reduzido da armadura de esforccedilo transverso o que aumenta
consideravelmente a resistecircncia agrave compressatildeo no nuacutecleo Quando aparecem fendas na interface
accedilo-betatildeo o encamisamento de accedilo vai proporcionar uma pressatildeo radial atraveacutes do
86
confinamento passivo Para aumentar a capacidade de resistecircncia axial do pilar por vezes
tambeacutem eacute utilizado um anel metaacutelico (hoop reinforcement)
Figura 5-22 Deformaccedilatildeo de pilares devido agrave formaccedilatildeo de roacutetulas plaacutesticas ldquoph-plastic hingesrdquo
(SCRIP academic publisher 2015)
Figura 5-23Esquematizaccedilatildeo de um encamisamento metaacutelico (Chai Y H et al 1991)
87 Tiago Pais Boto
Figura 5-24Seccedilatildeo de betatildeo confinada com anel e encamisamento metaacutelico (Attard M M
Setunge S 1996)
Ignorando a contribuiccedilatildeo do anel metaacutelico a contribuiccedilatildeo do encamisamento metaacutelico
para o aumento da tensatildeo de confinamento eacute dada pela expressatildeo seguinte (Chai Y H et al
1991)
119891119897 =2times119891119910119895times119905119895
(119863119895minus119905119895) (512)
Onde
119891119897 = Tensatildeo maacutexima de confinamento do encamisamento de accedilo
119891119910119895 = Tensatildeo limite de proporcionalidade do accedilo
119905119895 = Espessura do encamisamento
119863119895 = Diacircmetro externo do encamisamento
A resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo confinado pode ser estimada a partir da expressatildeo seguinte
(Chai Y H et al 1991)
119891prime119888119888 = 119891prime119888 times (2254radic1 +794119891prime119897119891prime119888
minus2119891prime119897119891prime119888
minus 1254 [MPa] (513)
Onde
119891prime119888119888 = Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo confinado
119891prime119888 = Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo natildeo confinado
119891prime119897 = Tensatildeo maacutexima de confinamento do encamisamento de accedilo
Para os pilares que possuem uma regiatildeo com uma emenda dos varotildees longitudinais na
base do pilar a rotura agrave flexatildeo do pilar ocorre atraveacutes de um mecanismo de deslizamento entre
as armaduras longitudinais e as armaduras de ligaccedilatildeo da base do pilar Verificando-se muitas
vezes este deslizamento antes de se atingir a maacutexima capacidade de resistecircncia agrave flexatildeo da
88
seccedilatildeo Aplicando uma pressatildeo radial com um anel metaacutelico (hoop reinforcement) vai evitar
esse deslizamento A investigaccedilatildeo tem mostrado que um coeficiente de atrito de μ=14 deve ser
garantido na interface da zona prevista de fendilhacatildeo Para garantir este coeficiente de atrito e
evitar que o accedilo do encamisamento entre em cedecircncia a extensatildeo do anel de accedilo (hoop
reinforcement) natildeo deve ultrapassar o valor de 120576119904119895 = 00015 (Daudey X and A Filiatrault
2000)
Entatildeo a espessura necessaacuteria para o encamisamento de accedilo pode ser calculada atraveacutes de
119905119895 =242119860119887times119891119910times119863119895
4times119901times119897119904times(00015119864119904119895) (514)
Onde
119905119895 = Espessura do encamisamento de accedilo
119860119887 = Aacuterea da seccedilatildeo das armaduras longitudinais
119891119910 = Tensatildeo de cedecircncia das armaduras longitudinais
119863119895 = Diacircmetro externo do encamisamento
119901 = Diacircmetro equivalente do betatildeo fissurado em torno da armadura longitudinal
119897119904 = Comprimento de emenda dos varotildees
119864119904119895 = Moacutedulo de elasticidade do accedilo de encamisamento
Resultado de vaacuterios estudos tendem a comprovar que um encamisamento retangular
fornece menos tensatildeo de confinamento na seccedilatildeo de betatildeo comparativamente ao encamisamento
circular ou eliacuteptico Por isso em casos de necessidade de incrementar resistecircncia agrave flexatildeo em
pilares aconselha-se a usar um encamisamento circular ou eliacuteptico Em casos onde o espaccedilo eacute
limitado obrigando a um confinamento retangular verificou-se que a colocaccedilatildeo de duas
ancoragens na parte superior e inferior do pilar iraacute aumentar a resistecircncia agrave flexatildeo do pilar
(Aboutaha RS et all 1999)
5824 Pilares - resistecircncia ao corte
A capacidade de resistecircncia ao corte de um pilar eacute a soma da contribuiccedilatildeo de resistecircncia
de cada um dos elementos constituintes do pilar ou seja
119881119906 = 119881119888 + 119881119904 + 119881119899 (515)
Onde
119881119906 = Resistecircncia do pilar ao esforccedilo transverso
89 Tiago Pais Boto
119881119888 = Resistecircncia do betatildeo ao corte
119881119904 = Resistecircncia das armaduras ao corte
119881119899 = Resistecircncia ao corte da contribuiccedilatildeo das cargas verticais
Para se conseguir melhorar a resistecircncia do pilar ao corte pode-se adicionar a
contribuiccedilatildeo do encamisamento de accedilo para resistir ao corte calculada a partir de
120573 times 119881119904119895 ge 1198810 minus 120573 times (119881119888 + 119881119904 + 119881119899) (516)
Onde
120573 = 07
119881119904119895 = Resistecircncia miacutenima necessaacuteria ao corte do encamisamento de accedilo
1198810 = Forccedila de corte induzida pela capacidade de flexatildeo maacutexima provaacutevel da roacutetula plaacutestica
Para uma estimativa de 119881119904119895 pode ser considerado como uma armadura transversal
continua de seccedilatildeo igual agrave sua espessura e espaccedilamento igual agrave unidade podendo ser calculado
por
119881119904119895 = 119860119904119895 times (119865119910119904119895
2) times
119889119904119895
119878119904119895 (517)
Onde
119881119904119895 = Resistecircncia ao corte do encamisamento de accedilo
119860119904119895 = Aacuterea estimada dos aneacuteis de accedilo
119865119910119904119895 = Tensatildeo de cedecircncia do accedilo de encamisamento (soacute 50 deste calor deve ser
considerado por isso eacute dividido por 2)
119889119904119895 = Espessura da placa de encamisamento metaacutelico
119878119904119895 = Espaccedilamento igual agrave unidade
Para seccedilotildees circulares ou retangulares com necessidade de reforccedilo ao corte o
encamisamento metaacutelico deve ser aplicado em todo o comprimento do pilar conduzindo a bons
resultados Mas devido agrave fraca ligaccedilatildeo na interface betatildeo e encamisamento metaacutelico deve-se
aplicar uma ancoragem com parafusos
5825 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de pilares aos estados limites uacuteltimos
O dimensionamento para a verificaccedilatildeo da resistecircncia agrave compressatildeo simples e resistecircncia
agrave flexatildeo de um pilar de betatildeo armado pode ser realizado pelo meacutetodo dos coeficientes globais
e tendo em conta os modelos e pressupostos semelhantes aos efetuados no caacutelculo de seccedilotildees
novas aacute flexatildeo
90
i) Dimensionamento agrave compressatildeo simples
119873119904119889 le 119873119903119889 = 120574119899119877 times (119860119888119894 times 119891119888119889119888119891 + 119860119904
119894 times 119891119904119910119889119894 ) + 120574119899119877 times (119860119888
119903 times 119891119888119889119888119891 + 119860119904119903 times 119891119904119910119889
119903 ) (518)
Onde
119873119904119889 =Esforccedilo axial atuante
119873119903119889 =Esforccedilo axial resistente
120574119899119877 = Coeficiente de monolitismo para a flexatildeo ( 120574119899119877 = 09)
119860119888119894 =Aacuterea do betatildeo existente
119891119888119889119888119891 =Valor de caacutelculo corrigido da resistecircncia aacute compressatildeo do betatildeo
119860119904119894 =Aacuterea da armadura existente
119891119904119910119889119894 =Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de existente
119860119888119903 =Aacuterea do betatildeo de reforccedilo
119860119904119903=Aacuterea da armadura de reforccedilo
119891119904119910119889119903 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
ii) Dimensionamento agrave flexatildeo e compressatildeo
Figura 5-25 Modelo de caacutelculo de pilares agrave flexatildeo composta (Gomes A Appleton J)
O esforccedilo axial resistente final e o momento devem ser afetados pelos coeficientes de
monolitismo correspondentes
91 Tiago Pais Boto
119873119877119889119891119894119899119886119897
= 119873119877119889 times 120574119899119877 (519)
119872119877119889119891119894119899119886119897
= 119872119877119889 times 120574119899119877 (520)
Onde
119873119877119889119891119894119899119886119897
=Esforccedilo axial resistente afetado pelo coeficiente de monolitismo
119873119877119889= Esforccedilo axial resistente
120574119899119872119873 = Coeficiente de monolitismo
119872119877119889119891119894119899119886119897
= Momento resistente da seccedilatildeo reforccedilada afetado pelo coeficiente de monolitismo
119872119877119889= Momento resistente da seccedilatildeo reforccedilada
5826 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de vigas aacute flexatildeo no estado limite uacuteltimo
O dimensionamento para a verificaccedilatildeo da resistecircncia agrave flexatildeo de uma viga de betatildeo
armado pode ser realizado pelo meacutetodo dos coeficientes globais admitindo que a secccedilatildeo tem
um comportamento monoliacutetico existindo uma aderecircncia perfeita e as secccedilotildees planas mantecircm-
se planas apoacutes a deformaccedilatildeo considerando um coeficiente de monolitismo para a flexatildeo de
120574119899119872 = 10
Deste modo o caacutelculo eacute semelhante ao de uma secccedilatildeo de betatildeo armado considerando-
se duas camadas de armaduras com resistecircncias diferentes exemplificado na figura seguinte
(Gomes A Appleton J)
Figura 5-26 Modelo de caacutelculo agrave flexatildeo de vigas reforccediladas por colagem de chapas metaacutelicas
(Gomes A Appleton J)
i) Caacutelculo do momento resistente
119872119877119863 = 120574119899119877 times (119860119904119890119902 times 119885119890119902 times 119891119904119910119889
119894 ) (521)
119860119904119890119902 = 119860119904
119894 + 119860119904119903 times
119891119904119910119889119903
119891119904119910119889119894 (522)
92
119885119890119902 =119860119904119894times119885119894times119891119904119910119889
119894 +119860119904119903times119885119903times119891119904119910119889
119903
119860119904119894times119891119904119910119889
119894 +119860119904119903times119891119904119910119889
119903 (523)
Admitindo z=09 vem
119872119877119863 = 120574119899119877 times (119860119904
119890119902 times 09 times 119891119904119910119889119894 ) (524)
Com a utilizaccedilatildeo de tabelas de dimensionamento determina-se 119860119904119890119902
e atraveacutes da
expressatildeo seguinte podemos calcular a aacuterea de armadura de reforccedilo (119860119904119903)
119860119904119903 =
119891119904119910119889119894
119891119904119910119889119903 times (119860119904
119890119902 times119889119890119902
119889119903minus 119860119904
119894 times119889119894
119889119903) (525)
Onde
119872119877119863 = Momento resistente
120574119899119877 = Coeficiente de monolitismo para a flexatildeo ( 120574119899119877 = 09 valor sugerido por Eurocoacutedio 8
parte14)
119860119904119890119902
=Aacuterea de armadura equivalente
119885119890119902= Braccedilo equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
119891119904119910119889119894 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura existente
119860119904119894 = Aacuterea da armadura existente
119860119904119903 = Aacuterea da armadura de reforccedilo
119891119904119910119889119903 =Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
119885119894 = Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
119885119903 = Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura de reforccedilo
119889119890119902 = Altura uacutetil equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
119889119903 = Altura uacutetil da seccedilatildeo reforccedilada relativamente agrave armadura de reforccedilo
119889119894 =Altura uacutetil da seccedilatildeo reforccedilada relativamente agrave armadura existente
ii) Verificaccedilatildeo da seguranccedila da ligaccedilatildeo betatildeo existentebetatildeo novo
Sendo a ligaccedilatildeo accedilobetatildeo de elevada importacircncia neste tipo de teacutecnica apresenta-se na
figura seguinte a configuraccedilatildeo de uma viga simplesmente apoiada admitindo uma distribuiccedilatildeo
plaacutestica uniforme das tensotildees de corte
93 Tiago Pais Boto
Figura 5-27 Distribuiccedilatildeo plaacutestica das tensotildees de aderecircncia (Gomes A Appleton J)
Ligaccedilatildeo sem buchas metaacutelicas
119865119904119889 = 119860119904119903 times 119891119904119910119889
119903 le 120591119904119889 times 119887 times119871119870
2 (526)
Sendo que
120591119904119889 = 119891119888119905119898119894119899
2 119872119875119886 (527)
Ligaccedilatildeo com buchas metaacutelicas
119865119904119889 = 119860119904119903 times 119891119904119910119889
119903 le 119899 times 119865119887 + 120574 times 120591119904119889 times 119887 times119871119870
2 (528)
Onde
119865119904119889 =Forccedila de traccedilatildeo de reforccedilo
119860119904119903 =Aacuterea da armadura de reforccedilo
119891119904119910119889119903 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
119899 = Nuacutemero de buchas colocadas no comprimento 1198711198702
119865119887 = Forccedila de corte resistente de uma bucha metaacutelica
120574 = Coeficiente de monolitismo para a flexatildeo ( 120574119899119877 = 10)
120591119904119889 = Tensatildeo de aderecircncia resistente accediloresinabetatildeo
119887 =Largura da chapa metaacutelica
94
119871119870 =Comprimento da chapa metaacutelica
5827 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de vigas ao esforccedilo transverso no estado limite uacuteltimo
Como jaacute referido anteriormente o dimensionamento ao esforccedilo transverso pode ser feito
atraveacutes da teacutecnica dos coeficientes globais tendo em conta a contribuiccedilatildeo para a resistecircncia dos
novos estribos adicionados sob a forma de chapas
i) Caacutelculo do esforccedilo transverso maacuteximo
119881119904119889 le 119881119877119889119898119886119909 =120572119888119908times119887119894times119885119894times1205921times119891119888119889
119888119900119905120579+119905119886119899120579+
120572119888119908times(119887119894minus119887119903)times119885119894times1205921times119891119888119889
119888119900119905120579+119905119886119899120579 (529)
Onde
119881119904119889 = Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119881119877119889119898119886119909 = Esforccedilo transverso maacuteximo
120572119888119908 = Fator que tem em conta o estado de tensatildeo na biela comprimida
119887119894 = Largura da seccedilatildeo de betatildeo da viga inicial
119885119894 = = Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
1205921 = Fator redutor da tensatildeo de compressatildeo do betatildeo fendilhado
119891119888119889 =Valor de caacutelculo da resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
119887119903 = Largura da seccedilatildeo de betatildeo reforccedilada
120579 = Angulo das bielas do betatildeo
ii) Caacutelculo do esforccedilo transverso resistente de caacutelculo
119881119904119889 le 119881119877119889119904 = 120574119899119877 times (119885119894 times119860119904119908119894
119878times coth 120579 times 119891119904119910119889
119894 ) + 120574119899119877 times (119885119903 times119860119904119908119903
119878times coth 120579 times 119891119904119910119889
119903 ) (530)
Onde
119881119904119889 = Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119881119877119889119904 = Esforccedilo transverso resistente de caacutelculo
120574119899119877 = Coeficiente de monolitismo para a flexatildeo ( 120574119899119877 = 09)
95 Tiago Pais Boto
119885119894 = Braccedilo de uma seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
119860119904119908119894 =Aacuterea da armadura de esforccedilo transverso inicial por metro
119878 = Espaccedilamento dos varotildees de accedilo
120579 = Angulo das bielas do betatildeo
119891119904119910119889119894 = Tensatildeo de cedecircncia do accedilo da armadura existente
119885119903 =Braccedilo de uma seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura de reforccedilo
119860119904119908119903 = Aacuterea da armadura de esforccedilo transverso adicional por metro
119891119904119910119889119903 =Tensatildeo de cedecircncia do accedilo da armadura de reforccedilo
583 Reforccedilo de seccedilotildees com encamisamento de betatildeo armado
5831 Introduccedilatildeo
Uma das teacutecnicas de reforccedilo estrutural mais comum para melhorar o desempenho de
elementos de betatildeo armado (pilares paredes vigas e noacutes viga-pilar) eacute o encamisamento das
seccedilotildees com betatildeo armado
Figura 5-28 Encamisamento de pilares com betatildeo armado (Santos 2008)
O reforccedilo de um elemento por encamisamento com recurso ao betatildeo armado eacute uma das
teacutecnicas mais adequadas para aumentar a resistecircncia das zonas comprimidas Pode ser aplicado
em vigas para aumentar a resistecircncia agrave flexatildeo eou a resistecircncia ao esforccedilo transverso Jaacute nos
pilares o reforccedilo garante um aumento de resistecircncia agrave flexatildeo e agrave compressatildeo Esta teacutecnica tem
vaacuterias vantagens (Eduardo S Juacutelio 2011) destacando
Simplicidade de execuccedilatildeo natildeo requer matildeo-de-obra especializada apenas conhecimento
de teacutecnicas de execuccedilatildeo como se tratasse de estruturas novas (Eduardo S Juacutelio 2011)
Distribuiccedilatildeo uniforme do incremento de rigidez (Eduardo S Juacutelio 2011)
Aumento de durabilidade do pilar
96
Como principais desvantagens destacam-se
No caso de necessidade de continuaccedilatildeo do reforccedilo do pilar entre pisos subsiste a
necessidade de perfurar a laje para poder dar continuaccedilatildeo agraves armaduras de reforccedilo caso
a laje seja vigada a armadura longitudinal de reforccedilo pode ficar condicionada (Eduardo
S Juacutelio 2011)
Nos casos de necessidade de proteccedilatildeo contra a corrosatildeo ou incecircndio onde o accedilo fica
exposto e quando satildeo usadas resinas de epoacutexido (Eduardo S Juacutelio 2011)
Aumento das necessidades das dimensotildees da seccedilatildeo transversal (Gomes A Appleton
J)
5832 Descriccedilatildeo das teacutecnicas de encamisamento
A execuccedilatildeo de um encamisamento eacute composta por diversas etapas sendo que as mais
importantes satildeo
Escoramento
A execuccedilatildeo do escoramento natildeo serve soacute para evitar danos ou mesmo o colapso mas
tambeacutem para permitir que o reforccedilo seja aplicado com niacuteveis de tensatildeo mais baixos na estrutura
Interface material existentereforccedilo
Eacute essencial preparar a superfiacutecie de ligaccedilatildeo de modo que a ligaccedilatildeo final entre o material
existente e o reforccedilo possa ter um comportamento o mais monoliacutetico possiacutevel
Disposiccedilatildeo de armaduras
Colocaccedilatildeo de armaduras adicionais de reforccedilo se as armaduras existentes apresentarem
uma perda de seccedilatildeo superior a 10 (Gomes A Appleton J) Exemplificam-se nas figuras
seguintes os vaacuterios tipos de disposiccedilatildeo de armaduras para reforccedilo de vigas e pilares
Figura 5-29Disposiccedilatildeo das armaduras mais utilizado no encamisamento de vigas (Gomes
A Appleton J)
97 Tiago Pais Boto
Figura 5-30 Disposiccedilatildeo das armaduras mais utilizado no encamisamento de pilares (Gomes
A Appleton J)
Fase de Betonagem
A betonagem pode ser feita com betatildeo projetado betatildeo normal ou com uma argamassa
especial os quais devem possuir boa trabalhabilidade baixa retraccedilatildeo elevada resistecircncia agrave
compressatildeo e boa aderecircncia (Gomes A Appleton J)
119890119898119894119899=
50119898119898 119861119890119905atilde119900 119901119903119900119895119890119905119886119889119900 75 119886 100119898119898 119861119890119905atilde119900 119899119900119903119898119886119897 11988811990011989111990311988611988911990040 119886 60119898119898 119860119903119892119886119898119886119904119904119886 119890119904119901119890119888119894119886119897
Figura 5-31Espessura a betonar em funccedilatildeo do material e teacutecnica utilizada (Gomes A
Appleton J)
A ligaccedilatildeo pode ser substancialmente melhorada com a pintura de resina epoacutexida com
ldquopot liferdquo elevado (periacuteodo em que a colagem eacute eficaz apoacutes 1 hora)
98
5833 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de vigas agrave flexatildeo no estado limite uacuteltimo
O dimensionamento para a verificaccedilatildeo da resistecircncia agrave flexatildeo de uma viga de betatildeo
armado pode ser realizado pelo meacutetodo dos coeficientes globais admitindo que a secccedilatildeo tem
um comportamento monoliacutetico uma aderecircncia perfeita e as secccedilotildees planas mantecircm-se planas
apoacutes a deformaccedilatildeo Considera-se um coeficiente de monolitismo para a flexatildeo de 120574119899119877 = 09
Deste modo o caacutelculo eacute semelhante ao de uma secccedilatildeo de betatildeo armado corrente considerando-
se duas camadas de armaduras com resistecircncias diferentes como se exemplifica na figura
seguinte (Gomes A Appleton J 2008)
Figura 5-32Modelo de caacutelculo agrave flexatildeo de vigas reforccediladas por encamisamento de betatildeo
armado (Gomes A Appleton J)
i) Caacutelculo do momento resistente
119872119877119863 = 120574119899119877 times (119860119904119890119902 times 119885119890119902 times 119891119904119910119889
119894 ) (531)
119860119904119890119902 = 119860119904
119894 + 119860119904119903 times
119891119904119910119889119903
119891119904119910119889119894 (532)
119885119890119902 =119860119904119894times119885119894times119891119904119910119889
119894 +119860119904119903times119885119903times119891119904119910119889
119903
119860119904119894times119891119904119910119889
119894 +119860119904119903times119891119904119910119889
119903 (533)
Admitindo z=09 vem
119872119877119863 = 120574119899119877 times (119860119904
119890119902 times 09 times 119891119904119910119889119894 ) (534)
99 Tiago Pais Boto
Com a utilizaccedilatildeo de tabelas de dimensionamento determina-se 119860119904119890119902
e atraveacutes da
expressatildeo seguinte podemos calcular a aacuterea de armadura de reforccedilo (119860119904119903)
119860119904119903 =
119891119904119910119889119894
119891119904119910119889119903 times (119860119904
119890119902 times119889119890119902
119889119903minus 119860119904
119894 times119889119894
119889119903) (535)
Onde
119872119877119863 = Momento resistente
120574119899119877 = Coeficiente de monolitismo para a flexatildeo ( 120574119899119877 = 09 valor sugerido no Eurocoacutedio 8
parte14)
119860119904119890119902
= Aacuterea de armadura equivalente
119885119890119902 = Braccedilo equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
119891119904119910119889119894 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura existente
119860119904119894 = Aacuterea da armadura existente
119860119904119903 = Aacuterea da armadura de reforccedilo
119891119904119910119889119903 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
119885119894 = Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
119885119903 = Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura de reforccedilo
119889119890119902 = Altura uacutetil equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
119889119903 = Altura uacutetil da seccedilatildeo reforccedilada relativamente agrave armadura de reforccedilo
119889119894 = Altura uacutetil da seccedilatildeo reforccedilada relativamente agrave armadura existente
ii) Verificaccedilatildeo da seguranccedila da ligaccedilatildeo entre o betatildeo existentebetatildeo novo
Figura 5-33 Modelo de caacutelculo para verificaccedilatildeo da ligaccedilatildeo betatildeo existentebetatildeo novo
(Gomes A Appleton J)
100
1205911 =119881119904119889
119887119903times119885119890119902 (536)
1205912 =119881119904119889
119887119903times119885119890119902times
119860119904119903times119891119904119910119889
119903
119860119904119903times119891119904119910119889
119903 +119860119904119894times119891119904119910119889
119894 (537)
Para verificaccedilatildeo da ligaccedilatildeo temos de garantir que
1205912 le 120591119898aacute119909 =1
120574119888times
2
3times 119891119888119905119898 (538)
119891119888119905119898 = 119898119894119899 119891119888119905119898119899119900119907119900
119891119888119905119898119890119909119894119904119905119890119899119905119890
(539)
Onde
1205911 = Tensatildeo tangencial na seccedilatildeo do betatildeo existente
119881119904119889 = Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119887119903 = Largura da seccedilatildeo de betatildeo reforccedilada
119885119890119902 = Braccedilo equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
1205912 = Tensatildeo tangencial na seccedilatildeo do betatildeo novo e o betatildeo existente
119860119904119903 = Aacuterea da armadura de reforccedilo
119891119904119910119889119903 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
119860119904119894 = Aacuterea da armadura existente
119891119904119910119889119894 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura existente
120591119898aacute119909 = Tensatildeo tangencial limite
120574119888 = Coeficiente de minoraccedilatildeo das propriedades resistentes do betatildeo em estruturas novas
119891119888119905119898 = Resistecircncia meacutedia agrave traccedilatildeo do betatildeo
5834 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de vigas ao esforccedilo transverso no estado limite uacuteltimo
O dimensionamento para a verificaccedilatildeo da resistecircncia ao esforccedilo transverso de uma viga
de betatildeo armado pode ser realizado pelo meacutetodo dos coeficientes globais Com esta teacutecnica eacute
possiacutevel incrementar a resistecircncia associada agraves tensotildees de compressatildeo nas bielas inclinadas do
modelo de treliccedila aumentando a largura da alma da seccedilatildeo de betatildeo e introduzindo novos
estribos (Gomes A Appleton J 2008)
101 Tiago Pais Boto
i) Caacutelculo do esforccedilo transverso maacuteximo
119881119904119889 le 119881119877119889119898119886119909 =120572119888119908times119887119894times119885119894times1205921times119891119888119889
119888119900119905120579+119905119886119899120579+
120572119888119908times(119887119894minus119887119903)times119885119894times1205921times119891119888119889
119888119900119905120579+119905119886119899120579 (540)
Onde
119881119904119889 = Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119881119877119889119898119886119909 = Esforccedilo transverso maacuteximo
120572119888119908 = Fator que tem em conta o estado de tensatildeo na biela comprimida
119887119894 = Largura da seccedilatildeo de betatildeo da viga inicial
119885119894 = Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
1205921 = Fator redutor da tensatildeo de compressatildeo do betatildeo fendilhado
119891119888119889 =Valor de caacutelculo da resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
119887119903 = Largura da seccedilatildeo de betatildeo reforccedilada
120579 = Angulo das bielas do betatildeo
ii) Caacutelculo do esforccedilo transverso resistente de caacutelculo
119881119904119889 le 119881119877119889119904 = 120574119899119881 times (119885119894 times119860119904119908119894
119878times coth 120579 times 119891119910119889
119894 ) + 120574119899119881 times (119885119903 times119860119904119908119903
119878times coth 120579 times 119891119910119889
119903 ) (541)
Onde
119881119904119889 = Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119881119877119889119904 = Esforccedilo transverso resistente de caacutelculo
120574119899119881 = Coeficiente de monolitismo para a esforccedilo transverso ( 120574119899119881 = 08 valor sugerido por
Eurocoacutedio 8 parte14)
119885119894 = Braccedilo de uma seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
119860119904119908119894 =Aacuterea da armadura de esforccedilo transverso inicial por metro
119878 = Espaccedilamento dos varotildees de accedilo
120579 = Angulo das bielas do betatildeo
119891119910119889119894 = Tensatildeo de cedecircncia do accedilo da armadura existente
119885119903 = Braccedilo de uma seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura de reforccedilo
119860119904119908119903 = Aacuterea da armadura de esforccedilo transverso adicional por metro
119891119910119889119903 =Tensatildeo de cedecircncia do accedilo da armadura de reforccedilo
102
De acordo com o Eurocoacutedigo 8 parte 14 o reforccedilo ao esforccedilo transverso natildeo conveacutem que seja
muito elevado seguindo a recomendaccedilatildeo de
119881119877119889119903 lt 2119881119877119889
119894 (542)
5835 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de pilares aos estados limites uacuteltimos
O dimensionamento para a verificaccedilatildeo da resistecircncia agrave compressatildeo simples e resistecircncia
agrave flexatildeo de um pilar de betatildeo armado pode ser realizado pelo meacutetodo dos coeficientes globais
tendo em conta os modelos e os pressupostos satildeo semelhantes aos efetuados no caacutelculo de
seccedilotildees novas agrave flexatildeo
De acordo com (CEB- Bulletin drsquoinformation nordm 162 ) a contribuiccedilatildeo inicial de betatildeo
para a resistecircncia da peccedila pode ser desprezada se
119860119888119891119894119899119886119897
= 119860119888119903 + 119860119888
119894 ge 2119860119888119894 (543)
Figura 5-34Pilar com encamisamento de betatildeo armado total (Aacutelvaro Sousa 2008)
i) Correccedilatildeo da resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
De acordo com o CEB Bulletin drsquoinformation nordm 213214 o valor corrigido da
resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo 119891119888119870119888119891 pode ser calculado a partir das seguintes expressotildees
119891119888119870119888119891 = 119891119888119896 times (1000 + 50 times1205902
119891119888119896) 119902119906119886119899119889119900 1205902 lt 005 times 119891119888119896 (544)
103 Tiago Pais Boto
119891119888119870119888119891 = 119891119888119896 times (1125 + 25 times1205902
119891119888119896) 119902119906119886119899119889119900 1205902 gt 005 times 119891119888119896 (545)
1205902 =1
2times 120572119899 times 120572119904 times 120596119899 (546)
120596119899 =119881119900119897119906119898119890 119889119886 119886119903119898119886119889119906119903119886 119905119903119886119899119904119907119890119903119904119886119897
119881119900119897119906119898119890 119889119900 119887119890119905atilde119900=
2(1198870+ℎ0)timesempty1198901199041199051199031198941198871199061199042
4times1
119904
1198870timesℎ0 (547)
Onde
119891119888119870119888119891 = Valor caracteriacutestico corrigido da resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
119891119888119896 = Valor caracteriacutestico da tensatildeo de rotura agrave compressatildeo do betatildeo
1205902 = Tensatildeo de confinamento
120596119899 = Percentagem volumeacutetrica da armadura transversal
120572119899 = Coeficiente redutor que tem em conta a aacuterea de betatildeo em planta efetivamente
confinada
120572119904 = Coeficiente redutor que tem em conta a aacuterea de betatildeo em altura efetivamente
confinada
1198870 119890 ℎ0 = Dimensatildeo do nuacutecleo cintado de betatildeo medidas em relaccedilatildeo agrave face interior do
betatildeo
119904 = Espaccedilamento dos varotildees da armadura transversal (espaccedilamento dos estribos)
ii) Dimensionamento agrave compressatildeo simples
119873119904119889 le 119873119903119889 = 120574119899119877 times (119860119888119894 times 119891119888119889119888119891 + 119860119904
119894 times 119891119904119910119889119894 ) + 120574119899119877 times ((119860119888
119903 minus 119860119888119888119903) times 119891119888119889119888119891 + 119860119904
119903 times 119891119904119910119889119903 )
(548)
Onde
119873119904119889 = Esforccedilo axial atuante
119873119903119889 = Esforccedilo axial resistente
120574119899119881 = Coeficiente de monolitismo para a esforccedilo transverso ( 120574119899119881 = 08 valor
sugerido no Eurocoacutedio 8 parte14)
119860119888119894 = Aacuterea do betatildeo existente
119891119888119889119888119891 = Valor de caacutelculo corrigido da resistecircncia aacute compressatildeo do betatildeo
104
119860119904119894 = Aacuterea da armadura existente
119891119904119910119889119894 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de existente
119860119888119903 = Aacuterea do betatildeo de reforccedilo
119860119888119888119903 = Aacuterea do betatildeo de recobrimento que natildeo se considera confinado
119860119904119903 = Aacuterea da armadura de reforccedilo
119891119904119910119889119903 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
iii) Dimensionamento agrave flexatildeo composta
O modelo de caacutelculo semelhante aos efetuados no caacutelculo de secccedilotildees novas agrave flexatildeo composta
Figura 5-35Modelo de caacutelculo dos esforccedilos resistentes agrave flexatildeo composta (Aacutelvaro Sousa
2008)
O esforccedilo axial e o momento resistente final devem ser afetados pelos coeficientes de
monolitismo correspondentes
119873119877119889119891119894119899119886119897
= 119873119877119889 times 120574119899119877 (549)
119872119877119889119891119894119899119886119897
= 119872119877119889 times 120574119899119877 (550)
Onde
119873119877119889119891119894119899119886119897
=Esforccedilo axial resistente afetado pelo coeficiente de monolitismo
119873119877119889 = Esforccedilo axial resistente
120574119899119881 = Coeficiente de monolitismo para a esforccedilo transverso ( 120574119899119881 = 08 valor
sugerido por Eurocoacutedio 8 parte14)
119872119877119889119891119894119899119886119897
= Momento resistente da seccedilatildeo reforccedilada afetado pelo coeficiente de
monolitismo
119872119877119889 = Momento resistente da seccedilatildeo reforccedilada
105 Tiago Pais Boto
584 Reforccedilo de estruturas em betatildeo com colagem de compoacutesitos FRP (Poliacutemeros reforccedilados
com fibras)
5841 Introduccedilatildeo
O reforccedilo de estruturas com FRP aparece devido agrave necessidade de reforccedilar com
materiais mais leves facilitar a execuccedilatildeo e por atualmente haver uma reduccedilatildeo dos custos de
fabrico das fibras Pode-se dizer que eacute uma evoluccedilatildeo da teacutecnica por colagem de chapas ou placas
de accedilo
Este compoacutesito de FRP eacute constituiacutedo pela conjugaccedilatildeo de fibras orgacircnicas ou inorgacircnicas
agrupadas atraveacutes de uma resina (polieacutesteres vinil ou epoacutexi) termoendureciacutevel ou
termoplaacutestica formando assim a matriz polimeacuterica O compoacutesito de FRP tem ainda cargas de
enchimento designadas por ldquofillersrdquo podendo tambeacutem conter aditivos tais como agentes
catalisadores ou aceleradores De acordo com Juvandes (1999) os FRPrsquos satildeo distinguidos em
dois grupos os sistemas preacute-fabricados conhecidos por ldquoPrefabricated Elementsrdquo (constituiacutedos
pelo laminado de FRP e pelo adesivo) e os sistemas curados ldquoin siturdquo conhecidos por ldquoWet Lay-
up Systemsrdquo (constituiacutedos pela telas de fibras e pela resina de impregnaccedilatildeo) Ainda de acordo
com a disposiccedilatildeo das fibras e da sua geometria podem ser classificados de unidirecionais
bidirecionais e multidirecionais As fibras mais utilizadas satildeo o vidro o carbono e a poliamide
aromaacutetica (aramida ou kevlarreg) sendo os respetivos compoacutesitos reforccedilados assinalados
internacionalmente por GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer) CFRP (Carbon Fiber
Reinforced Polymer) e AFRP (Aramid Fiber Reinforced Polymer)
5842 Sistemas Preacute-Fabricados
O grupo dos Sistemas Preacute-Fabricados adveacutem de um conjunto de fibras com orientaccedilatildeo
unidirecional unificadas atraveacutes de uma resina termoendureciacutevel resultante de um processo
designado por pultrusatildeo este consiste em saturar as fibras continuas com espessuras e larguras
controladas com resina puxadas atraveacutes de um molde aquecido resultando num produto final
com a forma transversal desejada dispensando qualquer polimerizaccedilatildeo do produto em obra
De acordo com (Juvandes1999) o laminado mais utilizado (ldquoLaminaterdquo ldquoStripsrdquo)
apresenta-se com a espessura tiacutepica de 12 a 14mm e com largura variaacutevel As caracteriacutesticas
mecacircnicas e fiacutesicas destes devem ser garantidas pelo fabricante com base em ensaios em
planos de controlo de qualidade Para a colagem dos laminados agrave superfiacutecie do betatildeo eacute utilizado
um compoacutesito que pode ser do tipo epoacutexido de vinil ou polieacutester designado por adesivo
5843 Sistemas ldquoin siturdquo
Ao contraacuterio dos sistemas Preacute-fabricados os sistemas ldquoin siturdquo natildeo apresentam um
produto final consolidado com resina mas sim fibras em forma de fios designados por Tecidos
(ldquoFabricsrdquo) ou Mantas (ldquoSheetsrdquo) em estado seco ou com teores de impregnaccedilatildeo reduzidos
106
De acordo com Juvandes (1999) as Mantas satildeo compostas por fibras unidirecionais
(orientaccedilatildeo 0ordm) e com espessuras de 01 a 02mm (110 dos laminados) e larguras entre 25 e
30cm Os Tecidos tecircm fibras entrelaccediladas (orientaccedilotildees 0ordm90ordm) ou multi direccionalmente com
a largura de cerca de 60cm A percentagem das fibras das Mantas e dos tecidos satildeo indicadas
pelo peso do produto por msup2 (gmsup2) sendo que os valores correntes encontram-se na ordem dos
200 a 400 gmsup2
O produto final conteacutem resina para impregnar as fibras sendo necessaacuterio em obra uma
polimerizaccedilatildeo com resina para criar o FRP Esta polimerizaccedilatildeo funciona tambeacutem como adesivo
agrave superfiacutecie da estrutura de betatildeo
Figura 5-36 Compoacutesito de FRP (Formas Preacute-Fabricada e Curada ldquoin siturdquo) (LJuvandes et all
2007)
5844 Componentes da aplicaccedilatildeo do sistema FRP
Fibras
107 Tiago Pais Boto
As fibras sendo o componente principal nos sistemas FRP tecircm que ser escolhidas
essencialmente em funccedilatildeo da classe de exposiccedilatildeo ambiental do moacutedulo de elasticidade
resistecircncia agrave traccedilatildeo e fadiga durabilidade e custo econoacutemico
As fibras em filamento de configuraccedilatildeo contiacutenua designadas ldquoContinuous Fibersrdquo (ACI
440R-96 1996 JCI TC952 1998) satildeo as mais adequadas para intervenccedilotildees de reforccedilo em
estruturas de betatildeo devido agrave possibilidade de orientaccedilatildeo numa direccedilatildeo especiacutefica otimizando
o desempenho estrutural (Juvandes 1999) As fibras continuas mais usadas no reforccedilo com
recurso a sistemas de FRP satildeo de vidro (G) de carbono (C) e a poliamida aromaacutetica (aramida
(A) ou Kevlarreg (K))
As fibras de carbono (C) destingem-se das outras natildeo soacute pelo elevado preccedilo mas
tambeacutem por apresentarem elevados moacutedulos de elasticidade elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo e
fadiga relaccedilatildeo resistecircnciapeso extremamente altos As fibras de Aramida (A) satildeo as que tecircm
a maior relaccedilatildeo resistecircncia de traccedilatildeo peso assim como o mais baixo peso especiacutefico de entre
as trecircs boa resistecircncia agrave abrasatildeo impacto e resistecircncia teacutermica Em relaccedilatildeo agraves fibras de vidro
(G) aleacutem dos baixos moacutedulos de elasticidade e baixa resistecircncia agrave fadiga distinguem-se pelo
baixo custo econoacutemico elevada resistecircncia teacutermica e resistecircncia agrave traccedilatildeo
Figura 5-37 Comportamento agrave traccedilatildeo de fibras e metais (ACI 440R-96 1996)
Legenda
C-HM = Fibras de Carbono de elevado moacutedulo de elasticidade
C-HS = Fibras de Carbono de elevada resistecircncia
A-HM = Fibras de Aramida de elevado moacutedulo de elasticidade
A-IM = Fibras de Aramida de moacutedulo de elasticidade intermeacutedio
G-S = Fibras de Vidro de elevada resistecircncia
108
G-AR = Fibras de Vidro de resistecircncia meacutedia
G-E = Fibras de Vidro com propriedades similares a G-AR mas de densidade
inferior
Tabela 5-12Propriedades das Principais Fibras (Manoochehr Zoghi 2014)
Adesivos
Os adesivos satildeo utilizados em sistemas ldquoPreacute-Fabricadosrdquo jaacute referido anteriormente e
satildeo constituiacutedos por uma resina e por vezes com a adiccedilatildeo de um endurecedor garantindo assim
a funccedilatildeo de ligaccedilatildeo e transferecircncia de tensotildees entre o sistema FRP e o betatildeo
Primaacuterio (Primers)
O Primaacuterio tambeacutem conhecido por (ldquoPrimersrdquo) eacute um fluido de viscosidade reduzida
geralmente cerca de 10 de soluccedilatildeo do adesivo em solvente orgacircnico que se coloca na
superfiacutecie do betatildeo para melhorar o desempenho da ligaccedilatildeo e criar um revestimento sobre o
qual o adesivo possa fluir mais facilmente (FIB bulletin14 2001)
Massa de enchimento (Puttie filler)
A massa de enchimento designada por (ldquoPuttie fillerrdquo) segundo a norma ACI 4402R-
08 2008 eacute um material relativamente inerte constituiacutedo por calcaacuterio pulverizado siacutelica ou
substancias coloidais adicionado com cimento Portland tinta resina ou outros materiais
podendo reduzir a retraccedilatildeo a densidade os custos e aumentar a trabalhabilidade
109 Tiago Pais Boto
Este material eacute usado para preencher vazios quando a superfiacutecie de betatildeo apresenta
irregularidades significativas das quais o primaacuterio natildeo eacute suficiente para suprimir pequenas
fendas ou orifiacutecios tornando assim a superfiacutecie de betatildeo mais lisa e regular
Resinas de saturaccedilatildeo
As resinas de saturaccedilatildeo ou matriz polimeacuterica (resina termoendureciacutevel) como o nome
indica servem para impregnar as fibras de reforccedilo e moldar a superfiacutecie de betatildeo Tecircm ainda
como funccedilatildeo fornecer um caminho de transferecircncia de tensotildees proteger as fibras de eventuais
choques mecacircnicos essencialmente esforccedilos de compressatildeo accedilotildees teacutermicas e exposiccedilatildeo agrave
agressividade ambiental Por estas razotildees a seleccedilatildeo da matriz polimeacuterica deve ser cuidada
justificando geralmente a escolha por resinas termoendureciacuteveis do tipo epoacutexido (ACI 440R-
96 1996)
Um estudo conduzido por (Juvandes et all 2006) com o tema A temperatura e a teacutecnica
de reforccedilo por colagem de sistemas de FRP com recurso a ensaios DSC e DMTArdquo Permitiu
concluir que a variaccedilatildeo de temperatura critica (Tc) em resinas comerciais correntes se encontra
muito proacuteximo e por vezes abaixo do valor das temperaturas caracteriacutesticas (T95) das obras em
Portugal Esta aproximaccedilatildeo pode conduzir ao amolecimento dos adesivos em determinado
periacuteodo de funcionamento da estrutura pondo em causa as propriedades e todo o sistema de
reforccedilo FRP
Desta forma os autores recomendam a implementaccedilatildeo trecircs criteacuterios [i] ‒ avaliar o
gradiente higroteacutermico esperado para a envolvente da obra no periacuteodo de vida uacutetil [ii] ‒
selecionar ou desenvolver novos adesivosresinas cujo valor da temperatura de transiccedilatildeo viacutetrea
(Tg) seja superior agraves condicionantes ambientais esperadas para a estrutura [iii] ‒ implementar
accedilotildees preventivas na zona reforccedilada de modo a evitar a exposiccedilatildeo direta dos reforccedilos ao
ambiente recorrendo a medidas de proteccedilatildeo
Revestimento protetor
A camada exterior do sistema FRP eacute designada por revestimento protetor Para o
sistema ter um comportamento adequado a longo prazo recomenda-se a execuccedilatildeo de uma
proteccedilatildeo a curto prazo (Proteccedilatildeo Temporaacuteria) incluindo medidas de proteccedilatildeo essencialmente
ambientais na fase em que a resina de saturaccedilatildeo se encontra em processo de cura Apoacutes a
conclusatildeo deste processo eacute entatildeo aplicada a proteccedilatildeo de caraacuteter definitivo (Proteccedilatildeo
Permanente) concebida para proteger contra impactos fogo exposiccedilatildeo a quiacutemicos raios
ultravioleta humidade temperaturas excessivas e vandalismo Poderaacute ainda haver um
acabamento esteacutetico (Mirmiran e Shahawy 2008)
110
Figura 5-38 Aplicaccedilatildeo do sistema FRP (adaptado de BASF 2007)
5845 Apreciaccedilotildees sobre Durabilidade dos FRPrsquos
Figura 5-39Fatores condicionantes para a durabilidade dos FRPrsquos
Humidade
A humidade eacute a principal causa da diminuiccedilatildeo da resistecircncia da matriz devido agraves
ligaccedilotildees moleculares moles Uma escolha apropriada da resina por exemplo a matriz de
vinylester pode diminuir o efeito da humidade Jaacute as resinas de polieacutester natildeo satildeo aconselhadas
em ambientes onde a humidade eacute importante Para sistemas de reforccedilo com CFRP vaacuterios
estudos mostram que em ambientes que envolvem ciclos de molhagem o desempenho do FRP
diminui entre 20 a 30 valores resultantes da descolagem da placa FRP agrave interface do betatildeo
(Aacutelvaro Sousa 2008)
Alcalinidade
DURABILIDADE
TEMPERATURAEXPOSICcedilAtildeO
ULTRA-VIOLETA
HUMIDADE ALCALINIDADE
111 Tiago Pais Boto
A diminuiccedilatildeo da capacidade resistente dos sistemas FRP devido agrave alcalinidade provem
obviamente da exposiccedilatildeo a que o sistema estaacute sujeito mas tambeacutem devido alcalinidade e
porosidade do betatildeo onde usualmente se encontram valores de pH acima de 11 Esta
sensibilidade eacute substancialmente notoacuteria em sistemas GFRP onde a deterioraccedilatildeo da matriz e das
fibras conduzem a perdas de capacidade resistente na ordem dos 20 Para combater estas
vulneraacuteveis situaccedilotildees aconselha-se a usar resinas da matriz do tipo vinylester e uma pintura de
proteccedilatildeo designada por AR-Glass (Alkalin Resistant fibers) Apesar de ser cerca de 10 vezes
monetariamente mais caro comparativamente ao sistema convencional GFRP (E-GLASS)
(Aacutelvaro Sousa 2008)
Temperatura
Os sistemas FRP perdem as suas propriedades mecacircnicas quando expostos a altas
temperaturas A temperatura tiacutepica desta deterioraccedilatildeo eacute a temperatura de transiccedilatildeo viacutetrea que
se situa entre os 60ordm e 120ordm Celsius em sistemas GFRP e AFRP Esta eacute uma das razotildees para os
FRPacutes natildeo serem tatildeo amplamente utilizados em edifiacutecios onde em comparaccedilatildeo com as pontes
a seguranccedila eacute mais exigente Uma das principais preocupaccedilotildees em caso de incecircndio usando
FRP eacute a libertaccedilatildeo de gases extremamente toacutexicos e perigosos para os seres humanos aleacutem da
perda de cerca de 80 da resistecircncia agrave traccedilatildeo para temperaturas acima de 500ordm Celsius
Uma soluccedilatildeo para contornar o problema eacute o uso de sistemas CFRP na verdade satildeo quase
insensiacuteveis a altas temperaturas capazes de suportar temperaturas superiores a 1000ordm Celsius
que eacute entre outras a razatildeo pela qual se utilizam fibras na induacutestria de aviaccedilatildeo
A American Concrete Institute (ACI) publicou um artigo interessante em 2006 que natildeo
recomenda o uso de FRP em edifiacutecios onde a integridade estrutural tem que ser mantida no caso
de um incecircndio
Exposiccedilatildeo ultravioleta
Compreende-se bem que os raios ultra violetas causam danos nas ligaccedilotildees quiacutemicas (foto
degradaccedilatildeo) fenoacutemeno que se verifica para determinados comprimentos de onda Poreacutem este
fenoacutemeno aparece apenas na camada superficial do poliacutemero AFRP onde um revestimento
adequado pode resolver o problema Os sistemas CFRP e GFRP natildeo estatildeo sujeitos a este tipo
de agressatildeo
5846 Consideraccedilotildees Finais vantagens e desvantagens
A teacutecnica de reforccedilo por colagem exterior de Sistemas Compoacutesitos de FRP surge como
uma alternativa aos sistemas de reforccedilo por colagem de chapas ou perfis metaacutelicos
As caracteriacutesticas mecacircnicas notaacuteveis de poliacutemeros reforccedilados com fibras foram
descritas ao longo deste capiacutetulo Apesar do custo econoacutemico mais elevado em comparaccedilatildeo
com os materiais tiacutepicos de engenharia civil tais como betatildeo ou accedilo a relaccedilatildeo pesoresistecircncia
112
capacidade contra ambientes agressivos facilidade e simplicidade de manuseamento em obra
daacute a este material um grande potencial para ser usado em melhorias estruturais apresentando
oacutetimos resultados de resistecircncia durabilidade facilidade e simplicidade de execuccedilatildeo em obra
Natildeo diferindo das restantes teacutecnicas de reforccedilo o seu ecircxito depende em larga escala da sua
correta conceccedilatildeo em projeto e da boa execuccedilatildeo em obra
Tabela 5-13 Principais vantagens e desvantagens das fibras FRP (Aacutelvaro Sousa 2008)
Tipo de Fibra Vantagens Desvantagens
Carbono (CFRP)
Grande resistecircncia agrave traccedilatildeo
compressatildeo e fadiga
Sensibilidade ao choque e
abrasatildeo
Grande resistecircncia a temperaturas
elevadas e agrave accedilatildeo de agentes quiacutemicos Corrosatildeo do tipo galvacircnico
Boa condutividade teacutermica e eleacutetrica Cerca de dez vezes mais cara do
que as fibras de vidro (GFRP)
Imune agrave corrosatildeo
Vidro (GFRP)
Grande resistecircncia agrave temperatura Muito suscetiacutevel a choques e
danos
Boa aderecircncia agrave matriz polimeacuterica Caracteriacutesticas mecacircnicas
inferiores a CFRP e AFRP
Transparente Maior peso especiacutefico
Boa relaccedilatildeo qualidadepreccedilo
Aramida (AFRP)
Baixa densidade Baixa resistecircncia agrave compressatildeo
Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo Sensibilidade agrave fluecircncia e accedilatildeo
dos raios ultra violetas
Boa resistecircncia ao choque desgaste e
vibraccedilotildees Dificuldade de moldagem
Boa resistecircncia a altas temperaturas e a
quiacutemicos Absorccedilatildeo de humidade
113 Tiago Pais Boto
6 Exemplos de casos praacuteticos de reparaccedilatildeo e reforccedilo
61 Cais de carga geral do porto de Aveiro
Figura 6-1 Vista do Cais de Carga do porto de Aveiro (LOURENCcedilO Z 2007)
Descriccedilatildeo da obra
O cais do Porto de Aveiro situa-se na faixa da costa dentro do limite da largura maacutexima legal
do domiacutenio puacuteblico mariacutetimo Este contem cinco zonas portuaacuterias designadas por Terminal
Norte Terminal Sul Terminal de Graneis Liacutequidos Porto de Pesca Costeira e Porto de Pesca
do Largo A intervenccedilatildeo eacute direcionada para as zonas de mareacute e de salpicos da viga frontal do
Cais de Carga Geral este tem um comprimento de 250 metros e a aacuterea total de betatildeo armado
a ser protegida foi de 1046 m2
Inspeccedilotildees Ensaios Anomalias patologias
O ensaio submetido ao cais de carga geral foi a mediccedilatildeo nos pontos de monitorizaccedilatildeo (zona 1
zona 2 e zona 3) do potencial natural
Como esperado os valores mais negativos foram verificados na zona 3 onde a concentraccedilatildeo de
humidade no betatildeo era superior Jaacute os valores menos negativos foram registados na zona 1
zona de salpicos onde a concentraccedilatildeo de humidade eacute inferior e com maior concentraccedilatildeo de
oxigeacutenio
Jaacute no decorrer da obra foram efetuados os seguintes testes antes da betonagem
- Verificaccedilatildeo da continuidade eleacutetrica das armaduras em cada secccedilatildeo
- Continuidade eleacutetrica das ligaccedilotildees catoacutedicas
- Continuidade eleacutetrica entre as ligaccedilotildees anoacutedicas na mesma zona
114
Antes durante e depois da betonagem foram realizados testes para verificaccedilatildeo da ausecircncia de
curto-circuito entre fitas de acircnodo e a armadura Estes testes foram realizados atraveacutes da
mediccedilatildeo da resistecircncia e do potencial entre as ligaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas em cada
zonasecccedilatildeo
Figura 6-2 Corte da viga frontal com a ilustraccedilatildeo das diferentes zonas anoacutedicas do sistema de
proteccedilatildeo catoacutedica (LOURENCcedilO Z 2007)
Intervenccedilatildeo realizada
Um sistema de proteccedilatildeo catoacutedica foi utilizado nesta intervenccedilatildeo constituiacutedo por fitas de malha
de Titacircnio ativado revestida com oacutexidos de metais nobre (TiMMO) com 20 mm de largura e
05 mm de espessura As fitas foram instaladas com espaccedilamento de 250 mm garantido atraveacutes
de espaccediladores apropriados de modo a evitar curto-circuitos e ligadas atraveacutes de soldadura por
pontos a uma outra fita de Titacircnio distribuidor da corrente Os eleacutetrodos de referecircncia
utilizados foram de MnMnO2 sendo fixos nas armaduras com a ajuda de braccediladeiras de
plaacutestico
Para um melhor controlo da informaccedilatildeo gerada e controlo da corrente as trecircs zonas iniciais de
monitorizaccedilatildeo foram subdivididas em subzonas
De modo a que a intensidade de corrente de cada zona se mantivesse constante o sistema foi
carregado em modo de corrente constante permitindo tambeacutem assim que a tensatildeo de saiacuteda de
cada fonte de alimentaccedilatildeo varie automaticamente em funccedilatildeo da resistividade do betatildeo
A monitorizaccedilatildeo e controlo do sistema eacute feito atraveacutes de uma unidade central constituiacuteda
essencialmente por trecircs fontes de alimentaccedilatildeo (uma por zona) voltiacutemetros e amperiacutemetros para
mediccedilatildeo da intensidade da corrente e da voltagem fornecida e voltiacutemetro de alta impedacircncia
para mediccedilatildeo dos potenciais de eleacutetrodo (LOURENCcedilO Z 2007)
115 Tiago Pais Boto
Figura 6-3 Instalaccedilatildeo das fitas de malha de TiMMO (LOURENCcedilO Z 2007)
Figura 6-4 Unidade Central de controlo e monitorizaccedilatildeo (LOURENCcedilO Z 2007)
Ficha teacutecnica e estado atual da obra (conclusotildees)
Decidiu-se efetuar dois ciclos de polarizaccedilatildeodespolarizaccedilatildeo com duraccedilatildeo de dois meses cada
ciclo de polarizaccedilatildeo e 72 horas cada ciclo de despolarizaccedilatildeo Verificou-se que os valores do
decrescimento de potencial ao fim do primeiro ciclo foram inferiores a 100mV portanto
116
decidiu-se aumentar a corrente fornecida a cada sub zona no segundo ciclo de despolarizaccedilatildeo
A tabela 61 apresenta os valores de potencial polarizado (instante OFF) e do decrescimento do
potencial obtidos em cada sub zona
Tabela 6-1 Resultados obtidos durante dois ciclos de polarizaccedilatildeo despolarizaccedilatildeo
(LOURENCcedilO Z 2007)
Tabela 6-2 Meacutedia dos valores de decrescimento de potencial obtido em cada zona e em cada
ciclo de polarizaccedilatildeo (LOURENCcedilO Z 2007)
Em comparaccedilatildeo com o maacuteximo de 2 mAm2 recomendado na Norma Europeia estes resultados
mostram que a densidade de corrente necessaacuteria nesta estrutura para a obtenccedilatildeo de 100 mV de
decrescimento de potencial ao fim de 72 h de despolarizaccedilatildeo eacute da ordem de 35 mA m2 Mas
sendo que o sistema foi dimensionado para receber densidades de corrente muito superiores aos
valores recomendados pela Norma Europeia natildeo existiu qualquer problema de durabilidade
117 Tiago Pais Boto
dos acircnodos e dos restantes componentes do sistema (LOURENCcedilO Z 2007)
Figura 6-5 Meacutedia dos valores do decrescimento do potencial (72 h) em funccedilatildeo da densidade de
corrente (LOURENCcedilO Z 2007)
62 Viaduto Duarte Pacheco
Figura 6-6 Vista geral viaduto Duarte Pacheco (httpwwwpanoramiocom 2014)
118
Descriccedilatildeo da obra
O Viaduto Duarte Pacheco eacute um viaduto de acesso a Lisboa vindo da autoestrada A5 Tem um
tabuleiro com 355m de desenvolvimento e 24 metros de largura Foi projetado em 1937 pelo
Engenheiro Joatildeo Alberto Barbosa Carmona e a obra teve iniacutecio em Abril de 1939 e concluiacuteda
em Dezembro de 1944 (APPLETON J et al 2004)
A estrutura realizada na sua maioria em betatildeo armado eacute composta em 5 partes
Duas passagens superiores em arco uma sobre a linha de caminho-de-ferro e outra sobre
a Avenida do Parque Florestal de Monsanto
Um arco central sobre a Avenida de Ceuta
Dois viadutos com uma extensatildeo de 8580 m entre eixos de vigas contiacutenuas de 5 tramos
com 1635 m de vatildeo apoiadas em pilares articulados longitudinalmente
Figura 6-7 Alccedilado do Viaduto Duarte Pacheco (APPLETON J et al 2004)
Inspeccedilotildees Ensaios Anomalias
Em 1993 e 1994 o LNEC realizou uma inspeccedilatildeo visual onde se detetou fendilhaccedilatildeo de
geometria irregular e fendilhaccedilatildeo orientada com as armaduras longitudinais o que originou a
despassivaccedilatildeo das armaduras e alguma corrosatildeo nas mesmas Da anaacutelise efetuada em amostras
de betatildeo com recurso a raio X foram detetadas reaccedilotildees expansivas no betatildeo nomeadamente
reaccedilotildees aacutelcalis-siacutelica e etringite Em algumas zonas a carbonataccedilatildeo jaacute era significativa
aproximando-se da profundidade das armaduras
Os ensaios de composiccedilatildeo do betatildeo confirmaram a presenccedila de inertes reativos em toda a obra
Os ensaios de humidade indicam que a humidade relativa no interior dos elementos estruturais
eacute superior a 85 Os ensaios de reatividade potencial dos aacutelcalis concluiacuteram que estas reaccedilotildees
estatildeo praticamente terminadas (APPLETON J et al 2004)
119 Tiago Pais Boto
Figura 6-8 Fendilhaccedilatildeo das reaccedilotildees alcali-siacutelica no betatildeo nas vigas do tabuleiro
(APPLETON J et al 2004)
Intervenccedilatildeo realizada
A reabilitaccedilatildeo orientada para suprimir as patologias detetadas foi dividida em 8 fases de
trabalho (APPLETON J et al 2004)
1ordf Reparaccedilatildeo local das zonas com indiacutecios de corrosatildeo de armaduras reconstruindo o
betatildeo da camada superficial com microbetatildeo ou argamassas preacute-doseadas Em zonas
com extensatildeo significativa foi previsto o reforccedilo com malha de accedilo galvanizado que tem
o objetivo de controlar reduzindo a abertura de fendas devidas a novas reaccedilotildees
expansivas
2ordf Reparaccedilatildeo das zonas com fendilhaccedilatildeo acentuada (em particular em pilares e arcos)
provocada pelas reaccedilotildees expansivas com ou sem corrosatildeo de armaduras Nas fendas de
abertura superior a 10 mm foi realizado o seu preenchimento com calda de cimento e a
selagem do bordo com poliuretano (figura 3) As fendas com abertura entre 04 mm e
10 mm foram somente seladas
3ordf Proteccedilatildeo da estrutura em relaccedilatildeo ao mecanismo de corrosatildeo de armaduras e controlo
das reaccedilotildees expansivas aacutelcalis-siacutelica Neste efeito de proteccedilatildeo eacute essencial a eficaacutecia no
controlo das trocas de humidade entre o ambiente exterior e a estrutura de betatildeo Assim
o sistema deveraacute eliminar a penetraccedilatildeo de aacutegua para o interior do betatildeo ao mesmo tempo
que possibilita a saiacuteda de vapor de aacutegua do interior do betatildeo para o meio exterior
Paralelamente o sistema de proteccedilatildeo superficial deveraacute ainda garantir uma adequada
proteccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave penetraccedilatildeo de aniacutedrico carboacutenico (CO2) e deveraacute possuir
capacidade de deformaccedilatildeo para absorver sem fendilhar as deformaccedilotildees expansivas (e
abertura de fendas) devidas agraves reaccedilotildees aacutelcalis-siacutelica Assim este sistema de proteccedilatildeo
superficial multi barreiras eacute composto pelos seguintes elementos
-Impregnaccedilatildeo hidrofugante sistema aplicado por projeccedilatildeo e que penetra na estrutura
porosa superficial do betatildeo revestindo os poros e repelindo a aacutegua
-Barramento das fendas incorporando malha de fibras de vidro
-Pintura (revestimento espesso e flexiacutevel) aplicado pelo menos em duas dematildeos
cruzadas e com maior espessura nos seguintes elementos arcos centrais pilares sobre
os arcos centrais pilastras dos arcos centrais e vigas exteriores do tabuleiro (espessura
superior ou igual a 500 μm)
120
Figura 6-9 Fendilhaccedilatildeo em pilar e trabalho de injeccedilatildeo (APPLETON J et al 2004)
4ordf Reabilitaccedilatildeo de apoios
Figura 6-10 Reabilitaccedilatildeo de apoios moveis (APPLETON J et al 2004)
5ordf Substituiccedilatildeo de apoios moacuteveis
Figura 6-11 Substituiccedilatildeo de apoios moacuteveis bloqueados e deformados (APPLETON J et al
2004)
121 Tiago Pais Boto
6ordf Reforccedilo das vigas externas do tabuleiro com laminados de fibras de carbono
Figura 6-12Reforccedilo com laminados de fibra de carbono (APPLETON J et al 2004)
7ordf Reconstruccedilatildeo das lajes consola dos passeios A laje consola tinha apenas uma espessura
de 007 m o que dificultaria a sua reparaccedilatildeo Assim foi considerado que a sua
reconstruccedilatildeo seria mais apropriada tendo entatildeo a espessura da nova laje sido de 010 m
Na figura 7 ilustram-se os trabalhos de reconstruccedilatildeo dessas lajes
Figura 6-13Reconstruccedilatildeo das lajes consola e dos passeios (APPLETON J et al 2004)
8ordf Trabalhos diversos tais como reconstruccedilatildeo dos topos das pilastras zonas de apoio das
vigas repavimentaccedilatildeo do tabuleiro requalificaccedilatildeo do sistema de drenagem de aacuteguas
pluviais introduccedilatildeo de um sistema de impermeabilizaccedilatildeo
122
Ficha teacutecnica e estado atual da obra
A intervenccedilatildeo foi realizada em 200203 e ficou a cargo do empreiteiro Construtora do Tacircmega
Foram reparados 1930m2 de aacuterea deteriorada o sistema de proteccedilatildeo foi aplicado em 44000m2
Utilizaram-se 968m de laminados para reforccedilo (Saraiva J 2007)
Figura 6-14Vista geral do viaduto Duarte Pacheco apoacutes intervenccedilatildeo (APPLETON J et al
2004)
63 Reabilitaccedilatildeo da ponte cais da Trafaria
Figura 6-15 Ponte Cais da Trafaria (a2p estudos e projetos 2004)
123 Tiago Pais Boto
Descriccedilatildeo da obra
A Ponte Cais construiacuteda em 1983 eacute utilizada para o aprestamento de navios de transporte dos
cereais Eacute constituiacuteda por 9 caixotildees com 210m de largura e 120m de desenvolvimento sobre
os quais apoiam 8 lajes vigadas com 204m de comprimento e 190m de largura Estes satildeo em
betatildeo armado e as lajes vigadas em betatildeo armado preacute-esforccedilado A ponte inclui 3 duques
DrsquoAlba e respetivas passagens para peotildees constituiacutedos por vigas simplesmente apoiadas com
vatildeos que variam entre 22m e 42m (a2p estudos e projetos 2004)
Inspeccedilotildees ensaios e anomalias
Uma inspeccedilatildeo visual mostrou que alguns paineacuteis de laje tinham o betatildeo da face inferior
totalmente delaminado e nalgumas vigas as bainhas de preacute-esforccedilo estavam jaacute aparentes e
sujeitas agrave livre corrosatildeo Constatou-se que as vigas mais altas que estavam em contacto com a
aacutegua por terem um niacutevel de humidade permanente mais elevado se encontravam menos
deterioradas que as vigas mais baixas (poros saturados fazem diminuir a quantidade de oxigeacutenio
junto das armaduras limitando a progressatildeo da corrosatildeo)
Devido aacute elevada exposiccedilatildeo do ambiente mariacutetimo verificou-se a corrosatildeo geral nas armaduras
causada por cloretos Os ensaios concluiacuteram que o valor criacutetico de concentraccedilatildeo de cloretos
situava-se aos 45mm de profundidade
Inclusivamente devido ao elevado estado de deterioraccedilatildeo em 2004 uma das vigas das
passagens de peotildees colapsou com uma rotura fraacutegil O colapso aconteceu apenas para a accedilatildeo
das cargas permanentes Realizou-se uma anaacutelise estrutural que permitiu concluir que tal soacute
podia acontecer com a rotura de dois cabos de preacute-esforccedilo Ensaios posteriores agrave calda de
injeccedilatildeo dos cabos permitiu concluir que esta se encontrava totalmente contaminada com
cloretos que resultou num estado avanccedilado de corrosatildeo dos cordotildees de preacute-esforccedilo (Saraiva J
2007)
Figura 6-16 Estado de degradaccedilatildeo da estrutura (a2p estudos e projetos 2004)
124
Intervenccedilatildeo realizada
Reparaccedilatildeo global com encamisamento da estrutura com microbetatildeo de alta durabilidade de
modo a garantir o recobrimento das armaduras de 50mm complementado por uma proteccedilatildeo
superficial de pintura epoxiacutedica
Para o encamisamento das vigas o empreiteiro estudou a hipoacutetese de utilizar microbetatildeo
autocompactaacutevel ou com inertes preacute-colocados seguidos de injeccedilatildeo de calda de cimento A
necessidade de recorrer a uma destas teacutecnicas relacionava-se com a dificuldade de acesso e
orientaccedilatildeo das superfiacutecies a betonar Realizaram-se testes num modelo agrave escala 11 para
comparar as teacutecnicas e adotou-se a utilizaccedilatildeo de microbetatildeo autocompactaacutevel Esta escolha
deveu-se ao facto que nas condiccedilotildees de execuccedilatildeo era inviaacutevel recorrer a meios de vibraccedilatildeo
mecacircnicos Para aleacutem disso o betatildeo com agregados preacute-colocados originava uma camada
superficial de betatildeo soacute com calda de cimento devido ao agrave deposiccedilatildeo dos agregados
Na face inferior das lajes comeccedilou por se utilizar projeccedilatildeo de betatildeo mas foram detetadas
algumas deficiecircncias na interface de ligaccedilatildeo ao substrato Abandonou-se esta teacutecnica e tambeacutem
aqui se adotou o betatildeo autocompactaacutevel tendo-se realizado furos na laje para colocaccedilatildeo do
betatildeo a partir da face superior da laje e purga do ar apoacutes colocaccedilatildeo de cofragem fixa na face
inferior
A remoccedilatildeo de betatildeo deteriorado foi realizada por fases para manter a ancoragem das armaduras
As passagens de peotildees foram substituiacutedas por novas estruturas de elevada durabilidade (betatildeo
de alto desempenho recobrimento miacutenimo de 50 mm e protecccedilatildeo superficial com pintura
acriacutelica) pois a sua reabilitaccedilatildeo natildeo era economicamente viaacutevel
Figura 6-17 Intervenccedilotildees nas vigas da ponte cais da Trafaria (a2p estudos e projetos 2004)
Ficha teacutecnica da obra e estado atual
A intervenccedilatildeo foi realizada em 2005 com um custo total de 1250000euro sendo reparados 4469
m2 de aacuterea de viga e 490 m2 de aacuterea de laje Para a proteccedilatildeo geral das superfiacutecies reparadas
utilizou-se uma tinta agrave base de resina eacutepoxy da International Paint com nome Interzone B54
com espessura superior de 300 μm que faz cura debaixo de aacutegua Em zonas onde natildeo se aplicou
nova camada de betatildeo mas se detetou a existecircncia de fendas com abertura superior a 02 mm
125 Tiago Pais Boto
aplicou-se revestimento com tinta Sikagard 255 (tinta de resina eacutepoxy muito flexiacutevel e
resistente) armada com tela de fibra de vidro Sika TX 270 (Saraiva J 2007)
O betatildeo autocompactaacutevel apresentava as seguintes caracteriacutesticas
Classe de resistecircncia miacutenima C3545
Quantidade de cimento 300lt clt 400 kgmsup3
Relaccedilatildeo aacutegua cimento aclt 04
Maacuteximo diacircmetro de inerte lt10 mm
O betatildeo adotado tinha a seguinte composiccedilatildeo
Cimento tipo I 425 com 355 kgm3 177 kgm3 de cinzas volantes 195 kgm3 de escoacuterias
relaccedilatildeo aacutegua cimento ac=027 (Saraiva J 2007)
64 Reabilitaccedilatildeo da ponte de Arraacutebida
Figura 6-18 Vista geral Ponte da Arraacutebida (Gaiurb 2015)
Descriccedilatildeo da obra
A ponte da Arraacutebida foi concluiacuteda em 1963 e inaugurada a 22 de Junho do mesmo ano O
projeto e direccedilatildeo estiveram a cargo do Prof Engordm Edgar Cardoso (Porto XXI 2015)
O desenvolvimento total da ponte eacute de 49320 m com um arco de 270 m de corda e 52 m de
flecha O tabuleiro em laje vigada com 12 vigas tem uma largura de 25 m e vatildeos de 2120 m
O tabuleiro apoia em cada alinhamento transversal com 4 pilares atraveacutes de carlingas Na zona
do Rio as accedilotildees satildeo transmitidas pelos pilares a dois arcos geacutemeos com 8m de largura cada e
secccedilatildeo em caixatildeo bicelular (APPLETON J et al 2002)
Inspeccedilotildees ensaios e anomalias
A inspeccedilatildeo visual originou um mapeamento das anomalias representado na figura seguinte
126
Figura 6-19 Ilustraccedilatildeo do mapeamento das Patologias (APPLETON J et al 2002)
Em simultacircneo com a inspeccedilatildeo visual realizou-se o ensaio de deteccedilatildeo de delaminaccedilatildeo por
precursatildeo com martelo nas superfiacutecies de betatildeo que comprovou a extensa delaminaccedilatildeo do betatildeo
e armaduras agrave vista que se observam nas vigas do tabuleiro em especial na zona sobre o arco
Constatou-se tambeacutem que grande parte da corrosatildeo de armaduras ocorre em locais de juntas de
betonagem ou locais de deficiente colocaccedilatildeo e vibraccedilatildeo do betatildeo traduzidas por segregaccedilatildeo dos
inertes e em locais de recobrimento muito pequeno (APPLETON J et al 2002)
Para o efeito e tendo em conta a diversidade de elementos estruturais as diferentes condiccedilotildees
de exposiccedilatildeo e as diferentes condiccedilotildees de acesso definiram-se e selecionaram-se um conjunto
de regiotildees representativas da totalidade da estrutura (figura seguinte) Em cada uma dessas
regiotildees realizaram-se os seguintes ensaios (APPLETON J et al 2002)
a Observaccedilatildeo topograacutefica da obra para se verificar a sua conformidade dimensional com
o projeto incidindo especialmente no nivelamento geomeacutetrico do tabuleiro
configuraccedilatildeo e posiccedilatildeo dos arcos e observaccedilatildeo da verticalidade dos pilares
b Deteccedilatildeo de armaduras e mediccedilatildeo do seu recobrimento (394msup2 que correspondem a
cerca de 05 da aacuterea exposta de betatildeo) utilizando sensores magneacuteticos e um
microprocessador
c Determinaccedilatildeo da profundidade da carbonataccedilatildeo (86 mediccedilotildees) em pequenas carotes
furos e superfiacutecies de fratura aplicando uma soluccedilatildeo alcooacutelica de fenolftaleiacutena
d Determinaccedilatildeo do teor em cloretos (expresso em percentagem da massa do betatildeo) a
vaacuterias profundidades (44 perfis de cloretos) por recolha de poacute de betatildeo obtido por
furaccedilatildeo com broca e utilizaccedilatildeo de equipamento standard
e Ensaios de caracterizaccedilatildeo do betatildeo envolvendo extraccedilatildeo de 16 carotes para realizaccedilatildeo
de
-Ensaios de resistecircncia e mediccedilatildeo do moacutedulo de elasticidade (7 ensaios)
-Ensaios de avaliaccedilatildeo da qualidade do betatildeo absorccedilatildeo por imersatildeo (3) absorccedilatildeo por
capilaridade (5) e permeabilidade (5)
127 Tiago Pais Boto
-Anaacutelise petograacutefica mineraloacutegica e microestrutural com vista a avaliar a estrutura
interna do betatildeo e eventuais reaccedilotildees quiacutemicas expansivas do betatildeo (3 provetes)
f Ensaio de escleroacutemetros (83) para avaliar a homogeneidade do betatildeo e a sua dureza
superficial Ensaios de avaliaccedilatildeo do grau e estado de corrosatildeo das armaduras
envolvendo Mediccedilatildeo do potencial eleacutetrico (6 malhas)
g Mediccedilatildeo da resistividade do betatildeo (6 zonas)
h Mediccedilatildeo da resistecircncia de polarizaccedilatildeo para avaliar a velocidade da corrosatildeo em μmano
(5 locais)
i Ensaios de traccedilatildeo de varotildees de accedilo (6 provetes)
j Avaliaccedilatildeo das caracteriacutesticas dinacircmicas da Ponte
Figura 6-20 Localizaccedilatildeo das zonas ensaiadas (APPLETON J et al 2002)
O estado de deterioraccedilatildeo da Ponte em funccedilatildeo das inspeccedilotildees e ensaios concluiu-se que
- A profundidade de carbonataccedilatildeo eacute apenas de 5 mm
- A penetraccedilatildeo de cloretos eacute muito pequena em geral com exceccedilatildeo das zonas onde se verificam
deficiecircncias de betonagem onde a contaminaccedilatildeo por cloretos atinge 008 do peso do betatildeo a
uma profundidade de 250 cm De referir que um valor de referecircncia do teor criacutetico em cloretos
valor a partir do qual as armaduras satildeo despassivadas eacute de 005
-A corrosatildeo de armaduras associada agrave carbonataccedilatildeo do betatildeo soacute ocorre em locais onde o
recobrimento for muito pequeno (inferior a 610 mm) e a corrosatildeo de armaduras associada agrave
penetraccedilatildeo de cloretos se estaacute a desenvolver na Ponte constituindo o principal mecanismo de
deterioraccedilatildeo o qual eacute jaacute especialmente gravoso nas zonas onde as deficiecircncias de betonagem
conduziram a uma qualidade inferior para o betatildeo
-Os ensaios de resistecircncia agrave compressatildeo conduziram a valores de 5260 a 7850 MPa Os ensaios
de avaliaccedilatildeo da qualidade do betatildeo revelaram que a composiccedilatildeo adotada era muito boa
-A realizaccedilatildeo da anaacutelise petrograacutefica revelou uma pasta de cimento muito compacta e a
inexistecircncia de reaccedilotildees expansivas no betatildeo e permitiu identificar a natureza dos inertes
-Apesar de ter sido utilizado na Ponte da Arraacutebida um betatildeo de alta qualidade e das superfiacutecies
do betatildeo terem sido protegidos por pintura a Ponte apresenta apoacutes 35 anos de serviccedilo uma
128
deterioraccedilatildeo significativa devida agrave corrosatildeo de armaduras associada agrave penetraccedilatildeo de cloretos
nas zonas onde ocorrem deficiecircncias de betonagem (APPLETON J et al 2002)
Intervenccedilatildeo realizada
Realizou-se uma proteccedilatildeo superficial geral da obra com tinta acriacutelica de base aquosa de
espessuras compreendidas entre 180 μm e 250 μm
Realizou-se um sistema de proteccedilatildeo diferenciado reforccedilado nas zonas de deficiecircncias de
betonagem (juntas de construccedilatildeo e zonas de deficiente compactaccedilatildeo) e com uma espessura
superior na zona da Ponte em relaccedilatildeo agrave aos viadutos
As zonas em que as armaduras estatildeo expostas e as zonas em que o betatildeo estaacute delaminado foi
reparado o local com substituiccedilatildeo do betatildeo e com novas argamassas de base cimentiacutecia
repassivando assim as armaduras Os pilares sobre os arcos junto ao fecho nas zonas
fendilhadas e delaminadas e aplicou-se uma junta com selante deformaacutevel por forma a permitir
a rotaccedilatildeo das secccedilotildees de topo e base dos pilares
A reabilitaccedilatildeo geral contempla ainda a reformulaccedilatildeo do sistema do pavimento do tabuleiro
incluindo a sua impermeabilizaccedilatildeo a reformulaccedilatildeo do sistema de drenagem e a substituiccedilatildeo das
juntas de dilataccedilatildeo A intervenccedilatildeo inclui ainda a instalaccedilatildeo de um sistema de monitorizaccedilatildeo
especialmente focado na observaccedilatildeo do processo de deterioraccedilatildeo que conduz agrave corrosatildeo de
armaduras pelo que foram instaladas ceacutelulas de corrosatildeo nas zonas atualmente satildes e nas zonas
sujeitas a reparaccedilatildeo local em especial na estrutura do tabuleiro
Figura 6-21 Corrosatildeo das armaduras (APPLETON J et al 2002)
Ficha teacutecnica da obra e estado atual
129 Tiago Pais Boto
A intervenccedilatildeo foi realizada em 2002 e ficou a cargo do empreiteiro Teixeira Duarte Teve um
custo de 4524000euro sendo que deste valor 964200euro corresponderam agrave pintura geral e 359700euro
agrave reparaccedilatildeo Foram reparados 3650 m2 de aacuterea deteriorada e 150 m de fendas O sistema de
protecccedilatildeo foi aplicado em 65000 m2
130
7 CONCLUSOtildeES E DESENVOLVIMENTOS FUTUROS
71 CONCLUSOtildeES
Ao longo desta dissertaccedilatildeo foram abordadas as vaacuterias etapas constituintes num projeto
de reparaccedilatildeo e reforccedilo em estruturas de betatildeo armado Descreveram-se as principais teacutecnicas
de reforccedilo estrutural dando especial atenccedilatildeo agrave sua aplicaccedilatildeo nalguns elementos estruturais
nomeadamente vigas e pilares Sendo que este trabalho padece de componente pratica eou
laboratorial tentou-se sistematizar o complexo processo de um projeto deste acircmbito de modo
a que a presente dissertaccedilatildeo possa servir de complemento bibliograacutefico ao projetista
Foram referenciadas as normas e regulamentos mais importantes e descreveram-se os
principais ensaios in situ e laboratoriais usados para caracterizar e avaliar o estado da estrutura
Em seguida expuseram-se as patologias e os mecanismos de deterioraccedilatildeo mecacircnicos fiacutesicos e
quiacutemicos mais recorrentes nas estruturas de betatildeo armado Refere-se ainda a metodologia geral
de intervenccedilatildeo a seguir assim como os principais aspetos teacutecnicos a considerar neste tipo de
intervenccedilatildeo nomeadamente mecanismos de transferecircncia de tensotildees
De um modo geral no penuacuteltimo capiacutetulo descreveu-se as principais teacutecnicas de reforccedilo
salientando-se o reforccedilo atraveacutes de materiais compoacutesitos empregues atualmente tais como os
CFRP que possibilitam acreacutescimos elevados na capacidade resistente Realccedilou-se este tipo de
reforccedilo tambeacutem por apresentar um baixo impacto arquitetoacutenico e ser faacutecil aplicaccedilatildeo embora
exija matildeo-de-obra especializada
No uacuteltimo capitulo como jaacute referido anteriormente a ausecircncia de componente praacutetica
nesta dissertaccedilatildeo foram expostos quatro casos praacuteticos de reparaccedilatildeo e reforccedilo em estruturas de
betatildeo armado localizadas em Portugal
Por fim com base no ACI 440 e ACI 318 foram abordadas consideraccedilotildees gerais de
dimensionamento de reforccedilo agrave flexatildeo e ao corte com recurso a FRP (apresentadas no anexo)
Assim torna-se visiacutevel que um estudo criterioso da estrutura existente em conjunto com
o conhecimento dos materiais e teacutecnicas de reforccedilo pode conduzir a intervenccedilotildees viaacuteveis
economicamente e com pouco impacto na estrutura intervencionada Podendo concluir que a
reparaccedilatildeo e reforccedilo de estruturas de betatildeo armado eacute atualmente uma ciecircncia dominada com
apoio normativo e teacutecnicas bastante evoluiacutedas bastante completo comprovado com obras
realizadas de grande sucesso
72 DESENVOLVIMENTOS FUTUROS
Os desenvolvimentos que se consideram mais importantes a realizar no acircmbito desta temaacutetica
satildeo os seguintes
Recolha de novas teacutecnicas de reparaccedilatildeo e reforccedilo agrave medida que sejam realizados novos
trabalhos de investigaccedilatildeo
Elaboraccedilatildeo de um caso praacutetico de reforccedilo numa estrutura real usando por exemplo o
reforccedilo com recurso a FRP e seguindo a metodologia do ACI 440 e ACI 318
131 Tiago Pais Boto
Elaboraccedilatildeo de um manual de dimensionamento para as diversas teacutecnicas aqui
abordadas
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140
141 Tiago Pais Boto
Anexo 1
8 Consideraccedilotildees gerais de reforccedilo com FRP agrave flexatildeo e corte em
seccedilotildees retangulares de acordo com ACI 440 e ACI 318
De modo a que a estrutura apresente uma reserva de resistecircncia quando solicitada por
a accedilatildeo do fogo o ACI recomenda que a estrutura anteriormente ao reforccedilo resista a duas
condiccedilotildees A primeira garante a resistecircncia a pelo menos 120 das accedilotildees permanentes e a 85
das sobrecargas A segunda condiccedilatildeo prende-se com a verificaccedilatildeo da capacidade resistente
tendo em conta a diminuiccedilatildeo das propriedades dos materiais apoacutes sujeitos ao fogo
(empty119877119899) 119890119909119894119904119905119890119899119905119890 ge (12119882119860119875 + 085119882119878119900119887) 119899119900119907119900 (81)
(119877119899120579) 119890119909119894119904119905119890119899119905119890 ge 119882119860119875 +119882119878119900119887 (82)
empty= Coeficiente de ductilidade
119877119899= Resistecircncia nominal de um elemento estrutural
119877119899120579= Resistecircncia nominal de um elemento estrutural submetido a temperaturas elevadas
119882119860119875= Accedilotildees permanentes
119882119878119900119887= Accedilotildees da sobrecarga
empty =
090 119904119890 120576119904 ge 0005
065 +025(120576119904minus120576119904119910)
0005minus120576119904119910 119904119890 120576119904119910 lt 120576119904 lt 0005
065 119904119890 120576119904 le 120576119904119910
(83)
Os elementos de reforccedilo FRP indicados nos documentos teacutecnicos dos fabricantes natildeo
satildeo afetados por nenhum coeficiente de minoraccedilatildeo devido aacute exposiccedilatildeo ambiental desta maneira
o ACI 440 recomenda que os alores de resistecircncia agrave traccedilatildeo e da extensatildeo uacuteltima sejam
corregidos por o coeficiente ambiental 119862119864
ƒ119891119906 = 119862119864 times ƒ119891119906lowast (84)
120576119891119906 = 119862119864 times 120576119891119906lowast (85)
ƒ119891119906=Resistecircncia uacuteltima de caacutelculo do FRP
142
ƒ119891119906lowast =Resistecircncia uacuteltima do FRP segundo o fabricante
119862119864=Coeficiente de reduccedilatildeo da accedilatildeo do meio ambiente
120576119891119906= Extensatildeo uacuteltima de caacutelculo do FRP
120576119891119906lowast =Extensatildeo uacuteltima do FRP segundo o fabricante
Tabela 8-1Valores de coeficiente de minoraccedilatildeo 119862119864
Condiccedilotildees de Exposiccedilatildeo Tipo de Fibra Coeficiente de reduccedilatildeo 119862119864
Interior Carbono 095
Vidro 075
Aramida 085
Exterior (pontes docas parques de estacionamento etc)
Carbono 085
Vidro 065
Aramida 075
Ambientes agressivos (ETARs industrias quiacutemicas etc)
Carbono 085
Vidro 050
Aramida 070
Devido aos materiais FRP apresentarem um comportamento linear elaacutestico antes da
rotura e admitindo que natildeo eacute afetado pela exposiccedilatildeo ambiental entatildeo o moacutedulo de elasticidade
pode ser determinado a partir da expressatildeo de Hooke
119864ƒ = ƒ119891119906 divide 120576119891119906 (86)
119864ƒ= Moacutedulo de elasticidade do FRP
ƒ119891119906= Resistecircncia uacuteltima de caacutelculo do FRP
120576119891119906= Extensatildeo uacuteltima de caacutelculo do FRP
143 Tiago Pais Boto
81 Reforccedilo agrave flexatildeo
811 Modos de ruina
Em elementos de betatildeo armado reforccedilado por FRPs a capacidade resistente agrave flexatildeo
estaacute intrinsecamente ligada aos modos de ruina os principais satildeo
Esmagamento do betatildeo comprimido ante da cedecircncia das armaduras de traccedilatildeo
Antes da rotura do FRP a armadura de traccedilatildeo entra em cedecircncia
Cedecircncia da armadura de traccedilatildeo seguindo-se o esmagamento do betatildeo de
compressatildeo
Destacamento do betatildeo de recobrimento devido a esta ser uma zona mais fraacutegil
devido aacute presenccedila de maior nuacutemero de vazios na interface betatildeoarmadura
Descolamento do FRP
Quando a extensatildeo na fibra de FRP atinge o valor de 3 (120576119888 = 120576119888119906=0003) considera-
se que se daacute o esmagamento do betatildeo A rotura do FRP acontece quando a extensatildeo for igual
ao valor de caacutelculo da extensatildeo uacuteltima de rotura (120576119891 = 120576119891119906)
Sendo que as tensotildees instaladas no FRP satildeo transferidas para o betatildeo de recobrimento
das armaduras introduzindo um acreacutescimo de tensotildees de corte e traccedilatildeo a extensatildeo maacutexima do
FRP eacute limitada atraveacutes da expressatildeo seguinte
120576119891119889 = 041radic119891119888
119899119864119891119905119891le 09 120576119891119906 (87)
120576119891119889 = Valor de caacutelculo da extensatildeo de rotura do FRP
119891119888 = Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
n = numero de camadas de FRP
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
119905119891 = Espessura de cada camada de FRP
120576119891119906 = Extensatildeo uacuteltima de caacutelculo do FRP
812 Hipoacuteteses baacutesicas do dimensionamento
De acordo com o ACI 440 as hipoacuteteses baacutesicas do dimensionamento satildeo consideradas
as seguintes suposiccedilotildees
Os caacutelculos de conceccedilatildeo do reforccedilo satildeo baseados nas propriedades dos materiais
existentes e nas disposiccedilotildees das armaduras
144
As extensotildees nas armaduras e no betatildeo satildeo diretamente proporcionais agraves
respetivas distacircncias do eixo neutro Uma seccedilatildeo plana antes da aplicaccedilatildeo do
carregamento devera permanecer plana apoacutes o carregamento (modelo de viga de
Euler-Bernoulli despreza-se a deformabilidade por corte)
A deformaccedilatildeo por corte na camada adesiva eacute desprezada devida a espessura
muito reduzida
A extensatildeo maacutexima de compressatildeo no betatildeo eacute de 0003
A resistecircncia agrave traccedilatildeo do betatildeo eacute desprezada
O FRP eacute caracterizado por um comportamento linear e elaacutestico tensatildeo-extensatildeo
ateacute agrave rotura
O accedilo assume um diagrama tensatildeoextensatildeo linear-elaacutestico ateacute agrave cedecircncia
seguido de um comportamento perfeitamente plaacutestico
Embora algumas das suposiccedilotildees possam natildeo refletir o verdadeiro comportamento do
FRP agrave flexatildeo tornam-se necessaacuterias para a introduccedilatildeo de dados computacionais Por exemplo
natildeo eacute considerado a deformaccedilatildeo por corte que ocorre na camada adesiva fazendo com que
ocorra um deslizamento relativo entre o FRP e o substrato
813 Criteacuterio de seguranccedila da resistecircncia agrave flexatildeo
O criteacuterio de seguranccedila da resistecircncia aacute flexatildeo deve ser verificado comparando o
momento fletor resistente de caacutelculo afetado por um coeficiente de reduccedilatildeo de ductilidade empty
descrito anteriormente e do momento fletor solicitante da combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel
empty119872119899 ge 119872119906 (88)
empty=Coeficiente de ductilidade
119872119899=Momento fletor resistente de caacutelculo
119872119906=Momento fletor solicitante da combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel Nmm
814 Niacutevel de extensatildeo no FRP
O maacuteximo de extensatildeo possiacutevel no FRP designada por extensatildeo efetiva 120576119891119890 acontece
quando
Ocorre o esmagamento do betatildeo de compressatildeo
Alcance do valor da extensatildeo de rotura do FRP
145 Tiago Pais Boto
Ocorrecircncia do descolamento do FRP
Entatildeo a extensatildeo efetiva pode ser calculada atraveacutes da seguinte expressatildeo
120576119891119890 = 120576119888119906 (119889119891minus119888
119888) minus 120576119887119894 le 120576119891119889 times 119896119898 (89)
Em que
119896119898 =
1
60120576119891119889(1 minus
119899119864119891119905119891
360000) le 090 119904119890 119899119864119891119905119891 le 180000
1
60120576119891119889(90000
119899119864119891119905119891) le 09 119904119890 119899119864119891119905119891 ge 180000
[119873119898119898] (810)
Onde
120576119891119890 = Extensatildeo efetiva do FRP
120576119888119906 = Extensatildeo maacutexima admitida no betatildeo comprimido
119889119891 = Distacircncia da face mais comprimida do betatildeo ao centro geomeacutetrico do FRP
c = Distancia da fibra mais comprimida ao eixo neutro
120576119887119894= Extensatildeo do betatildeo no substrato (betatildeo de recobrimento) no momento de instalaccedilatildeo do FRP
120576119891119889= Valor de caacutelculo da extensatildeo de rotura do FRP
n = Numero de camadas de FRP
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
119905119891 = Espessura de cada camada de FRP
815 Niacutevel de tensatildeo no FRP
A tensatildeo maacutexima que o FRP pode suportar antes da rotura da estrutura por flexatildeo pode
ser calculada admitindo um comportamento elaacutestico para o FRP atraveacutes da expressatildeo seguinte
119891119891119890 = 119864119891120576119891119890 (811)
Onde
119891119891119890=Tensatildeo efetiva no FRP niacutevel alcanccedilado na rotura da seccedilatildeo
119864119891=Modulo de elasticidade do FRP
120576119891119890=Extensatildeo efetiva no FRP niacutevel alcanccedilado na rotura da seccedilatildeo
146
816 Fator de reduccedilatildeo de ductilidade
Tendo em conta que a ductilidade de uma viga reforccedilada com FRP eacute inferior ao sistema original
desta maneira eacute importante verificar o niacutevel de deformaccedilatildeo das armaduras no estado limite
uacuteltimo apoacutes o esmagamento do betatildeo e descolamento do FRP de forma a manter a ductilidade
em niacuteveis aceitaacuteveis Este paracircmetro empty seraacute um fator de reduccedilatildeo do momento resistente
Figura 8-1 Fator de reduccedilatildeo do momento resistente em funccedilatildeo da extensatildeo do accedilo (adaptado
por Joaquim barros et al)
817 Estados limites de serviccedilo
Para se poderem evitar ou prevenir deformaccedilotildees plaacutesticas excessivas estas devem ser
limitadas em elementos de betatildeo armado reforccedilados com FRP para os estados limites de
utilizaccedilatildeo especialmente para elementos submetidos a cargas ciacuteclicas (El-Tawil et al 2001)
Desta forma a tensatildeo nas armaduras deve ser limitada a 80 e a tensatildeo de compressatildeo no betatildeo
limitada a 45 exemplificado nas expressotildees seguintes
119891119904119904 le 08 119891119904119910 (812)
119891119888119904 le 045119891119888 (813)
Onde
119891119904119904 = Tensatildeo para o accedilo natildeo preacute-esforccedilado para estados limites de utilizaccedilatildeo
119891119904119910 = Tensatildeo de cedecircncia para o accedilo natildeo preacute-esforccedilado
119891119888119904 = Resistecircncia de compressatildeo do betatildeo para estados limites de utilizaccedilatildeo
119891119888 = Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
147 Tiago Pais Boto
De acordo com Yamaguchi et al (1997) os autores observaram que existe uma relaccedilatildeo
linear entre a resistecircncia e as accedilotildees de longa duraccedilatildeo e o logaritmo do tempo de permanecircncia
do carregamento Chegaram agrave conclusatildeo que depois de aproximadamente 50 anos a resistecircncia
inicial do GFRP reduz em cerca de 30 a resitencia inicial do AFRP apresenta uma reduccedilatildeo
de cerca de 47 e a resistecircncia do CFRP tem uma perda de resistecircncia de aproximadamente
91 De acordo com Malvar (1998) os valores encontrados foram semelhantes
Desta maneira para se evitar a rotura dos sistemas reforccedilados com FRPs devido a accedilotildees
de longa duraccedilatildeo os valores da tensatildeo no FRP 119891119891119904 podem ser obtido segundo uma anaacutelise
elaacutestica e aplicando o momento que resulta das accedilotildees quase permanentes e das accedilotildees ciacuteclicas
Assim os valores das tensotildees para os sistemas GFRP AFRP e CFRP devem ficar limitados aos
valores indicados na tabela seguinte
Tabela 8-2 Limite de tensatildeo no FRP para carregamentos de longa duraccedilatildeo e accedilotildees ciacuteclicas
Tipo de Fibra do sistema FRP GFRP AFRP CFRP
020 119891119891119906 03 119891119891119906 055 119891119891119906
Onde
119891119891119906= Resistecircncia uacuteltima de caacutelculo do FRP
Os valores indicados na tabela satildeo resultado da aplicaccedilatildeo de um fator de seguranccedila de
06 aos valores dos fatores redutores de 03 047 e 091 para as fibras GFRP AFRP e CFRP
respetivamente
818 Aplicaccedilatildeo a seccedilotildees retangulares
Em aplicaccedilotildees de reforccedilo em seccedilotildees retangulares a resistecircncia agrave flexatildeo pode ser
determinada considerando a compatibilidade de deformaccedilotildees e o equiliacutebrio das forccedilas internas
atraveacutes do diagrama paraacutebola-retacircngulo
148
Figura 8-2Distribuiccedilatildeo de extensotildees e de tensotildees na verificaccedilatildeo aos estados limites uacuteltimos
(nas equaccedilotildees h foi substituiacutedo por 119889119891) (adaptado por Joaquim barros et al)
A distribuiccedilatildeo de extensotildees e de tensotildees representadas na figura anterior o momento
fletor resistente da secccedilatildeo na verificaccedilatildeo aos estados limite uacuteltimo pode ser calculado por
intermeacutedio da equaccedilatildeo seguinte
119872119899 = 119860119904119891119904 (119889119904 minus1205731119888
2) + 120595119891119860119891119891119891119890 (119889119891 minus
1205731119888
2) (814)
Onde
119872119899 = Momento fletor resistente da secccedilatildeo
119860119904 = Aacuterea da armadura convencional de traccedilatildeo
119891119904 = Tensatildeo de traccedilatildeo no accedilo
119889119904= Distancia entre a fibra do betatildeo mais comprimida e o centro geomeacutetrico da armadura de
traccedilatildeo
1205731 = Factor de transformaccedilatildeo do diagrama de tensotildees podendo assumir-se 08
c = Distancia da fibra de betatildeo mais comprimida ao eixo neutro
120595119891 =Coeficiente de minoraccedilatildeo da resistecircncia do FRP na flexatildeo pode assumir-se 085
119860119891= Aacuterea de FRP
119891119891119890 =Tensatildeo de traccedilatildeo efetiva no FRP
119889119891 = Altura total do elemento de betatildeo armado
149 Tiago Pais Boto
Por compatibilizaccedilatildeo de extensotildees e jaacute conhecendo a extensatildeo efetiva do FRP 120576119891119890 a
extensatildeo existente na camada de recobrimento logo apoacutes a aplicaccedilatildeo de reforccedilo 120576119887119894 e a posiccedilatildeo
do eixo neutro c podemos calcular a extensatildeo nas armaduras 120576119904 atraveacutes da expressatildeo
120576119904 = (120576119891119890 + 120576119887119894) (119889119904minus119888
119889119891minus119888) (815)
Onde
120576119904 = Niacutevel de extensatildeo nas armaduras
120576119891119890 = Extensatildeo efetiva no FRP niacutevel alcanccedilado na rotura da seccedilatildeo
120576119887119894 = Extensatildeo do betatildeo no substrato (betatildeo de recobrimento) no momento de instalaccedilatildeo do
FRP
119889119904 = Distancia entre a fibra do betatildeo armado mais comprimida e o centro geomeacutetrico da
armadura de traccedilatildeo
119889119891 = Altura total do elemento de betatildeo armado
c = Distancia da fibra de betatildeo mais comprimida ao eixo neutro
Conhecidas as extensotildees de todos os materiais que compotildees a seccedilatildeo e considerando-se
o comportamento linear-elaacutestico ateacute agrave cedecircncia seguido do comportamento perfeitamente
plaacutestico No caso do FRP como tambeacutem jaacute foi dito considera-se um comportamento linear e
elaacutestico Desta forma pode-se obter a correspondente tensatildeo atraveacutes das expressotildees
119891119904 = 119864119904120576119904 119904119890 120576119904 lt 120576119904119910 (816)
119891119904 = 119891119904119910 119904119890 120576119904 ge 120576119904119910 (817)
119891119891119890 = 119864119891120576119891 119904119890 120576119891 le 120576119891119889 (818)
119891119891119890 = 0 119904119890 120576119891 gt 120576119891119889 (819)
Onde
119891119904 =Tensatildeo nas armaduras
119864119904 = Moacutedulo de elasticidade do accedilo
120576119904 = Niacutevel de extensatildeo nas armaduras
150
120576119904119910 =Extensatildeo nas armaduras correspondente aacute tensatildeo de cedecircncia
119891119904119910 = Tensatildeo de cedecircncia para o accedilo natildeo preacute-esforccedilado
119891119891119890 = Tensatildeo de traccedilatildeo efetiva no FRP
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
120576119891 = Extensatildeo no FRP
120576119891119889 =Valor de caacutelculo da extensatildeo de descolamento do FRP ao substrato
Para o caacutelculo do equiliacutebrio interno de forccedilas se a equaccedilatildeo seguinte for satisfeita com a
verificaccedilatildeo da posiccedilatildeo do eixo neutro Os paracircmetros 1205721 e 1205731 de acordo com ACI 318-05 seccedilatildeo
10273 estatildeo associados agrave equivalecircncia do diagrama paraboacutelico das distribuiccedilatildeo de tensotildees no
betatildeo comprimido para o diagrama retangular e consideraccedilatildeo da linearidade fiacutesica dos
materiais Para 1205741 e 1205731 recomenda-se os valores de 085 e 08 respetivamente se a rotura do
sistema ocorrer por delaminaccedilatildeo ou descolamento do FRP segundo o ACI o diagrama
retangular garante resultados bastantes precisos
119888 =119860119904 119891119904+119860119891 119891119891119890
1205741 119891119888 1205731 119887119896 (820)
Onde
c = Distancia da fibra de betatildeo mais comprimida ao eixo neutro
119860119904 =Aacuterea das armaduras
119891119904 = Tensatildeo nas armaduras
119860119891 =Aacuterea de FRP
119891119891119890 = Tensatildeo de traccedilatildeo efetiva no FRP
1205741 e 1205731= Multiplicador de 119891119888 para determinar a tensatildeo equivalente do betatildeo agrave compressatildeo
119891119888 =Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
119887119896 =Largura da seccedilatildeo retangular de betatildeo
819 Tensatildeo no accedilo para estados limites de utilizaccedilatildeo
Assumindo o betatildeo fendilhado podemos calcular a tensatildeo no accedilo da secccedilatildeo reforccedilada
119891119904119904 e a posiccedilatildeo do eixo neutro para as cargas de serviccedilo kd atraveacutes do conceito de
homogeneizaccedilatildeo dos materiais
151 Tiago Pais Boto
119891119904119904 =[119872119904+ 120576119887119894 119860119891119864119891(119889119891minus
1198961198891199043)](119889119904minus119896119889119904)119864119904
119860119904119864119904(119889119904minus1198961198891199043)(119889119904minus119896119889119904)+119860119891119864119891(119889119891minus
1198961198891199043)(119889119891minus119896119889119904)
(821)
Em que
119896 = radic(120588119904119864119904
119864119888+ 120588119891
119864119891
119864119888)2
+ 2(120588119904119864119904
119864119888+ 120588119891
119864119891
119864119888(119889119891
119889119904)) minus (120588119904
119864119904
119864119888+ 120588119891
119864119891
119864119888) (822)
Onde
119891119904119904 = Tensatildeo nas armaduras para as cargas de serviccedilo
119872119904 =Momento no momento elaacutestico do elemento
120576119887119894 = Extensatildeo do betatildeo no substrato (betatildeo de recobrimento) no momento de instalaccedilatildeo do
FRP
119860119891 = Aacuterea de FRP
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
119889119891 = Altura total do elemento de betatildeo armado
119896 = Razatildeo entre a profundidade do eixo neutro e a profundidade medida no mesmo lado do eixo
neutro
119889119904 = Distancia entre a fibra mais comprimida do betatildeo armado e o centro geomeacutetrico da
armadura de traccedilatildeo
119864119904 = Moacutedulo de elasticidade do accedilo
119860119904 = Aacuterea das armaduras
120588119904 = Percentagem de reforccedilo da armadura convencional
119864119888 = Moacutedulo de elasticidade do betatildeo
120588119891 = Percentagem de reforccedilo de FRP
152
Figura 8-3 Distribuiccedilatildeo de tensotildees e extensotildees na verificaccedilatildeo dos estados limites de
utilizaccedilatildeo (adaptado por Joaquim barros et al)
8110 Tensatildeo no FRP para estados limites de utilizaccedilatildeo
Devido agrave atuaccedilatildeo de cargas de longa duraccedilatildeo e fadiga deve-se limitar a tensatildeo existente
no FRP atraveacutes da expressatildeo seguinte considerando-se as cargas quase permanentes e
comparar aos limites da tabela 16 recomendados pelo ACI
119891119891119904 = 119891119904119904 (119864119891
119864119904)119889119891minus119896119889119904
119889119904minus119896119889119904minus 120576119887119894119864119891 (823)
Onde
119891119891119904 = Tensatildeo no FRP causado pelo momento no regime elaacutestico do elemento de betatildeo armado
119891119904119904 = Tensatildeo nas armaduras para as cargas de serviccedilo
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
119864119904 = Moacutedulo de elasticidade das armaduras
119889119891 = Altura total do elemento de betatildeo armado
k = Razatildeo entre a profundidade do eixo neutro e a profundidade medida no mesmo lado do eixo
neutro
119889119904 = Distancia entre a fibra mais comprimida do betatildeo armado e o centro geomeacutetrico da
armadura de traccedilatildeo
120576119887119894 = Extensatildeo do betatildeo no substrato (betatildeo de recobrimento) no momento de instalaccedilatildeo do
FRP
153 Tiago Pais Boto
8111 Fluxograma para verificaccedilatildeo da capacidade resistente da seccedilatildeo reforccedilada agrave flexatildeo
De acordo com ACI 440 para a verificaccedilatildeo dos estados limites uacuteltimos a resistecircncia agrave
flexatildeo pode ser obtida seguindo o fluxograma indicado na figura seguinte Mas sendo que o
valor de 120576119891119889 diminui com a rigidez do sistema de reforccedilo na situaccedilatildeo em que a extensatildeo do
FRP for superior egrave extensatildeo efetiva torna-se necessaacuterio usar mais fibras de FRP no entanto no
contexto da rigidez e do valor econoacutemico eacute preferiacutevel aumentar a largura das camadas de FRP
do que aplicar mais camadas de FRP
154
Figura 8-4Diagrama para verificaccedilatildeo aos ELU em reforccedilo de seccedilotildees em betatildeo armado com
FRP (adaptado de Joaquim barros et al)
Determinar a extensatildeo inicial
Determinar a rigidez
Determinar o paracircmetro
Impor ruiacutena por esmagamento do betatildeo ( = )e =
Calcular a posiccedilatildeo da linha neutra c
Calcular o estado de extensatildeo no accedilo
lt
Calcular o estado de tensatildeo no accedilo
Tensatildeo no accedilo =
Calcular a tensatildeo efetiva no reforccedilo
Com a meacutedia dos valores de c calcula-se a nova
extensatildeo no reforccedilo
Obter a meacutedia dos dois valores de c Verificaccedilatildeo de equilibrio calcular a
posiccedilatildeo da linha neutra c
lt lt
Alterar a aacuterea do FRP de
Verificaccedilatildeo de dectilidade da seccedilatildeo calcular fAtor de reduccedilatildeo φ
Calcular o momento resistente
Criteacuterio de seguranccedila ao ELU
eacute verificado
Fim
Fornecer as caracteristicas geomeacutetricas da seccedilatildeo e
propriedades mecanicas dos
NAtildeONAtildeO
NAtildeO
SIM
SIM
SIM
155 Tiago Pais Boto
82 Reforccedilo ao esforccedilo transverso de uma viga ou pilar de betatildeo armado
821 Configuraccedilotildees geomeacutetricas de reforccedilo
Existem essencialmente trecircs tipos de revestimento de FRP usados para aumentar a
resistecircncia ao corte de uma viga de betatildeo armado ou pilar
Das trecircs hipoacuteteses a mais eficiente eacute total envolvimento da seccedilatildeo ilustrado na figura seguinte
a) Total envolvimento da seccedilatildeo
b) Em forma de U
c) Colagem em duas faces
Figura 8-5Configuraccedilotildees geomeacutetricas do reforccedilo ao corte com FRP (ACI 4402R-08)
822 Resistecircncia Nominal de corte
De acordo com o ACI 318-05 o valor da resistecircncia nominal de corte deve ser
multiplicado por um fator de reduccedilatildeo ϕ=085
ϕ119881119899 ge 119881119906 (824)
O valor nominal da resistecircncia ao corte tambeacutem pode ser calculado fazendo o
somatoacuterio da contribuiccedilatildeo da armadura resistente ao corte da contribuiccedilatildeo do betatildeo e do
sistema FRP afetado de um coeficiente de minoraccedilatildeo 120595119891 dependente da configuraccedilatildeo de
reforccedilo
Φ119881119899=ϕ(119881119888 + 119881119904 + 120595119891119881119891) (825)
Onde
119881119899 =Valor nominal da resistecircncia ao corte
119881119906 = Valor resistente ao corte requerido
156
119881119888 = Contribuiccedilatildeo do betatildeo para a resistecircncia ao corte de uma seccedilatildeo de betatildeo
119881119904 = Contribuiccedilatildeo das armaduras para a resistecircncia ao corte de uma seccedilatildeo de betatildeo
120595119891 = Coeficiente de minoraccedilatildeo dependente da configuraccedilatildeo de reforccedilo
Figura 8-6Valores correspondentes ao coeficiente 120595119891 (adaptaccedilatildeo de Joaquim barros et al)
823 Valor de caacutelculo da contribuiccedilatildeo do FRP
De acordo com ACI 440 o valor da contribuiccedilatildeo do FRP para aumentar a resistecircncia ao
esforccedilo transverso de uma viga de betatildeo armado eacute calculado com a expressatildeo seguinte
(Joaquim barros et al)
119881119891119889 = ϕ times 120595119891119860119891119907times119891119891119890times(sin120573+cos120573)times119889119891119907
119904119891 (826)
Em que
119860119891119907 = 2 times 119899119891 times 119905119891 times 119908119891 (827)
Onde
119881119891119889 = Valor de caacutelculo da contribuiccedilatildeo do FRP para contribuiccedilatildeo ao corte
ϕ = Fator de reduccedilatildeo de resistecircncia ACI 318-05 (empty = 085)
120595119891 =Coeficiente de minoraccedilatildeo dependente da configuraccedilatildeo de reforccedilo
119860119891119907 = Aacuterea de reforccedilo de FRP ao corte
119891119891119890 = Tensatildeo efetiva do FRP
120573 = Orientaccedilatildeo das fibras de FRP
119889119891119907= Altura uacutetil do reforccedilo de FRP
119904119891 = Espaccedilamento do FRP na direccedilatildeo do eixo da viga
157 Tiago Pais Boto
119899119891 = Nuacutemero de camadas de FRP
119905119891 = Espessura por camada de FRP
119908119891 =Largura por unidade de FRP
Figura 8-7Identificaccedilatildeo dos paracircmetros intervenientes na formulaccedilatildeo do reforccedilo com FRP
(ACI 4402R)
824 Tensatildeo efetiva do FRP
119891119891119890 = 120576119891119890 times 119864119891 (828)
Onde
119891119891119890 = Tensatildeo efetiva do FRP
120576119891119890 = Extensatildeo efetiva do FRP (extensatildeo do FRP na rotura da seccedilatildeo de betatildeo armado)
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
825 Extensatildeo efetiva para configuraccedilatildeo de envolvimento total da seccedilatildeo com FRP
De acordo com o ACI 440 observou-se que em reforccedilo de vigas ou pilares com
envolvimento total da seccedilatildeo ocorria uma perda de ligaccedilatildeo nos agregados do betatildeo onde o niacutevel
de extensatildeo era maior desta maneira o niacutevel de extensatildeo efetiva 120576119891119890 deveraacute ser limitada a
120576119891119890 = 0004 le 075 times 120576119891119906 (829)
Onde
120576119891119890 = Extensatildeo efetiva do FRP (extensatildeo do FRP na rotura da seccedilatildeo de betatildeo armado)
120576119891119906 = Valor de caacutelculo da extensatildeo de rotura do FRP
158
826 Extensatildeo efetiva para configuraccedilatildeo de envolvimento da seccedilatildeo com FRP em forma de U
e nas duas faces
Nestes dois casos de envolvimento da seccedilatildeo de betatildeo com FRP de acordo com o ACI
440 Triantafillou em 1998 observou que antes da perda de ligaccedilatildeo dos agregados ocorreu a
delaminaccedilatildeo do betatildeo desta forma analisaram-se as tensotildees de aderecircncia permitindo chegar a
um coeficiente de reduccedilatildeo aplicaacutevel ao corte 119896119907 de forma a viabilizar estas duas configuraccedilotildees
de envolvimento da seccedilatildeo com FRP
120576119891119890 = 119896119907 times 120576119891119890 le 0004 (830)
Em que
119896119907 =1198961times1198962times119871119890
11900times120576119891119906le 075 (831)
1198961 = (119891119888
27)23frasl
(832)
1198962 =
119889119891119907minus119871119890
119889119891119907 119877119890119891119900119903ccedil119900 119890119898 119891119900119903119898119886 119889119890 119880
119889119891119907minus2times119871119890
119889119891119907 119877119890119891119900119903ccedil119900 119886119901119897119894119888119886119889119900 119899119886119904 119891119886119888119890119904 119897119886119905119890119903119886119894119904
(833)
119871119890 =23300
(119899119891times119905119891times119864119891)058 (834)
Onde
120576119891119890 = Extensatildeo efetiva do FRP (extensatildeo do FRP na rotura da seccedilatildeo de betatildeo armado)
119896119907 =Coeficiente de reduccedilatildeo de aderecircncia
1198961 =Coeficiente que tem em conta a resistecircncia do betatildeo
1198962 =Fator que tem em conta a configuraccedilatildeo do reforccedilo
119871119890 =Comprimento de colagem efetivo do FRP
120576119891119906 = Valor de caacutelculo da extensatildeo de rotura do FRP
119891119888 = Valor caracteriacutestico da resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
159 Tiago Pais Boto
119889119891119907 = Altura uacutetil do reforccedilo de FRP
119899119891 = Nuacutemero de camadas de FRP
119905119891 = Espessura por camada de FRP
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
827 Coeficiente de reduccedilatildeo ambiental 119914119942
Como jaacute referido no iniacutecio do capiacutetulo 6 Os elementos de reforccedilo FRP indicados nos
documentos teacutecnicos dos fabricantes natildeo satildeo afetados por nenhum coeficiente de minoraccedilatildeo
devido aacute exposiccedilatildeo ambiental desta maneira o ACI 440 recomenda que os alores de resistecircncia
agrave traccedilatildeo e da extensatildeo uacuteltima sejam corregidos por o coeficiente ambiental 119862119864
ƒ119891119906 = 119862119864 times ƒ119891119906lowast (835)
120576119891119906 = 119862119864 times 120576119891119906lowast (836)
ƒ119891119906=Resistecircncia uacuteltima de caacutelculo do FRP
ƒ119891119906lowast =Resistecircncia uacuteltima do FRP segundo o fabricante
119862119864=Coeficiente de reduccedilatildeo da accedilatildeo do meio ambiente
120576119891119906= Extensatildeo uacuteltima de caacutelculo do FRP
120576119891119906lowast =Extensatildeo uacuteltima do FRP segundo o fabricante
v Tiago Pais Boto
ABSTRACT
It has been a few decades since the concrete is the main building material used to raised cities
and structures in the contemporary civilizations In a not so distant past the area of durability
maintenance and prevention of concrete structures has not been seen as a priority being
neglected and therefore today there are serious problems in some concrete structures On the
other hand due to the surplus of the housing construction in Portugal and the current
economicfinancial that Europe is going through the construction industry has been suffering
a sharp slowdown The consciousness and attitude of sustainability of the new generations
and competent authorities accented the need to maintain repair and enhance much of the
Portuguese and European housing stock and patrimony
The intervention project in a structure is never addressed the same way there are not two
equal structures and there are special features on this type of project that do not exist a new
structure project To intervene in a structure already built it is necessary comprehensive
knowledge of various topics such as regulations safety assessment methods definition of the
mechanical characteristics of the materials techniques of reparation and reinforcement
diagnostic and intervention methodologies structural behavior and so on
Currently there is a lot of information about the subject of reparation and reinforcement of
reinforced concrete structures however there is still some lack of documentation where the
information appears fully and objectively
Considering the previously presented We tried attempt to compile the information on the
main issues which are of interest to the project of reparationreinforcement of reinforced
concrete structures in particular the guidelines and applicable legislation examples of
inspection methodologies and interventions the main tests in laboratories and in situ to
characterize the materials the main techniques in reparationreinforcement On this topic and
for example deepened in more detail considerations on the design with reinforcement with
FRPs
Palavras-chave
Patologias Diagnostico Inspeccedilatildeo Ensaios in situ Ensaios laboratoriais Reforccedilo Estruturas de
Betatildeo Armado
KEYWORDS
Pathology Diagnosis Inspection Testing situ Laboratory tests Reinforcement Concrete
Structures
vi
vii Tiago Pais Boto
Iacutendice
AGRADECIMENTOS iii
RESUMO iv
ABSTRACT v
IacuteNDICE DE FIGURAS 1
IacuteNDICE DE TABELAS 4
ACROacuteNIMOS 4
SIMBOLOGIA 6
1 INTRODUCcedilAtildeO 13
11 Enquadramento 13
12 Objetivos 14
13 Estrutura da dissertaccedilatildeo 15
2 Normas Regulamentaccedilatildeo e Documentaccedilatildeo teacutecnica 17
21 Normas europeias mais relevantes e que devem consultadas na realizaccedilatildeo de um
projeto de reabilitaccedilatildeo estrutural 17
22 Importacircncia da Norma EN NP 1504 em projetos de reforccediloreparaccedilatildeo 17
23 Os regulamentos publicados em Portugal na aacuterea do projeto estrutural 22
24 Por fim aconselha-se consulta da seguinte documentaccedilatildeo que apresenta
recomendaccedilotildees relevantes para na realizaccedilatildeo de um projeto de reabilitaccedilatildeo estrutural 22
3 Avaliaccedilatildeo e diagnoacutestico do estado de conservaccedilatildeo das estruturas de betatildeo armado 25
31 Introduccedilatildeo 25
32 Metodologia de inspeccedilatildeo 25
33 Ensaios in situ e Ensaios laboratoriais 26
331 Anaacutelise e monitorizaccedilatildeo de vibraccedilotildees em estruturas 26
332 Ensaios de ultrassons em betatildeo 27
333 Deteccedilatildeo de armaduras com recurso do pacoacutemetro 30
334 Deteccedilatildeo de corrosatildeo em armaduras por mediccedilatildeo dos potenciais eleacutetricos 32
335 Determinaccedilatildeo do teor de cloretos no betatildeo 33
336 Ensaio de aderecircncia por traccedilatildeo (pull-off) 35
337 Resistecircncia aacute compressatildeo com recurso ao escleroacutemetro do tipo Schmidt 36
338 Avaliaccedilatildeo da profundidade de carbonataccedilatildeo com indicador de fenolftaleiacutena 38
viii
339 Observaccedilatildeo boroscoacutepica de cavidades e fendas 40
3310 Mediccedilatildeo de deslocamentos em juntas e fendas com o alongacircmetro 41
3311 Determinaccedilatildeo da resistecircncia de betotildees a partir de provetes ciliacutendricos 42
3312 Mediccedilatildeo da espessura da seccedilatildeo atraveacutes de ensaios impacto-eco 44
4 Patologias em Estruturas de Betatildeo Armado 47
41 Introduccedilatildeo 47
42 Erros de projeto 48
43 Deficiente execuccedilatildeo 49
44 Erros de Exploraccedilatildeo Manutenccedilatildeo 49
441 Mecanismos Mecacircnicos 49
442 Mecanismos Quiacutemicos 52
443 Mecanismos Fiacutesicos 56
5 Reparaccedilatildeo e Reforccedilo de Estruturas de betatildeo armado 59
51 Enquadramento Geral de uma intervenccedilatildeo de reforccedilo 59
52 Aspetos teacutecnicos a considerar em situaccedilotildees de reparaccedilatildeo ou reforccedilo estrutural 59
53 Metodologias de intervenccedilatildeo 60
54 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de estruturas existentes 62
55 Caracterizaccedilatildeo do tipo de intervenccedilatildeo 65
56 Paracircmetros principais a considerar no dimensionamento do Reforccedilo 66
57 Mecanismos de transferecircncia de tensotildees de acordo com CEB Nordm162 68
571 Transferecircncia de tensotildees atraveacutes de compressatildeo direta betatildeo sobre betatildeo 68
572 Transferecircncia de tensotildees atraveacutes de adesatildeo betatildeobetatildeo 69
573 Transferecircncia de tensotildees atraveacutes de fricccedilatildeo betatildeobetatildeo 69
574 Transferecircncia de tensotildees de compressatildeo atraveacutes camadas de resina 70
575 Transferecircncia de forccedilas das armaduras de reforccedilo para armaduras de reforccedilo ou
armaduras existentes 72
58 Principais Teacutecnicas de reparaccedilatildeo e reforccedilo estrutural 73
581 Meacutetodos de proteccedilatildeoreparaccedilatildeo eletroquiacutemica 73
582 Reforccedilo de seccedilotildees com encamisamentocolagem de chapas metaacutelicas (EBR)
Externally bonded reinforcement 82
583 Reforccedilo de seccedilotildees com encamisamento de betatildeo armado 95
ix Tiago Pais Boto
584 Reforccedilo de estruturas em betatildeo com colagem de compoacutesitos FRP (Poliacutemeros
reforccedilados com fibras) 105
6 Exemplos de casos praacuteticos de reparaccedilatildeo e reforccedilo 113
61 Cais de carga geral do porto de Aveiro 113
62 Viaduto Duarte Pacheco 117
63 Reabilitaccedilatildeo da ponte cais da Trafaria 122
64 Reabilitaccedilatildeo da ponte de Arraacutebida 125
7 CONCLUSOtildeES E DESENVOLVIMENTOS FUTUROS 130
71 CONCLUSOtildeES 130
72 DESENVOLVIMENTOS FUTUROS 130
REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS 131
Anexo 1 141
8 Consideraccedilotildees gerais de reforccedilo com FRP agrave flexatildeo e corte em seccedilotildees retangulares de
acordo com ACI 440 e ACI 318 141
81 Reforccedilo agrave flexatildeo 143
811 Modos de ruina 143
812 Hipoacuteteses baacutesicas do dimensionamento 143
813 Criteacuterio de seguranccedila da resistecircncia agrave flexatildeo 144
814 Niacutevel de extensatildeo no FRP 144
815 Niacutevel de tensatildeo no FRP 145
816 Fator de reduccedilatildeo de ductilidade 146
817 Estados limites de serviccedilo 146
818 Aplicaccedilatildeo a seccedilotildees retangulares 147
819 Tensatildeo no accedilo para estados limites de utilizaccedilatildeo 150
8110 Tensatildeo no FRP para estados limites de utilizaccedilatildeo 152
8111 Fluxograma para verificaccedilatildeo da capacidade resistente da seccedilatildeo reforccedilada agrave flexatildeo
153
82 Reforccedilo ao esforccedilo transverso de uma viga ou pilar de betatildeo armado 155
821 Configuraccedilotildees geomeacutetricas de reforccedilo 155
822 Resistecircncia Nominal de corte 155
823 Valor de caacutelculo da contribuiccedilatildeo do FRP 156
824 Tensatildeo efetiva do FRP 157
x
825 Extensatildeo efetiva para configuraccedilatildeo de envolvimento total da seccedilatildeo com FRP 157
826 Extensatildeo efetiva para configuraccedilatildeo de envolvimento da seccedilatildeo com FRP em forma
de U e nas duas faces 158
827 Coeficiente de reduccedilatildeo ambiental 119914119942 159
1 Tiago Pais Boto
IacuteNDICE DE FIGURAS
Figura 1-1 Peso () da Reabilitaccedilatildeo Residencial na Produccedilatildeo Total da Construccedilatildeo para 14 paiacuteses da Europa
(AECOPS 2009) 14
Figura 2-1 Etapas de um processo de reparaccedilatildeoreforccedilo (Silva 2008) 21
Figura 3-1 Esquema do equipamento para registo de vibraccedilotildees (oz diagnostico2015) 27
Figura 3-2 Equipamento para ensaios de ultrassons no betatildeo (ATCP Physical Engineering) 28
Figura 3-3Ilustraccedilatildeo das trecircs metodologias para realizaccedilatildeo de ensaios ultrassons (ATCP Physical Engineering)
28
Figura 3-4 Pacoacutemetro (geotechpedia 2012) 31
Figura 3-5 Equipamento para mediccedilatildeo do teor de cloretos in situ (oz diagnostico 2015) 34
Figura 3-6 Esquematizaccedilatildeo do ensaio de aderecircncia por traccedilatildeo pull-off (oz diagnostico 2015) 36
Figura 3-7 Escleroacutemetro de Schmidt (Nabrande Wikipedia 2015) 37
Figura 3-8 Reaccedilatildeo da fenolftaleiacutena numa carote de betatildeo (oz diagnostico 2015) 39
Figura 3-9 Esquematizaccedilatildeo de um boroscoacutepio (oz diagnostico 2015) 40
Figura 3-10Alongacircmetro mecacircnico (oz diagnostico 2015) 41
Figura 3-11 Extraccedilatildeo de carote com localizaccedilatildeo preacutevia da malha de armaduras (oz diagnostico 2015) 43
Figura 3-12 Parte do equipamento para realizaccedilatildeo do ensaio (impacto-ecoimpact Echo instruments 2015) 44
Figura 4-1 Modelo de Tuutti evoluccedilatildeo dos niacuteveis de deterioraccedilatildeo ao longo da vida uacutetil de uma estrutura (Concrete
Institute of Australia 2015) 48
Figura 4-2Modelo simplificado do processo de corrosatildeo nas armaduras (ACosta1997) 54
Figura 4-3 Evoluccedilatildeo dos niacuteveis de concentraccedilatildeo de CO2 nos uacuteltimos 50 anos 55
Figura 5-1 Comportamento teoacuterico dos modelos de anaacutelise (Appleton Jamp Costa A 2011) 63
Figura 5-2 Tensatildeo de corte em funccedilatildeo da tensatildeo normal em superfiacutecie de betatildeo tratada com jacto de areia (CEB
Bulletin drsquoinformation nordm1621983) 70
Figura 5-3 Espessura da camada de resina e correspondente resistecircncia agrave traccedilatildeo (CEB Bulletin drsquoinformation
nordm162 1983) 71
Figura 5-4Tensatildeo de corte em funccedilatildeo do deslizamento para vaacuterias espessuras de chapa de accedilo coladas (CEB
Bulletin drsquoinformation nordm162 1983) 72
Figura 5-5 Transferecircncia de forccedilas atraveacutes das armaduras de reforccedilo (CED 2015) 72
Figura 5-6Esquema de proteccedilatildeo catoacutedica por corrente imposta com recurso a acircnodo inerte distribuiacutedo (adaptado
de G Kakuba 2005) 75
Figura 5-7Esquema de proteccedilatildeo catoacutedica por corrente imposta com recurso a acircnodos internos (adaptado de G
Kakuba 2005) 75
Figura 5-8 Esquema de proteccedilatildeo catoacutedica com recurso a acircnodos de sacrifiacutecio sem necessidade de fonte de corrente
contiacutenua (adaptado de G Kakuba 2005) 76
Figura 5-9Malha de titacircnio (Global Sources 2015) 77
Figura 5-10 Fita de malha de titacircnio (Chemical Newtech 2015) 77
Figura 5-11 Acircnodo de titacircnio ativado (Global Sources 2015) 78
2
Figura 5-12 Aplicaccedilatildeo de tinta orgacircnica condutora (CONREHAB Cathodic protection 2015) 78
Figura 5-13 Acircnodo enterrado de magneacutesio (AEGION 2015) 79
Figura 5-14Sistema de acircnodo adesivo de zinco (Jianhai Qiu 2002) 79
Figura 5-15Acircnodo de zinco envolvido em argamassa de elevada porosidade (CCASMI Corrosion Services
2015) 80
Figura 5-16Sistema de proteccedilatildeo catoacutedica com malha de zinco (FOSROC 2015) 80
Figura 5-17Aplicaccedilatildeo de metais por projeccedilatildeo em estrutura de betatildeo armado (Structural Technologies 2015) 81
Figura 5-18 Diagrama de Pourbaix para Fe-H2O a 25ordmC (SJSU2015) 81
Figura 5-19Reforccedilo com encamisamento metaacutelico eliacuteptico para seccedilotildees retangulares (Aboutaha RS et all 1999)
84
Figura 5-20 Dimensotildees recomendadas no reforccedilo agrave flexatildeo de uma viga em betatildeo armado (Gomes A Appleton
J1997) 84
Figura 5-21 Dimensotildees recomendadas no reforccedilo ao esforccedilo transverso de uma viga em betatildeo armado (Gomes
A Appleton J) 85
Figura 5-22 Deformaccedilatildeo de pilares devido agrave formaccedilatildeo de roacutetulas plaacutesticas ldquoph-plastic hingesrdquo (SCRIP academic
publisher 2015) 86
Figura 5-23Esquematizaccedilatildeo de um encamisamento metaacutelico (Chai Y H et al 1991) 86
Figura 5-24Seccedilatildeo de betatildeo confinada com anel e encamisamento metaacutelico (Attard M M Setunge S 1996) 87
Figura 5-25 Modelo de caacutelculo de pilares agrave flexatildeo composta (Gomes A Appleton J) 90
Figura 5-26 Modelo de caacutelculo agrave flexatildeo de vigas reforccediladas por colagem de chapas metaacutelicas (Gomes A
Appleton J) 91
Figura 5-27 Distribuiccedilatildeo plaacutestica das tensotildees de aderecircncia (Gomes A Appleton J) 93
Figura 5-28 Encamisamento de pilares com betatildeo armado (Santos 2008) 95
Figura 5-29Disposiccedilatildeo das armaduras mais utilizado no encamisamento de vigas (Gomes A Appleton J) 96
Figura 5-30 Disposiccedilatildeo das armaduras mais utilizado no encamisamento de pilares (Gomes A Appleton J)
97
Figura 5-31Espessura a betonar em funccedilatildeo do material e teacutecnica utilizada (Gomes A Appleton J) 97
Figura 5-32Modelo de caacutelculo agrave flexatildeo de vigas reforccediladas por encamisamento de betatildeo armado (Gomes A
Appleton J) 98
Figura 5-33 Modelo de caacutelculo para verificaccedilatildeo da ligaccedilatildeo betatildeo existentebetatildeo novo (Gomes A Appleton J)
99
Figura 5-34Pilar com encamisamento de betatildeo armado total (Aacutelvaro Sousa 2008) 102
Figura 5-35Modelo de caacutelculo dos esforccedilos resistentes agrave flexatildeo composta (Aacutelvaro Sousa 2008) 104
Figura 5-36 Compoacutesito de FRP (Formas Preacute-Fabricada e Curada ldquoin siturdquo) (LJuvandes et all 2007) 106
Figura 5-37 Comportamento agrave traccedilatildeo de fibras e metais (ACI 440R-96 1996) 107
Figura 5-38 Aplicaccedilatildeo do sistema FRP (adaptado de BASF 2007) 110
Figura 5-39Fatores condicionantes para a durabilidade dos FRPrsquos 110
Figura 6-1 Vista do Cais de Carga do porto de Aveiro (LOURENCcedilO Z 2007) 113
3 Tiago Pais Boto
Figura 6-2 Corte da viga frontal com a ilustraccedilatildeo das diferentes zonas anoacutedicas do sistema de proteccedilatildeo catoacutedica
(LOURENCcedilO Z 2007) 114
Figura 6-3 Instalaccedilatildeo das fitas de malha de TiMMO (LOURENCcedilO Z 2007) 115
Figura 6-4 Unidade Central de controlo e monitorizaccedilatildeo (LOURENCcedilO Z 2007) 115
Figura 6-5 Meacutedia dos valores do decrescimento do potencial (72 h) em funccedilatildeo da densidade de corrente
(LOURENCcedilO Z 2007) 117
Figura 6-6 Vista geral viaduto Duarte Pacheco (httpwwwpanoramiocom 2014) 117
Figura 6-7 Alccedilado do Viaduto Duarte Pacheco (APPLETON J et al 2004) 118
Figura 6-8 Fendilhaccedilatildeo das reaccedilotildees alcali-siacutelica no betatildeo nas vigas do tabuleiro (APPLETON J et al 2004)119
Figura 6-9 Fendilhaccedilatildeo em pilar e trabalho de injeccedilatildeo (APPLETON J et al 2004) 120
Figura 6-10 Reabilitaccedilatildeo de apoios moveis (APPLETON J et al 2004) 120
Figura 6-11 Substituiccedilatildeo de apoios moacuteveis bloqueados e deformados (APPLETON J et al 2004) 120
Figura 6-12Reforccedilo com laminados de fibra de carbono (APPLETON J et al 2004) 121
Figura 6-13Reconstruccedilatildeo das lajes consola e dos passeios (APPLETON J et al 2004) 121
Figura 6-14Vista geral do viaduto Duarte Pacheco apoacutes intervenccedilatildeo (APPLETON J et al 2004) 122
Figura 6-15 Ponte Cais da Trafaria (a2p estudos e projetos 2004) 122
Figura 6-16 Estado de degradaccedilatildeo da estrutura (a2p estudos e projetos 2004) 123
Figura 6-17 Intervenccedilotildees nas vigas da ponte cais da Trafaria (a2p estudos e projetos 2004) 124
Figura 6-18 Vista geral Ponte da Arraacutebida (Gaiurb 2015) 125
Figura 6-19 Ilustraccedilatildeo do mapeamento das Patologias (APPLETON J et al 2002) 126
Figura 6-20 Localizaccedilatildeo das zonas ensaiadas (APPLETON J et al 2002) 127
Figura 6-21 Corrosatildeo das armaduras (APPLETON J et al 2002) 128
Figura 8-1 Fator de reduccedilatildeo do momento resistente em funccedilatildeo da extensatildeo do accedilo (adaptado por Joaquim barros
et al) 146
Figura 8-2Distribuiccedilatildeo de extensotildees e de tensotildees na verificaccedilatildeo aos estados limites uacuteltimos (nas equaccedilotildees h foi
substituiacutedo por 119889119891) (adaptado por Joaquim barros et al) 148
Figura 8-3 Distribuiccedilatildeo de tensotildees e extensotildees na verificaccedilatildeo dos estados limites de utilizaccedilatildeo (adaptado por
Joaquim barros et al) 152
Figura 8-4Diagrama para verificaccedilatildeo aos ELU em reforccedilo de seccedilotildees em betatildeo armado com FRP (adaptado de
Joaquim barros et al) 154
Figura 8-5Configuraccedilotildees geomeacutetricas do reforccedilo ao corte com FRP (ACI 4402R-08) 155
Figura 8-6Valores correspondentes ao coeficiente 120595119891 (adaptaccedilatildeo de Joaquim barros et al) 156
Figura 8-7Identificaccedilatildeo dos paracircmetros intervenientes na formulaccedilatildeo do reforccedilo com FRP (ACI 4402R) 157
4
IacuteNDICE DE TABELAS
Tabela 2-1 Organizaccedilatildeo da Norma EN NP 1504 18
Tabela 3-1 Qualidade do betatildeo em funccedilatildeo da velocidade de propagaccedilatildeo dos ultrassons (Japanese Society of
Construction) 30
Tabela 3-2Risco de corrosatildeo ativa em funccedilatildeo do niacutevel de potencial 33
Tabela 4-1 Caracteriacutesticas do betatildeo em funccedilatildeo da temperatura (Adaptado de Rosso (1975) Neville (1923) 51
Tabela 5-1 Aspetos teacutecnicos a considerar para situaccedilotildees de reparaccedilatildeo e reforccedilo (Joseacute Vasconcelos Paiva et all
LNEC 2006) 60
Tabela 5-2Metodologia a seguir para projeto de reparaccedilatildeoreforccedilo (ACI Committee 364 1999) 61
Tabela 5-3 Coeficiente 120593119877 para danos provocados por sismos (CEB 1983) 64
Tabela 5-4 Coeficiente 120593119877 para danos provocados por incecircndios (CEB 1983) 64
Tabela 5-5 Coeficiente 120593119877 para danos provocados pela corrosatildeo (CEB 1983) 65
Tabela 5-6Relaccedilatildeo entre Coeficiente de Capacidade e Grau de Intervenccedilatildeo 66
Tabela 5-7 Coeficientes de minoraccedilatildeo (120574prime119862) para betatildeo cofrado em obra (CEB 1983) 66
Tabela 5-8 Coeficientes de minoraccedilatildeo (120574prime119862) para betatildeo projetado (CEB 1983) 66
Tabela 5-9 Coeficientes de minoraccedilatildeo (120574prime119878) para Accedilo (CEB 1983) 67
Tabela 5-10Forccedila de Adesatildeo consoante a interface de ligaccedilatildeo 69
Tabela 5-11 Seacuterie galvacircnica dos materiais 74
Tabela 5-12Propriedades das Principais Fibras (Manoochehr Zoghi 2014) 108
Tabela 5-13 Principais vantagens e desvantagens das fibras FRP (Aacutelvaro Sousa 2008) 112
Tabela 6-1 Resultados obtidos durante dois ciclos de polarizaccedilatildeo despolarizaccedilatildeo (LOURENCcedilO Z 2007) 116
Tabela 6-2 Meacutedia dos valores de decrescimento de potencial obtido em cada zona e em cada ciclo de polarizaccedilatildeo
(LOURENCcedilO Z 2007) 116
Tabela 0-1Valores de coeficiente de minoraccedilatildeo 119862119864 142
Tabela 8-2 Limite de tensatildeo no FRP para carregamentos de longa duraccedilatildeo e accedilotildees ciacuteclicas 147
ACROacuteNIMOS
A - Fibra de Aramida
ACI ndash American Concrete Institute
AECOPS - Associaccedilatildeo de Empresas de Construccedilatildeo Obras Publicas e Serviccedilos
AFRP ndash Aramid Fiber Reinforced Polymer Poliacutemero reforccedilado com fibras de aramida
ASCE ndash American society of civil engineering
ASTM ndash American Society for Testing and Materials
A-HM ndash Fibras de Aramida de elevado moacutedulo de elasticidade
5 Tiago Pais Boto
A-IM ndash Fibras de Aramida de moacutedulo de elasticidade intermeacutedio
BRI ndash Building Research Institute
C - Fibra de carbono
CE ndash Marcaccedilatildeo de no Espaccedilo Econoacutemico Europeu
CFRP ndash Carbon Fiber Reinforced Polymer Poliacutemero reforccedilado com fibras de carbono
CEN - Comiteacute Europeu de Normalizaccedilatildeo
CEB ndash Comiteacute Europeacuteen du Beacuteton
CONREPNET - Thematic network on performance based rehabilitation of reinforced concrete
structures
CPF - Controlo de produccedilatildeo de faacutebrica
CNR ndash Consiglio Nazionale delle Ricerche
C-HM ndash Fibras de Carbono de elevado moacutedulo de elasticidade
C-HS ndash Fibras de Carbono de elevada resistecircncia
DEF ndash Delayed Ettringite Formation
DSC ndash Differential Scanning Calorimetry
DMTA ndash Dynamic Mechanical Thermal Analysis
FRP ndash Fiber Reinforced Polymer
G - Fibra de vidro
GFRP ndash Glass Fiber Reinforced Polymer Poliacutemero reforccedilado com fibras de vidro
G-S ndash Fibras de Vidro de elevada resistecircncia
G-AR ndash Fibras de Vidro de resistecircncia meacutedia
G-E ndash Fibras de Vidro com propriedades similares a G-AR mas de densidade inferior
IBC ndash International Existing Building Code
JCI ndash Japan Concrete Institute
JCSS ndash Joint Committee on Structural Safety
K - Fibra de Kevlar
LNEC ndash Laboratoacuterio Nacional de Engenharia Civil
NACE ndash National Association of Corrosion Engineers
RBA ndash Regulamento do Betatildeo Armado
REBA ndash Regulamento de Estruturas de Betatildeo Armado
REBAP ndash Regulamento de Estruturas de Betatildeo Armado e Preacute-Esforccedilado
RSA ndash Regulamento de Seguranccedila e Accedilotildees para Estruturas de Edifiacutecios e Pontes
6
SIMBOLOGIA
Maiuacutesculas Latinas
AgCl ndash Cloreto de prata
119860119904119890119902
ndash Aacuterea de armadura equivalente
119860119904119894 ndash Aacuterea da armadura existente
119860119904119903 ndash Aacuterea da armadura de reforccedilo
119860119888119894 ndash Aacuterea do betatildeo existente
119860119888119903 ndash Aacuterea do betatildeo de reforccedilo
119860119888119888119903 ndash Aacuterea do betatildeo de recobrimento que natildeo se considera confinado
119860119904119903 ndash Aacuterea da armadura de reforccedilo
119860119904119908119894 ndash Aacuterea da armadura de esforccedilo transverso inicial por metro
119860119904 ndash Aacuterea da armadura convencional de traccedilatildeo
119860119891 ndash Aacuterea de FRP
119860119891119907 ndash Aacuterea de reforccedilo de FRP ao corte
119860119887 ndash Aacuterea da seccedilatildeo das armaduras longitudinais
119860119904119895 ndash Aacuterea estimada dos aneacuteis de accedilo
CaCO3 ndash Carbonato de Caacutelcio
Ca(HCO3)2 ndash Bicarbonato de Caacutelcio
Ca(OH)2 ndash Hidroacutexido de Caacutelcio
CaO ndash Oacutexido de Caacutelcio
CL- ndash Cloro
Ca+ ndash Caacutelcio
CO2 ndash Dioacutexido de Carbono
119862119864 ndash Coeficiente de reduccedilatildeo da accedilatildeo do meio ambiente
C1 ndash Concentraccedilatildeo de CO2 no exterior [gm3]
C2 ndashConcentraccedilatildeo de CO2 na frente de carbonataccedilatildeo [gm3]
119863119895 ndash Diacircmetro externo do encamisamento
D ndash Coeficiente de difusatildeo do CO2 no betatildeo [m2s]
E ndash Moacutedulo de Elasticidade
7 Tiago Pais Boto
119864119904119895 ndash Moacutedulo de elasticidade do accedilo de encamisamento
119864ƒ ndash Moacutedulo de elasticidade do FRP
119865119887 ndash Forccedila de corte resistente de uma bucha metaacutelica
119865119890 ndash Ferro
119865119910119904119895 ndash Tensatildeo de cedecircncia do accedilo de encamisamento
119865119904119889 ndash Forccedila de traccedilatildeo de reforccedilo
H2O ndash Aacutegua
L ndash Comprimento da Ligaccedilatildeo
119871119870 ndash Comprimento da chapa metaacutelica
119871119890 ndash Comprimento de colagem efetivo do FRP
K ndash Coeficiente de carbonataccedilatildeo [m s-05]
K ndash Potaacutessio
119870119868119899119894119888119894119886119897 ndash Caracteriacutesticas iniciais de rigidez
119870119903119890119904119894119889119906119886119897 ndash Caracteriacutesticas residuais de rigidez
K2O ndash Oacutexido de Potaacutessio
Mg ndash Magneacutesio
119872119877119889 ndash Momento resistente da seccedilatildeo reforccedilada
119872119899 ndash Momento fletor resistente de caacutelculo
119872119906 ndash Momento fletor solicitante da combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel Nmm
119872119904 ndash Momento no momento elaacutestico do elemento
119872119877119863 ndash Momento resistente
119873119877119889119891119894119899119886119897
ndash Esforccedilo axial resistente afetado pelo coeficiente de monolitismo
119873119877119889 ndash Esforccedilo axial resistente
119873119904119889 ndash Esforccedilo axial atuante
Na2O ndash Oacutexido de Soacutedio
Na ndash Soacutedio
119877119899 ndash Resistecircncia nominal de um elemento estrutural
119877119899120579 ndash Resistecircncia nominal de um elemento estrutural submetido a temperaturas elevadas
119877119889 ndash Valor de caacutelculo do esforccedilo resistente da estrutura
119877prime119889 ndash Esforccedilo de caacutelculo residual resistente
8
119877119868119899119894119888119894119886119897 ndash Caracteriacutesticas iniciais de resistecircncia
119877119903119890119904119894119889119906119886119897 ndash Caracteriacutesticas residuais de resistecircncia
119877119903 ndash Resistecircncia da estrutura apoacutes reforccedilo
119877119894 ndash Resistecircncia da estrutura supondo que eacute nova
119878119904119895 ndash Espaccedilamento igual agrave unidade
119878prime119889 ndash Esforccedilo de caacutelculo atuante
SO4 ndash Sulfato
119878 ndash Espaccedilamento dos varotildees de accedilo
S ndash Forccedila
119878119889 ndash Valor de caacutelculo atuante na estrutura
Tc ndash Temperatura Criacutetica
Tg ndash Temperatura de transiccedilatildeo viacutetrea
T95 ndash Temperatura Caracteriacutestica
119881119906 ndash Resistecircncia do pilar ao esforccedilo transverso
119881119888 ndash Resistecircncia do betatildeo ao corte
119881119904 ndash Resistecircncia das armaduras ao corte
119881119899 ndash Resistecircncia ao corte da contribuiccedilatildeo das cargas verticais
119881119904119895 = Resistecircncia miacutenima necessaacuteria ao corte do encamisamento de accedilo
1198810 ndash Forccedila de corte induzida pela capacidade de flexatildeo maacutexima provaacutevel da roacutetula plaacutestica
119881119904119889 ndash Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119881119877119889119898119886119909 ndash Esforccedilo transverso maacuteximo
V ndash Velocidade de propagaccedilatildeo do impulso ultra-soacutenico do betatildeo
119881119877119889119898119886119909 ndash Esforccedilo transverso maacuteximo
119881119904119889 ndash Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119881119889 ndash Velocidade do som pelo meacutetodo direto
119881119894 ndash Velocidade do som pelo meacutetodo indireto
119881119901 ndash Velocidade ultrassoacutenica (Kms)
119882 ndash Watt unidade de medida de potecircncia eleacutetrica no sistema internacional de unidades
119882119860119875 ndash Accedilotildees permanentes
119882119878119900119887 ndash Accedilotildees da sobrecarga
119885119890119902 ndash Braccedilo equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
9 Tiago Pais Boto
119885119894 ndash Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
119885119903 ndash Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura de reforccedilo
Minuacutesculas Latinas
a ndash Quantidade necessaacuteria para carbonatar uma unidade de volume de betatildeo [gm3]
119887 ndash Largura da chapa metaacutelica
119887119903 ndash Largura da seccedilatildeo de betatildeo reforccedilada
119887119894 ndash Largura da seccedilatildeo de betatildeo da viga inicial
119887119903 ndash Largura da seccedilatildeo de betatildeo reforccedilada
119887119896 ndash Largura da seccedilatildeo retangular de betatildeo
c ndash Distancia da fibra mais comprimida ao eixo neutro
119889119890119902 ndash Altura uacutetil equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
119889119903 ndash Altura uacutetil da seccedilatildeo reforccedilada relativamente agrave armadura de reforccedilo
119889119894 ndash Altura uacutetil da seccedilatildeo reforccedilada relativamente agrave armadura existente
119889119904 ndash Distancia entre a fibra do betatildeo mais comprimida e o centro geomeacutetrico da armadura de
traccedilatildeo
119889119891 ndash Altura total do elemento de betatildeo armado
119889119891119907 ndash Altura uacutetil do reforccedilo de FRP
119889119904119895 ndash Espessura da placa de encamisamento metaacutelico
119891119888 ndash Resistecircncia do betatildeo agrave compressatildeo
119891119888119889 ndash Valor de caacutelculo da resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
119891119891119890 ndash Tensatildeo de traccedilatildeo efetiva no FRP
119891119897 ndash Tensatildeo maacutexima de confinamento do encamisamento de accedilo
119891119910119895 ndash Tensatildeo limite de proporcionalidade do accedilo
119891prime119888119888 ndash Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo confinado
119891prime119888 ndash Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo natildeo confinado
119891prime119897 ndash Tensatildeo maacutexima de confinamento do encamisamento de accedilo
119891119910 ndash Tensatildeo de cedecircncia das armaduras longitudinais
119891119904119910119889119894 ndash Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura existente
119891119904119910119889119903 ndash Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
10
119891119904119910119889119894 ndash Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura existente
119891119888119905119898 ndash Resistecircncia meacutedia agrave traccedilatildeo do betatildeo
ƒ119891119906 ndash Resistecircncia uacuteltima de caacutelculo do FRP
119891119888119889119888119891 ndash Valor de caacutelculo corrigido da resistecircncia aacute compressatildeo do betatildeo
ƒ119891119906lowast ndash Resistecircncia uacuteltima do FRP segundo o fabricante
119891119891119890 ndash Tensatildeo efetiva no FRP niacutevel alcanccedilado na rotura da seccedilatildeo
119891119904119904 ndash Tensatildeo para o accedilo natildeo preacute-esforccedilado para estados limites de utilizaccedilatildeo
119891119904119910 ndash Tensatildeo de cedecircncia para o accedilo natildeo preacute-esforccedilado
119891119888119904 ndash Resistecircncia de compressatildeo do betatildeo para estados limites de utilizaccedilatildeo
119891119904 ndash Tensatildeo de traccedilatildeo no accedilo
119891119891119904 ndash Tensatildeo no FRP causado pelo momento no regime elaacutestico do elemento de betatildeo armado
119896 ndash Razatildeo entre a profundidade do eixo neutro e a profundidade medida no mesmo lado do
eixo neutro
119896119907 ndash Coeficiente de reduccedilatildeo de aderecircncia
1198961 ndash Coeficiente que tem em conta a resistecircncia do betatildeo
1198962 ndash Fator que tem em conta a configuraccedilatildeo do reforccedilo
119897119904 ndash Comprimento de emenda dos varotildees
mV ndash milivolt (Volt eacute a unidade de tensatildeo eleacutetrica ou diferenccedila de potencial eleacutetrico)
119899 ndash Nuacutemero de buchas colocadas no comprimento L2
119899119891 ndash Nuacutemero de camadas de FRP
119901 ndash Diacircmetro equivalente do betatildeo fissurado em torno da armadura longitudinal
119904119891 ndash Espaccedilamento do FRP na direccedilatildeo do eixo da viga
t ndash Tempo [s]
119905119895 ndash Espessura do encamisamento
119905119891 ndash Espessura de cada camada de FRP
119908119891 ndash Largura por unidade de FRP
χ ndash Profundidade de carbonataccedilatildeo [m]
Maiuacutesculas Gregas
ΔL ndash Variaccedilatildeo de Comprimento
11 Tiago Pais Boto
empty ndash Coeficiente de ductilidade
120579 ndash Angulo das bielas do betatildeo
Φ ndash Coeficiente de capacidade
Minuacutesculas Gregas
120572119888119908 ndash Fator que tem em conta o estado de tensatildeo na biela comprimida
120573 ndash Orientaccedilatildeo das fibras de FRP
1205731 ndash Factor de transformaccedilatildeo do diagrama de tensotildees podendo assumir-se 08
120574119888 ndash Coeficiente de minoraccedilatildeo das propriedades resistentes do betatildeo em estruturas novas
120574119899119877 ndash Coeficiente de monolitismo para a flexatildeo ( 120574119899119877 = 09 valor sugerido por Eurocoacutedio 8
parte14)
120574119899119881 ndash Coeficiente de monolitismo para a esforccedilo transverso ( 120574119899119881 = 08 valor sugerido por
Eurocoacutedio 8 parte14)
120574prime119862 ndash Coeficiente de minoraccedilatildeo para betatildeo projetado e cofrado em obra
120574prime119904 ndash Coeficiente de minoraccedilatildeo para accedilo
120574119899119877 ndash Coeficiente de monolitismo
1205741 e 1205731 ndash Coeficientes Multiplicadores de 119891119888 para determinar a tensatildeo equivalente do betatildeo agrave
compressatildeo
120574119892 ndash Coeficiente de majoraccedilatildeo de accedilotildees permanentes em estruturas novas
120574prime119902 ndash Coeficiente de majoraccedilatildeo de accedilotildees variaacuteveis em estruturas existentes
120574119902 ndash Coeficiente de majoraccedilatildeo de accedilotildees permanentes em estruturas existentes
δ ndash Deformaccedilatildeo
120576119891119906 ndash Extensatildeo uacuteltima de caacutelculo do FRP
120576119891119906lowast ndash Extensatildeo uacuteltima do FRP segundo o fabricante
120576119891119889 ndash Valor de caacutelculo da extensatildeo de rotura do FRP
120576119891119890 ndash Extensatildeo efetiva do FRP
120576119888119906 ndash Extensatildeo maacutexima admitida no betatildeo comprimido
120576119887119894 ndash Extensatildeo do betatildeo no substrato (betatildeo de recobrimento) no momento de instalaccedilatildeo do FRP
120576119904 ndash Extensatildeo nas armaduras
120576119887119894 ndash Extensatildeo do betatildeo (betatildeo de recobrimento) no momento de instalaccedilatildeo do FRP
120576119904119910 ndash Extensatildeo nas armaduras correspondente aacute tensatildeo de cedecircncia
12
120576119891 ndash Extensatildeo no FRP
ξ ndash Fator de Correccedilatildeo (depende da compactaccedilatildeo da fluidez e das adiccedilotildees presentes no betatildeo)
120588119904 ndash Percentagem de reforccedilo da armadura convencional
120588119891 ndash Percentagem de reforccedilo de FRP
120590119878119889 ndash Tensatildeo normal aplicada
120590119877119889 ndash Tensatildeo normal resistente
120590119873 ndash Tensatildeo Normal
120591119878119889 ndash Tensatildeo de corte aplicada
120591119877119889 ndash Tensatildeo de corte resistente
120591119877 ndash Tensatildeo de Corte
1205911 ndash Tensatildeo tangencial na seccedilatildeo do betatildeo existente
1205912 ndash Tensatildeo tangencial na seccedilatildeo do betatildeo novo e o betatildeo existente
120591119898aacute119909 ndash Tensatildeo tangencial limite
120591119904119889 ndash Tensatildeo de aderecircncia resistente accediloresinabetatildeo
ϕ ndash Fator de reduccedilatildeo de resistecircncia ACI 318-05 (ϕ = 085)
120593119877 ndash Coeficiente empiacuterico para reduccedilatildeo de resistecircncia
120593119870 ndash Coeficiente empiacuterico para reduccedilatildeo de rigidez
micro ndash Coeficiente de Fricccedilatildeo
1205921 ndash Fator redutor da tensatildeo de compressatildeo do betatildeo fendilhado
120595119891 ndash Coeficiente de minoraccedilatildeo da resistecircncia do FRP na flexatildeo pode assumir-se 085
13 Tiago Pais Boto
1 INTRODUCcedilAtildeO
11 Enquadramento
ldquoO betatildeo armado surge como elemento primordial nas construccedilotildees em Portugal logo
apoacutes o iniacutecio da produccedilatildeo em 1894 de cimento Portland na Faacutebrica de Cimento Tejo em
Alhandra A construccedilatildeo da Igreja de Nordf Srordf de Faacutetima em 1938 nas Avenidas Novas marcou
o iniacutecio do atual domiacutenio do betatildeo armado nos nossos haacutebitos construtivosrdquo (Coias 2006)
O betatildeo eacute um material heterogeacuteneo caracterizado pela estrutura porosa constituiacutedo
essencialmente por cimento agregados brita areia aacutegua e nalguns betotildees por adjuvantes e
adiccedilotildees tais como siacutelicas de fumo cinzas volantes e escoacuterias Como o betatildeo eacute um material que
pode apresentar uma boa trabalhabilidade no estado fresco e uma elevada resistecircncia mecacircnica
(resistecircncia agrave compressatildeo) foi utilizado exaustivamente na construccedilatildeo
A durabilidade do betatildeo eacute influenciada pela sua composiccedilatildeo (razatildeo aacutegua-cimento
quantidade miacutenima e tipo de cimento) recobrimento das armaduras fendilhacatildeo processo de
cura entre outros factores As propriedades do betatildeo vatildeo-se alterando ao longo do tempo por
isso a anaacutelise de uma estrutura de betatildeo jaacute construiacuteda deve ser diferentes adaptada
comparativamente com uma a anaacutelise de betatildeo armado nova Portanto todas as estruturas de
betatildeo armado devem ser um alvo de uma atenccedilatildeo especial tanto na sua execuccedilatildeo como durante
as fases de intervenccedilatildeo durante o seu periacuteodo de vida uacutetil
ldquoEntende-se por reparaccedilatildeo todas as accedilotildees que visam repor os niacuteveis de desempenho da
estrutura para os padrotildees inicialmente previstos ou que visam corrigir e prevenir os efeitos da
degradaccedilatildeo da estrutura Uma intervenccedilatildeo de reforccedilo define-se como uma Acatildeo que incide
sobre o comportamento da estrutura visando o aumento da resistecircncia eou ductilidade dos seus
elementos melhorando assim o desempenho da estrutura relativamente ao seu estado inicialrdquo
(Rodrigues 2005)
Para tomar a decisatildeo de reforccedilar ou reparar um a estrutura eacute absolutamente necessaacuterio efetuar
um estudo preacutevio da estrutura jaacute existente onde satildeo necessaacuterias observaccedilotildees in situ que na
maioria das vezes satildeo complementadas com a realizaccedilatildeo de ensaios O historial da estrutura
tambeacutem tem que ser analisado fatores como redistribuiccedilatildeo de cargas carregamentos sucessivos
eou excessivos efeitos de retraccedilatildeo e fluecircncia satildeo condicionantes importantes que devem ser
conhecidos para que a intervenccedilatildeo de reparaccedilatildeo ou reforccedilo seja bem-sucedida Geralmente a
decisatildeo de reparar ou reforccedilar uma estrutura depende do resultado da inspeccedilatildeo agrave estrutura
existente e da anaacutelise da relaccedilatildeo custobenefiacutecio (Rodriguez 1991)
A reparaccedilatildeo e reforccedilo estrutural do patrimoacutenio construiacutedo dependendo do grau e
extensatildeo das intervenccedilotildees tecircm implicaccedilotildees de ordem arquitetoacutenica estrutural econoacutemica
histoacuterica e social pelo que todos os aspetos deveratildeo ter tido em conta (LNEC Pompeu 2008)
14
De acordo com o trabalho de JAVieitez e JLRamirez (1984) os principais fatores que
levam agrave necessidade de reparaccedilatildeo e reforccedilo satildeo a existecircncia de erros de projeto presentes em
515 dos casos e os agentes agressivos de degradaccedilatildeo satildeo a razatildeo para 31 das situaccedilotildees
Em relaccedilatildeo aos defeitos de execuccedilatildeo estes estatildeo presentes em cerca de 385 dos casos mas
apenas 187 eacute que conduzem a intervenccedilotildees Os defeitos na qualidade dos materiais aparecem
em 162 dos casos Por fim o mau uso ou falta de manutenccedilatildeo das estruturas justificam 134
das intervenccedilotildees e as causas naturais excecionais justificam apenas 4 Os resultados
apresentados satildeo referentes a Espanha mas satildeo substancialmente parecidos com estatiacutesticas nos
restantes paiacuteses europeus
Segundo o relatoacuterio da AECOPS Portugal ainda tem grande carecircncia no peso da
reabilitaccedilatildeo em funccedilatildeo da produccedilatildeo total da construccedilatildeo com cerca de 7 O paiacutes que lidera o
volume de produccedilatildeo no sector da reabilitaccedilatildeo eacute a Alemanha com cerca de 33 seguindo-se a
Itaacutelia com 29 e a Finlacircndia com 26
Figura 1-1 Peso () da Reabilitaccedilatildeo Residencial na Produccedilatildeo Total da Construccedilatildeo para 14
paiacuteses da Europa (AECOPS 2009)
Existem hoje vaacuterias teacutecnicas de reparaccedilatildeo e reforccedilo de estruturas de betatildeo armado umas
com mais aplicaccedilatildeo que outras mas que partilham o objetivo comum de aumentar a
durabilidade e a capacidade resistente da construccedilatildeo Seja qual for a teacutecnica escolhida todas
devem seguir um conjunto de consideraccedilotildees recomendaccedilotildees Neste tipo de intervenccedilotildees
necessaacuterio natildeo soacute conhecer bem a teacutecnica de reforccedilo ou reparaccedilatildeo mas tambeacutem as
caracteriacutesticas dos materiais empregues e garantir que a sua aplicaccedilatildeo eacute a mais correta
12 Objetivos
O trabalho desenvolvido nesta dissertaccedilatildeo tem como principal objetivo sistematizar a
informaccedilatildeo de um projeto de reforccediloreparaccedilatildeo em estruturas de betatildeo armado A presente
compilaccedilatildeo bibliograacutefica refere um conjunto de estrateacutegias que os intervenientes na elaboraccedilatildeo
de um projeto de reforccedilo em estruturas de betatildeo armado podem consultar e assim enriquecer
15 Tiago Pais Boto
os conhecimentos necessaacuterios na elaboraccedilatildeo deste Como objetivo mais especiacutefico procurou-se
com este documento contribuir para o esclarecimento dos seguintes toacutepicos
Qual a regulamentaccedilatildeo aplicaacutevel normas e boletins teacutecnicos (neste assunto dar-se-aacute
grande relevacircncia agrave Norma EN NP 1504)
Breve descriccedilatildeo das metodologias de inspeccedilatildeo caracterizaccedilatildeo das propriedades dos
materiais atraveacutes de ensaios laboratoriais e em situ
Identificaccedilatildeo dos principais erros de exploraccedilatildeo e manutenccedilatildeo que estatildeo associados agraves
patologias em estruturas de betatildeo armado
Apresentaccedilatildeo das principais teacutecnicas de reparaccedilatildeoreforccedilo com especial enfase na
utilizaccedilatildeo de FRPacutes
Introduccedilatildeo do mecanismo de transferecircncia de tensotildees ao abrigo do CEB boletim nordm162
e descriccedilatildeo geral da metodologia em caso de reforccedilo estrutural
Consideraccedilotildees gerais sobre o dimensionamento do reforccedilo agrave flexatildeo e ao corte de seccedilotildees
retangulares em betatildeo armado
13 Estrutura da dissertaccedilatildeo
A estrutura desta dissertaccedilatildeo estaacute organizada em seis capiacutetulos incluindo a introduccedilatildeo
conclusotildees e desenvolvimentos futuros as referecircncias bibliograacuteficas e um anexo Segue-se a
descriccedilatildeo de cada capiacutetulo abrangendo os objetivos gerais pretendidos
No Capitulo 1 onde se encontra a introduccedilatildeo procurou-se dar a conhecer a importacircncia
do betatildeo como material na engenharia civil expondo o porquecirc da necessidade em reparar e
reforccedilar as estruturas de betatildeo armado
No Capitulo 2 descreve-se de forma sucinta e atualizada as Normas Regulamentaccedilatildeo
e documentaccedilatildeo teacutecnica que abrange uma intervenccedilatildeo de reparaccedilatildeo e reforccedilo em estruturas de
betatildeo armado dando especial enfase e descriccedilatildeo agrave norma EN NP 1504
O Capitulo 3 reporta a avaliaccedilatildeo e diagnoacutestico do estado de conservaccedilatildeo das estruturas
de betatildeo armado sugerindo uma possiacutevel metodologia de inspeccedilatildeo Satildeo descritos vaacuterios ensaios
in situ e em laboratoacuterio detalhando os mais utilizados e aqueles que melhor ajudam a
caracterizar as propriedades mecacircnicas dos materiais assim como o estado de conservaccedilatildeo da
estrutura
Apresentam-se no Capitulo 4 as causas das patologias mais comuns nas estruturas
nomeadamente os erros de projeto e as causas dos principais erros cometidos no processo de
execuccedilatildeo Satildeo ainda indicados os mecanismos mecacircnicos quiacutemicos e fiacutesicos de deterioraccedilatildeo
das estruturas de betatildeo armado
O Capitulo 5 reporta um dos principais capiacutetulos da dissertaccedilatildeo as teacutecnicas de reparaccedilatildeo
e reforccedilo de estruturas em betatildeo armado Comeccedilando com uma breve introduccedilatildeo e depois
passando para os aspetos teacutecnicos que devem ser tidos em consideraccedilatildeo no projeto de
intervenccedilatildeo numa estruturas de betatildeo armado Descreve-se ainda uma possiacutevel metodologia de
16
intervenccedilatildeo sugerida pelo ACI Committee 364 onde os seguintes itens satildeo abordados breve
caracterizaccedilatildeo do tipo de intervenccedilatildeo verificaccedilatildeo da seguranccedila das estruturas existentes e
paracircmetros principais no dimensionamento de reforccedilo No reforccedilo estrutural eacute fundamental
compreender o mecanismo de transferecircncia de tensotildees Neste capiacutetulo satildeo descritos
minuciosamente cinco mecanismos de transferecircncia de tensotildees de acordo com o boletim nordm162
do CEB
Jaacute no capiacutetulo 6 capiacutetulo apresenta-se 4 exemplos de casos reais de reparaccedilatildeo e reforccedilo
em estruturas de betatildeo armado expondo as patologias o procedimento adotado material
utilizado recomendaccedilotildees dimensionamento etc
As conclusotildees finais acerca de toda a abordagem feita na temaacutetica de reparaccedilotildees e reforccedilo
em estruturas de betatildeo armado assim como a sugestatildeo dos desenvolvimentos futuros
encontram-se no Capitulo 7
A dissertaccedilatildeo termina com as referecircncias bibliograacuteficas que serviram de suporte na
concretizaccedilatildeo da mesma
Na seccedilatildeo de anexo seguindo o ACI 440 e o ACI 318 satildeo descritas consideraccedilotildees gerais
acerca do criteacuterio de dimensionamento de reforccedilo agrave flexatildeo e ao esforccedilo transverso com recurso
a FRPacutes para secccedilotildees retangulares
17 Tiago Pais Boto
2 Normas Regulamentaccedilatildeo e Documentaccedilatildeo teacutecnica
A facilidade de acesso e partilha de informaccedilatildeo teacutecnica eacute cada vez maior e o trabalho
de investigaccedilatildeo cientiacutefica realizado nos uacuteltimos anos conduziu a um vasto leque de informaccedilatildeo
na temaacutetica da reparaccedilatildeoreforccedilo de estruturas de betatildeo armado
Agrave semelhanccedila de um projeto de uma estrutura nova de betatildeo armado a realizaccedilatildeo de um
projeto de reparaccedilatildeo ou reforccedilo em estruturas de betatildeo armado existentes deve ter em
consideraccedilatildeo a regulamentaccedilatildeo nacional coacutedigos europeus em vigor Na falta de
regulamentaccedilatildeo nacional ou em complemento desta deve-se recorrer a regulamentos normas
internacionais ou documentaccedilatildeo teacutecnica de referecircncia emitidos por entidades crediacuteveis
Poreacutem este tipo de recomendaccedilotildees nem sempre eacute seguida na praacutetica conduzindo por
vezes a prejuiacutezos para o projetista e para o dono de obra resultantes da reduccedilatildeo dos padrotildees
de qualidade exigidos De acordo com um artigo do CONREPNET em 2004 ldquoVinte e cinco por
cento dos donos-de-obra estatildeo descontentes com o desempenho dos materiais de reparaccedilatildeo e
proteccedilatildeo no periacuteodo de 5 anos apoacutes a reabilitaccedilatildeo setenta e cinco por cento estatildeo insatisfeitos
no periacuteodo de 10 anosrdquo (CONREPNET 2004)
Realccedila-se a importacircncia da necessidade em avaliar em cada situaccedilatildeo qual eacute a
documentaccedilatildeo teacutecnica adequada pois natildeo existem dois projetos iguais
21 Normas europeias mais relevantes e que devem consultadas na
realizaccedilatildeo de um projeto de reabilitaccedilatildeo estrutural
Eurocoacutedigo 1 - Bases de Projeto e Accedilotildees em Estruturas (CEN 2002)
Eurocoacutedigo 2 - Projeto de Estruturas de Betatildeo (CEN 2004)
Eurocoacutedigo 7 - Projeto Geoteacutecnico (CEN 2004)
Eurocoacutedigo 8 - Parte 1-4 Reforccedilo e Recuperaccedilatildeo de Edifiacutecios (CEN 2004)
Norma EN NP 1504 - Produtos e Sistemas para a Proteccedilatildeo e Reparaccedilatildeo de Estruturas
de Betatildeo
22 Importacircncia da Norma EN NP 1504 em projetos de reforccediloreparaccedilatildeo
Como resultado da lacuna de normas e regulamentaccedilatildeo nesta aacuterea foi criado a Norma
NP EN 1504 pelo Comiteacute Europeu de Normalizaccedilatildeo (CEN) com o tiacutetulo de ldquoProdutos e
sistemas para a proteccedilatildeo reparaccedilatildeo de estruturas de betatildeordquo em meados da deacutecada de 80
apresentando um conjunto de normas alusivas agrave reparaccedilatildeo e proteccedilatildeo de estruturas de
betatildeoCom esta norma o projetista pode em funccedilatildeo das caracteriacutesticas da obra fazer a melhor
opccedilatildeo com abrigo de um documento normativo Desde 1 de Janeiro de 2009 que a Norma NP
EN 1504 estaacute implementada por todos os organismos do CEN Salienta-se que ao tornar esta
norma nacional por cada um dos paiacuteses foram retiras em Dezembro de 2008 todas as normas
que estariam em conflito com esta Esta norma reuacutene toda a informaccedilatildeo sobre produtos e
18
sistemas para a manutenccedilatildeo e proteccedilatildeo reabilitaccedilatildeo e reforccedilo de estruturas de betatildeo (Silva
2008)
Para uma melhor organizaccedilatildeo e consulta a norma encontra-se dividida em dez partes
como descrito na tabela que se segue
Tabela 2-1 Organizaccedilatildeo da Norma EN NP 1504
Nuacutemero do
Documento Descriccedilatildeo
EN 1504- 1 Descreve os termos e definiccedilotildees compreendidos na norma
EN 1504- 2 Fornece especificaccedilotildees para produtossistemas de proteccedilatildeo superficial do betatildeo
EN 1504- 3 Fornece especificaccedilotildees para a reparaccedilatildeo estrutural e natildeo-estrutural
EN 1504- 4 Fornece especificaccedilotildees para colagem estrutural
EN 1504- 5 Fornece especificaccedilotildees para injeccedilatildeo do betatildeo
EN 1504- 6 Fornece especificaccedilotildees para ancoragem de armaduras
EN 1504- 7 Fornece especificaccedilotildees para proteccedilatildeo contra a corrosatildeo das armaduras
EN 1504- 8 Descreve o controlo da qualidade e avaliaccedilatildeo da conformidade das empresas fabricantes
EN 1504- 9 Define os princiacutepios gerais para o uso de produtos e sistemas na reparaccedilatildeo e proteccedilatildeo de betatildeo
EN 1504- 10 Fornece informaccedilatildeo sobre a aplicaccedilatildeo e o controlo da qualidade dos trabalhos
A primeira parte (EN NP1504-1) como referido no quadro anterior remete para os
termos e definiccedilotildees gerais compreendidos na norma Estas definiccedilotildees satildeo entatildeo orientadas para
a classificaccedilatildeo constituiccedilatildeo quiacutemica e definiccedilotildees dos principais produtos abordando tambeacutem
os sistemas para a reparaccedilatildeo proteccedilatildeo manutenccedilatildeo e reforccedilo de estruturas de betatildeo armado
A parte 2 da NP EN 1504 (2006) especifica os sistemas para a proteccedilatildeo superficial do
betatildeo em estruturas novas ou todas as que necessitem de intervenccedilotildees de reparaccedilatildeo eou
reforccedilo Caracteriza e descreve o desempenho de cada um dos sistemas de acordo com os
requisitos miacutenimos definidos pela norma e de acordo os princiacutepios definidos na parte 9
(incluindo aspetos de durabilidade)
A parte 3 da NP EN 1504 (2006) especifica as reparaccedilotildees estruturais e natildeo estruturais
nomeadamente betotildees e argamassas caracterizadas em 4 classes (R4 R3 R2e R1) Estas
classes estatildeo subdivididas em argamassas de reparaccedilatildeo estrutural e natildeo estrutural quer isto
dizer que o projetista tem ou natildeo de considerar as transferecircncias de carga Esta parte enuncia
tambeacutem os requisitos necessaacuterios caracteriacutesticas de desempenho (incluindo aspetos de
durabilidade) dos produtos utilizados em reparaccedilotildees estruturais e natildeo estruturais para prolongar
a vida uacutetil das estruturas
19 Tiago Pais Boto
A parte 4 da NP EN 1504 (2006) especifica sistemas e caracteriacutesticas de desempenho
(incluindo aspetos de durabilidade) para os produtos utilizados na reparaccedilatildeo e reforccedilo de
estruturas de betatildeo atraveacutes de
Colagem atraveacutes de placas exteriores em accedilo compoacutesitos armados com fibras ou outros
materiais que verifiquem os requisitos necessaacuterios
Colagem de componentes betatildeo endurecido sobre betatildeo endurecido geralmente esta
praacutetica eacute efetuada com elementos de betatildeo preacute-fabricado
Utilizaccedilatildeo de uma cola adesiva de junta entre uma superfiacutecie de betatildeo fresco com uma
superfiacutecie de betatildeo endurecido resultando em uma nova estrutura
A parte 5 da NP EN 1504 (2006) especifica sistemas e caracteriacutesticas de desempenho
(incluindo aspetos de durabilidade) para produtos de injeccedilatildeo para tratamento de fendas com
larguras entre 01 e 08mm medido agrave superfiacutecie As caracteriacutesticas de desempenho dividem-se
em 3 classes referidas
Caracteriacutestica de desempenho e requisitos agrave base de poliuretanos e acriacutelicos utilizados
para o enchimento duacutectil de fendas
Caracteriacutestica de desempenho e requisitos agrave base de epoxys polieacutesteres e produtos de
base cimentosa utilizados para o enchimento de fendas com transmissatildeo de forccedilas
Caracteriacutestica de desempenho e requisitos agrave base de poliuretanos e acriacutelicos para
enchimento expansivo das fendas
A parte 6 da NP EN 1504 (2008) especifica sistemas e caracteriacutesticas de desempenho
(incluindo aspetos de durabilidade) e seguranccedila de produtos utilizados na realizaccedilatildeo de
ancoragens para deste modo funcionarem como uma estrutura monoliacutetica seja em estruturas
que necessitem de reparaccedilatildeo ou reforccedilo Esta parte da norma abrange especificaccedilotildees do
Principio 4 (reforccedilo estrutural) - meacutetodo 42 e a parte 9 ldquo ldquoInstalaccedilatildeo de armaduras aderidas em
orifiacutecios preformados ou perfurados no betatildeordquo
A parte 7 da NP EN 1504 (2008) especifica sistemas e caracteriacutesticas de desempenho
(incluindo aspetos de durabilidade) de produtos de proteccedilatildeo contra a corrosatildeo das armaduras
Esta parte refere particularmente dois tipos de revestimento de armaduras
Revestimento ativo para armaduras estes revestimentos contecircm pigmentos
electroquimicamente ativos fornecendo proteccedilatildeo catoacutedica ou entatildeo funcionam apenas
inibidores um exemplo eacute o cimento Portland devido agrave sua elevada alcalinidade
Revestimentos de barreira este tipo de revestimento de base polimeacuterica isola a armadura
da aacutegua envolvente na matriz cimentosa
A parte 8 da NP EN 1504 (2006) especifica ensaios para verificaccedilatildeo de conformidade
rotulagem e marcaccedilatildeo CE dos produtos Menciona tambeacutem que os produtos usados em
reparaccedilatildeo e reforccedilo de estruturas de betatildeo armado tecircm que verificar um requisito de
conformidade designado por 2+ que significa que os produtos precisam de verificar
20
Controlo de produccedilatildeo de faacutebrica (CPF)
Ensaios de tipo iniciais
Inspeccedilatildeo e fiscalizaccedilatildeo contiacutenua e aprovaccedilatildeo do CPF
Fiscalizaccedilatildeo continua avaliaccedilotildees e aprovaccedilotildees do CPF
A parte 9 da NP EN 1504 (2009) especifica meacutetodos e princiacutepios gerais da reparaccedilatildeo
de betatildeo baseados na experiencia e no sucesso de muitos anos No entanto eacute admitida a opccedilatildeo
de utilizaccedilatildeo ou necessidade de novos meacutetodos em certas condiccedilotildees especiacuteficas
Os 11 princiacutepios referidos pela norma estatildeo organizados essencialmente em duas partes
Defeitos do betatildeo devido agrave deterioraccedilatildeo princiacutepio 1 ao 6
Defeitos das armaduras devido agrave deterioraccedilatildeo princiacutepio 7 ao 11
O meacutetodo apresentado pela parte 9 da norma e exemplificado na figura seguinte
representa as quatro fases de reparaccedilatildeo de uma estrutura de betatildeo armado a fase de diagnoacutestico
a fase deliberativa a fase de dimensionamento e a fase de execuccedilatildeo
21 Tiago Pais Boto
Figura 2-1 Etapas de um processo de reparaccedilatildeoreforccedilo (Silva 2008)
A parte 10 da NP EN 1504 (2008) especifica a aplicaccedilatildeo dos produtos e o controlo da
qualidade na execuccedilatildeo dos trabalhos de reparaccedilatildeo e reforccedilo de estruturas de betatildeo armado
Abrange tambeacutem o controlo de seguranccedila sauacutede e manutenccedilatildeo
Esta parte refere alguns ensaios para determinaccedilatildeo das causas das patologias existentes
distribuiacutedos em
Ensaios destrutivos
Ensaios natildeo destrutivos
22
Ensaios quiacutemicos
O controlo da qualidade dos trabalhos executados deve apresentar informaccedilotildees especiacuteficas tais
como
Preparaccedilatildeo da superfiacutecie
Aplicaccedilatildeo dos produtos
Controlo da qualidade e higiene e seguranccedila
23 Os regulamentos publicados em Portugal na aacuterea do projeto estrutural
Regulamento para o emprego do Beacuteton Armado (Dec 4036 de 2831918)
Regulamento do Betatildeo Armado ndash RBA (Dec25948 de 16101935)
Regulamento de Estruturas de Betatildeo Armado ndash REBA (Dec 47723 de 2551967)
Regulamento de Estruturas de Betatildeo Armado e Preacute-Esforccedilado ndash (REBAP Dec 349-c83
de 3071983)
Regulamento de Seguranccedila e Accedilotildees para Estruturas de Edifiacutecios e Pontes ndash (RSA
1983)
24 Por fim aconselha-se consulta da seguinte documentaccedilatildeo que apresenta
recomendaccedilotildees relevantes para na realizaccedilatildeo de um projeto de
reabilitaccedilatildeo estrutural
Boletim de informaccedilatildeo nordm 162 (1983) ndash ldquoAssessment of Concrete Structures and Design
Procedures for Upgrading (Redesign)rdquo [13] Comiteacute Euro-Internacional do Betatildeo
(CEB)
Boletim de informaccedilatildeo nordm14 ndash ldquoExternally bonded FRP reinforcement for RC
structuresrdquo
Technical report October 2001 [14] Emitido pela Federaccedilatildeo Internacional do Betatildeo
(FIB)
Boletim de informaccedilatildeo nordm18 ndash ldquoManagement maintenance and strengthening of
concrete structuresrdquo Technical report April 2001 Emitido pela FIB
ldquoGuidelines for the design and construction of externally FRP systems for
strengthening concrete sctruturesrdquo ACI Comiteacute 440 Sub-Comiteacute 440F Emitido pelo
Instituto Americano do Betatildeo (ACI ndash American Concrete Institute)
Manual Nordm 4 ndash ldquoStrengthening Reinforced Concrete Structures with Externally-Bonded
Fibre Reinforced Polymers (FRPs)rdquo Emitido pelo ldquoIntelligent Sensing for Innovative
Structures Canada Research Networkrdquo (ISIS Canada)
CANCSA-S806-02 (R2007) F - ldquoDesign and Construction of Building Components
with Fibre - Reinforced Polymersrdquo Emitido pela ldquoCanadian Standards Associationrdquo
(CSA)
23 Tiago Pais Boto
JCI TC952 1998 ldquoContinuous fiber reinforced concreterdquo Emitido pelo Instituto
Japonecircs do Betatildeo (JCI ndash Japan Concrete Institute)
ldquoPractical Guideline for Investigation Repair and Strengthening of Cracked Concrete
Structuresrdquo 2003 Emitido pelo JCI
ldquoDesign guidelines of FRP reinforced concrete building sctruturesrdquo 1993 Emitido
pelo ldquoBuilding Research Instituterdquo (BRI) pertencente aoMinisteacuterio da Construccedilatildeo
Japonecircs
International Building Code (IBC) Chapter 34 ldquoExisting building allowancesrdquo
Emitido por International code council 2009
SIA 462 Pre-Standard SIA 462 Assessment of the Structural Safety of Existing
Structures Swiss Society of Engineers and Architects Zurich Switzerland 1994
SIA 269 Swiss Standard SIA 269 Existing Structures ndashBasis for Examination and
Interventions Swiss Society of Engineers and Architects Zurich Switzerland 2011
ASCE 41-06 2006 Seismic Rehabilitation of Existing Buildings American Society of
Civil Engineers Reston Virginia
ACI 437R -03 ldquoStrength Evaluation of Existing Concrete Buildingsrdquo American
Concrete Institute 2003
Joint Committee on Structural Safety (JCSS) Report 032 Probabilistic Assessment of
Existing Structures 2001
ldquoGuide for the design and construction of externally bonded FRP systems for
strengthening existing sctruturesrdquo 2004 Emitido pelo CNR (Consiglio Nazionale
delle Ricerche)
Fichas teacutecnicas dos produtores de FRP tais como SampP SIKA MBT etc
24
25 Tiago Pais Boto
3 Avaliaccedilatildeo e diagnoacutestico do estado de conservaccedilatildeo das estruturas
de betatildeo armado
31 Introduccedilatildeo
Antes de realizar uma intervenccedilatildeo numa estrutura de betatildeo armado com o objetivo de
reforccedilar ou de reparar eacute essencial proceder a uma inspeccedilatildeo direcionada e minuciosa para
detetar todas as anomalias que satildeo necessaacuterias de ser corrigidas para garantir a seguranccedila e
estabilidade da estrutura
Como em geral a maioria dos ensaios satildeo monetariamente caros e a sua realizaccedilatildeo pode
afetar eou danificar a construccedilatildeo estes deveratildeo ser previamente delineados nomeadamente
quanto ao nuacutemero e locais de realizaccedilatildeo
Os ensaios podem ser definidos em ensaios natildeo-destrutivos (NDT) ou ensaios
destrutivos Os natildeo-destrutivos satildeo claramente preferenciais para as construccedilotildees devido agrave baixa
intrusatildeo que conferem agrave estrutura
Sempre que possiacutevel as inspeccedilotildees devem obedecer a procedimentos normalizados e a
criteacuterios teacutecnicos adequados ao tipo de estrutura tipo de elemento a inspecionar A inspeccedilatildeo
deve tambeacutem ser exequiacutevel e eficaz de modo a produzir informaccedilatildeo uacutetil e consistente para que
toda a equipa multidisciplinar envolvida seja capaz de assimilar e compreender com clareza
32 Metodologia de inspeccedilatildeo
A seguir apresentam-se as principais etapas genericamente abrangidas numa inspeccedilatildeo Estas
etapas definem de certa a forma uma metodologia a adotar
Consulta recolha e anaacutelise de elementos escritos e desenhados dos projetos anteriores
elementos alusivos a inspeccedilotildees anteriores informaccedilatildeo acerca do meio ambiente Eacute
tambeacutem fundamental a realizaccedilatildeo de um inqueacuterito direcionado aos responsaacuteveis pela
manutenccedilatildeo das estruturas
Preparaccedilatildeo da inspeccedilatildeo isso passa por uma visita preacutevia ao local para identificaccedilatildeo das
construccedilotildees e dos elementos a avaliar e identificaccedilatildeo do programa funcional dos
diversos espaccedilos
Preparaccedilatildeo das fichas de inspeccedilatildeo ou do software previsto para anotaccedilatildeo de toda a
informaccedilatildeo a registar
26
Verificaccedilatildeo de todas as ferramentas e equipamentos necessaacuterios para o dia da inspeccedilatildeo
providenciando os meios de apoio agrave inspeccedilatildeo tais como veiacuteculos de inspeccedilatildeo especial
ou ateacute mesmo autorizaccedilotildees permissotildees municipais
O processo de diagnoacutestico passa por
1) Inspeccedilatildeo visual distinguindo os mecanismos fiacutesicos e quiacutemicos envolvidos
2) Inspeccedilatildeo detalhada de maneira que se compreenda a relaccedilatildeo causaefeito
3) Conhecimento acerca do comportamento dos materiais e teacutecnicas de
construccedilatildeo utilizadas
4) Realizaccedilatildeo de ensaios in situ destrutivos e natildeo destrutivos
5) Recolha se possiacutevel de amostras e carotes para ensaios laboratoriais
6) Anaacutelise de resultados consideraccedilotildees finais e elaboraccedilatildeo de relatoacuterio
33 Ensaios in situ e Ensaios laboratoriais
331 Anaacutelise e monitorizaccedilatildeo de vibraccedilotildees em estruturas
Para uma avaliaccedilatildeo da capacidade de resistecircncia em estruturas de betatildeo armado eacute
fundamental avaliar o comportamento dinacircmico para que desta forma se possam selecionar
medidas de reparaccedilatildeo ou reforccedilo Os dados podem referentes agraves solicitaccedilotildees dinacircmicas a que a
estrutura estaacute constantemente sujeita da envolvente ou a partir da aplicaccedilatildeo de vibraccedilotildees
impostas
3311 Equipamento
Aceleroacutemetros de alta sensibilidade com preacute amplificador incorporado A gama de
frequecircncias de mediccedilatildeo normalmente estaacute compreendida entre 01 Hz a 1KHz e
sensiacuteveis a aceleraccedilotildees da ordem de 005 mms-2
Um computador portaacutetil com software especiacutefico
Cabos de ligaccedilatildeo
Caixas de ligaccedilatildeo dos sensores
3312 Metodologia
Os sinais dos transdutores satildeo introduzidos num PC dotado de software adequado que
executa o processamento de dados e fornece a informaccedilatildeo relevante sobre as vibraccedilotildees da
construccedilatildeo
- Intensidade das vibraccedilotildees
- Valores maacuteximos da aceleraccedilatildeo velocidade ou deslocamento nos pontos analisados
27 Tiago Pais Boto
- Frequecircncias dominantes nos sinais das vibraccedilotildees
- Representaccedilatildeo graacutefica dos sinais de aceleraccedilatildeo velocidade ou deslocamentos medidos ao
longo do tempo
- Verificaccedilatildeo automaacutetica e alarme se forem excedidos os valores limites preacute-estabelecidos
Figura 3-1 Esquema do equipamento para registo de vibraccedilotildees (oz diagnostico2015)
332 Ensaios de ultrassons em betatildeo
Os ensaios ultrassoacutenicos resume-se na determinaccedilatildeo da velocidade de propagaccedilatildeo dum
impulso ultrassoacutenico entre dois pontos de mediccedilatildeo tendo em vista adquirir informaccedilotildees sobre
Caracteriacutesticas mecacircnicas do betatildeo nomeadamente o seu moacutedulo de elasticidade
Homogeneidade
Presenccedila de fendas vazios ou outras descontinuidades
O impulso ultrassoacutenico eacute gerado num ponto do elemento em estudo atraveacutes de um
transdutor emissor a partir dum sinal eleacutetrico Apoacutes atravessar o betatildeo o sinal ultrassoacutenico eacute
captado por um outro transdutor-recetor colocado num outro ponto que o transforma
novamente em sinal eleacutetrico O tempo gasto no percurso eacute medido na unidade de medida central
sendo assim possiacutevel calcular a velocidade de propagaccedilatildeo
28
A correlaccedilatildeo existente entre a velocidade de propagaccedilatildeo do impulso ultrassoacutenico no
betatildeo (V) e o seu moacutedulo de elasticidade (E) permite ter uma ideia da classe a que pertence o
betatildeo ensaiado (Viacutetor Coias ldquoInspeccedilotildees e Ensaios na reabilitaccedilatildeo de edifiacuteciosrdquo 2006)
3321 Equipamento
O equipamento eacute geralmente composto por uma unidade central onde alberga o
gerador de impulsos eleacutetricos o circuito de leitura e os dois transdutores Para calibraccedilatildeo do
equipamento utiliza-se um invar (barra padratildeo)
Figura 3-2 Equipamento para ensaios de ultrassons no betatildeo (ATCP Physical Engineering)
3322 Metodologia
Existem trecircs meacutetodos possiacuteveis para a realizaccedilatildeo deste tipo de ensaios
Direto
Semidirecto
Indireto
Figura 3-3Ilustraccedilatildeo das trecircs metodologias para realizaccedilatildeo de ensaios ultrassons (ATCP
Physical Engineering)
29 Tiago Pais Boto
Os meacutetodos diretos e semidirecto tecircm como finalidade a avaliaccedilatildeo das caracteriacutesticas
mecacircnicas a homogeneidade e a deteccedilatildeo de descontinuidades no betatildeo O meacutetodo semidirecto
aplica-se apenas na impossibilidade de colocaccedilatildeo de transdutores segundo o meacutetodo direto
O meacutetodo indireto aplica-se fundamentalmente na determinaccedilatildeo da profundidade de
fendas
Para melhorar a transmissatildeo acuacutestica eacute aconselhaacutevel a utilizaccedilatildeo de uma massa de
contato entre os tradutores e a superfiacutecie do betatildeo Aconselha-se tambeacutem que esses pontos de
contato sejam efetuados em superfiacutecies lisas
Considerando-se que o resultado do teste pelo meacutetodo indireto eacute menos preciso
recomenda-se comparar esses resultados com os resultados do teste pelo meacutetodo direto
Meacutetodo direto 119881119901 (119898119898
120583119904) =
119889119894119904119905119886119899119888119894119886 (119898119898)
119905119890119898119901119900 119889119890 119901119903119900119901119886119892119886ccedilatilde119900 (120583119904)lowast 105 (31)
Meacutetodo indireto 119881119894 (119898119898
120583119904) =
119889119894119904119905119886119899119888119894119886 (119898119898)
119905119890119898119901119900 119889119890 119901119903119900119901119886119892119886ccedilatilde119900 (120583119904) (32)
119881119889 = 105 lowast 119881119894 (33)
Onde
Vd = velocidade do som pelo meacutetodo direto
Vi = velocidade do som pelo meacutetodo indireto
Vp= velocidade ultrassoacutenica (Kms)
Para obter a resistecircncia do betatildeo satildeo apresentadas vaacuterias expressotildees deduzidas por diversos
autores como por exemplo a expressatildeo seguinte referida na Japanese Society of Construction
119865119888 = 215 lowast 119881119901 minus 620 (34)
Onde
119865119888= Resistecircncia do betatildeo agrave compressatildeo (MPa)
30
Tabela 3-1 Qualidade do betatildeo em funccedilatildeo da velocidade de propagaccedilatildeo dos ultrassons
(Japanese Society of Construction)
Velocidade (ms) Qualidade do betatildeo
gt4500 Excelente
3500 a 4500 Bom
3000 a 3500 Regular
2000 a 3000 Mediacuteocre
lt2000 Mau
O ensaio deve ser realizado segundo as normas de referecircncia
BS 1881-2031986 ldquoRecommendations for measurement of velocity of ultrasonic pulses
in concreterdquo
ASTM C597-09 ldquoStandard test method for pulse velocity through concreterdquo
333 Deteccedilatildeo de armaduras com recurso do pacoacutemetro
Os ensaios realizados com recurso a um pacoacutemetro aleacutem de permitirem medir o
recobrimento tambeacutem satildeo utilizados para deteccedilatildeo posicionamento dimensatildeo e direccedilatildeo das
armaduras em estruturas de betatildeo armado ou betatildeo preacute-esforccedilado A deteccedilatildeo de cabos de preacute-
esforccedilo apresenta algumas limitaccedilotildees devido agraves caracteriacutesticas proacuteprias dos elementos de preacute-
esforccedilo e agraves capacidades do equipamento (Viacutetor Coias ldquoInspeccedilotildees e Ensaios na reabilitaccedilatildeo de
edifiacuteciosrdquo 2006)
3331 Equipamento
O pacoacutemetro eacute um aparelho portaacutetil composto pela unidade de leitura por dois detetores
e por dois espaccediladores O alcance de mediccedilatildeo depende do diacircmetro do varatildeo e do tamanho do
detetor podendo ir ateacute 360 mm com uma precisatildeo de aproximadamente 2 mm ou 5 ateacute 75 por
cento do alcance O ajuste do zero eacute automaacutetico bastando para tal afastar o elemento detetor de
elementos metaacutelicos O meacutetodo de deteccedilatildeo de armaduras eacute auxiliado por um sistema aacuteudio
variaacutevel com a distacircncia agraves armaduras
31 Tiago Pais Boto
Figura 3-4 Pacoacutemetro (geotechpedia 2012)
3332 Metodologia
Apoacutes a calibragem do aparelho e caso se tenha acesso ao projeto seleciona-se a
dimensatildeo dos varotildees de accedilo e o recobrimento se pretende controlar Se natildeo tivermos informaccedilatildeo
acerca do tipo de armadura que estamos a tentar identificar poderaacute ser vantajoso nesta fase
remover o recobrimento da armadura num local onde natildeo seja muito inconveniente a fim de
acertar a calibraccedilatildeo e eventualmente identificar o tipo de armadura
O recobrimento eacute medido usando a face normal de trabalho do elemento detetor grande
Tendo-se identificado a face normal de trabalho do elemento detetor pode-se explorar a
superfiacutecie do elemento a inspecionar A identificaccedilatildeo da posiccedilatildeo dos varotildees quando o som
emitido for alto e agudo
Para determinar a direccedilatildeo da armadura move-se e roda-se o elemento detetor no sentido
de aumentar o sinal sonoro Quando o elemento detetor estiver cuidadosamente posicionado
dessa maneira o eixo do varatildeo estaraacute paralelo com o eixo longitudinal do elemento detetor O
recobrimento em miliacutemetros poderaacute ser observado na parte esquerda do visor O
microprocessador do aparelho determina automaacutetica o diacircmetro dos varotildees a partir de duas
leituras no mesmo local utilizando um espaccedilador apropriado
O elemento detetor pequeno deve ser usado quando se estaacute na presenccedila de malha soldada
ou de varotildees proacuteximos ou entatildeo quando o elemento detetor grande for incapaz de fornecer
uma discriminaccedilatildeo mais pormenorizada da zona a sondar
Este equipamento fornece boa capacidade de resoluccedilatildeo para desenhar
pormenorizadamente as armaduras que se encontram mais proacuteximas Para uma faacutecil perceccedilatildeo
da disposiccedilatildeo das armaduras nos elementos de betatildeo armado a superfiacutecie do elemento a sondar
vai sendo marcada agrave medida que vatildeo sendo detetadas armaduras
O ensaio deve seguir as recomendaccedilotildees da norma de referecircncia Norma BS 1881-204 1988
Testing concrete ldquoRecommendations on the use of electromagnetic cover metersrdquo
32
334 Deteccedilatildeo de corrosatildeo em armaduras por mediccedilatildeo dos potenciais eleacutetricos
A corrosatildeo das armaduras pode ser avaliada atraveacutes da mediccedilatildeo dos potenciais eleacutetricos
aplicados na superfiacutecie do betatildeo relativamente a um eleacutetrodo de referecircncia Este tipo de ensaios
permite localizar as aacutereas onde a corrosatildeo estaacute presente ou prestes a verificar-se antes de os
efeitos se tornarem visiacuteveis
Esta teacutecnica permite localizar as aacutereas onde a estrutura de betatildeo armado precisa de ser
reparada ou protegida e atraveacutes da sua aplicaccedilatildeo repetida pode ser usada para minimizar assim
os seus custos de manutenccedilatildeo
3341 Equipamento
O equipamento eacute composto por
Ceacutelula de mediccedilatildeo em cloreto de prata (AgCl)
Medidor com ligaccedilatildeo que permite leituras digitais em unidades de tensatildeo (volt) ou
resistecircncia (ohm)
Recipientes com liacutequido para reabastecer a ceacutelula de mediccedilatildeo
Cabo de ligaccedilatildeo
Brocas diamantadas de 10 e 18 mm de diacircmetro
Martelo e escopro
Alicate de aperto
Bico para contacto com armadura e chave de Allen
Cabo de ligaccedilatildeo
Extensatildeo telescoacutepica para fixaccedilatildeo da ceacutelula de mediccedilatildeo
Berbequim com percussatildeo
Balde e esponja
3342 Metodologia
Apoacutes a escolha de uma aacuterea em funccedilatildeo do estado aparente do betatildeo definem-se zonas
de leitura da aacuterea a estudar e define-se o nuacutemero de leituras a realizar em funccedilatildeo da degradaccedilatildeo
aparente do betatildeo Procede-se agrave limpeza com uma escova de accedilo de um varatildeo da armadura
previamente localizado com o detetor de armaduras Fixa-se o eleacutetrodo secundaacuterio atraveacutes do
alicate de aperto ao varatildeo da armadura e liga-se o eleacutetrodo ao voltiacutemetro atraveacutes do cabo
fornecido Procede-se agrave molhagem das superfiacutecies vatildeo onde seratildeo efetuadas as leituras de modo
a humedecer em profundidade o betatildeo a estudar Coloca-se o eleacutetrodo primaacuterio sucessivamente
em cada ponto de leitura medindo-se no voltiacutemetro do equipamento o potencial eleacutetrico
33 Tiago Pais Boto
Durante a realizaccedilatildeo de todas as mediccedilotildees o operador deve assegurar-se que a esponja do topo
do eleacutetrodo primaacuterio se encontra devidamente humedecida
Tabela 3-2Risco de corrosatildeo ativa em funccedilatildeo do niacutevel de potencial
Niacutevel de Potencial (mV) Risco de corrosatildeo ativa ()
-260 a -410 Ateacute 95
-110 a -260 Incerto
gt-100 Ateacute 5
Esta metodologia estaacute descrita em Norma ASTM C 876-91 (R1999) Standard Test Method
for Half-Cell Potentials of Uncoated Reinforcing Steel in concrete
335 Determinaccedilatildeo do teor de cloretos no betatildeo
A determinaccedilatildeo do teor de cloretos no betatildeo consiste precisamente em determinar o
teor soluacutevel em aacutecido de cloretos existentes no betatildeo Em traccedilos gerais uma amostra de poacute de
betatildeo a ensaiar eacute dissolvida numa soluccedilatildeo aacutecida normalizada para que os iotildees de cloreto reajam
com o aacutecido Um eleacutetrodo dotado de um sensor de temperatura eacute introduzido na soluccedilatildeo
medindo a reaccedilatildeo eletroquiacutemica A tensatildeo gerada pela concentraccedilatildeo de iotildees afeta
simultaneamente a temperatura da soluccedilatildeo a qual eacute medida pelo aparelho eletroacutenico Este
aparelho apresenta instantemente a percentagem de iotildees num mostrador (Viacutetor Coias
ldquoInspeccedilotildees e Ensaios na reabilitaccedilatildeo de edifiacuteciosrdquo 2006)
3351 Equipamento
O equipamento utilizado eacute composto por
Eleacutetrodo com sensor de temperatura montado exteriormente
Cabos e ligaccedilotildees
Aparelho eletroacutenico de leitura com circuitos compensadores da temperatura e
microprocessador para conversatildeo direta em percentagens de cloretos
Embalagens contendo soluccedilotildees aacutecidas com coloraccedilatildeo diferente para calibraccedilatildeo do
eleacutetrodo
Balanccedila para pesar as amostras
Embalagens contendo a soluccedilatildeo aacutecida onde se vai misturar cada amostra
Garrafa com agente de molhagem do eleacutetrodo
34
Concha para recolha do poacute e soprador para amostragem
Alicate de fixaccedilatildeo broca buchas chave de bocas e chave de fendas
Detetor de armaduras
A calibragem eacute feita antes de cada ensaio utilizando duas soluccedilotildees padratildeo
Figura 3-5 Equipamento para mediccedilatildeo do teor de cloretos in situ (oz diagnostico 2015)
3352 Metodologia
Haacute que localizar previamente a posiccedilatildeo das armaduras com um detetor de armaduras
Selecionado o local de ensaio preferencialmente onde a posiccedilatildeo das armaduras se encontra
mais exteriormente do elemento estrutural em estudo Em seguida posiciona-se a concha de
recolha do poacute fixando-a com o alicate de fixaccedilatildeo atraveacutes de uma bucha de fixaccedilatildeo Depois
fazem-se trecircs furos no betatildeo a ensaiar agrave profundidade a que se pretende determinar o teor em
cloretos de modo a recolher cerca de 20 g de poacute que devem guardados num saco de plaacutestico
hermeticamente fechado Se se pretender um perfil do teor de cloretos haacute que furar e recolher
o poacute em menos trecircs niacuteveis de profundidade (Viacutetor Coias 2006)
Perto da superfiacutecie
Ao niacutevel das armaduras
A uma distacircncia de 2 ou 3 cm abaixo das armaduras
Uma amostragem de 3 g retirada do poacute extraiacutedo eacute dissolvida em 20 ml de uma soluccedilatildeo
aacutecida Coloca-se o eleacutetrodo jaacute calibrado na garrafa de ensaio e lecirc-se o teor de cloretos que seraacute
automaticamente indicado no mostrador do aparelho A leitura pode ser obtida em percentagem
ou PPM (partes por milhatildeo) consoante a funccedilatildeo selecionada
O ensaio deve seguir as recomendaccedilotildees das normas de referecircncia
35 Tiago Pais Boto
Norma BS 1881-6 1971 Methods of testing concrete Analysis of hardened concrete
Norma AASHTO T260‑84 Standard Method of Test for Sampling and testing for
chloride ion in concrete and concrete raw materials
336 Ensaio de aderecircncia por traccedilatildeo (pull-off)
Os ensaios de aderecircncia por traccedilatildeo direta pull-off satildeo fundamentais para o ecircxito de trabalhos
de reparaccedilatildeo e reforccedilo em estruturas de betatildeo armado pois a garantia de uma boa aderecircncia
entre os materiais existentes e os materiais novos eacute fundamental (Viacutetor Coias ldquoInspeccedilotildees e
Ensaios na reabilitaccedilatildeo de edifiacuteciosrdquo 2006) Este tipo de ensaio consiste na aplicaccedilatildeo de uma
forccedila de traccedilatildeo exercida manualmente atraveacutes de um aparelho concebido para esse fim A
traccedilatildeo eacute transmitida axialmente atraveacutes de uma peccedila metaacutelica colada previamente ao provete
O aumento gradual da forccedila pode ser observado diretamente numa escala (MPa) A forccedila
maacutexima eacute registada assim que se daacute o arrancamento do provete na secccedilatildeo mais fraacutegil (Viacutetor
Coias ldquoInspeccedilotildees e Ensaios na reabilitaccedilatildeo de edifiacuteciosrdquo 2006)
Analisando o provete pode-se observar se a secccedilatildeo de rotura pertence a um dos
materiais ou se por outro lado estaacute contida na superfiacutecie de ligaccedilatildeo entre os materiais Dada a
sua grande simplicidade este ensaio pode ser executado na proacutepria estrutura traduzindo melhor
as condiccedilotildees reais existentes
3361 Equipamento
Carotadora portaacutetil
Coroa diamantada
Caixa diferencial
Aparelho mecacircnico de aderecircncia
Equipamento de arrancamento com pastilhas metaacutelicas
Detetor de armaduras
Cola epoxiacutedica
Extensatildeo monofaacutesica
Mangueira para aacutegua
36
Figura 3-6 Esquematizaccedilatildeo do ensaio de aderecircncia por traccedilatildeo pull-off (oz diagnostico 2015)
3362 Metodologia
Com o auxiacutelio de uma carotadora executa-se um entalhe circular com cerca de 4 cm de
diacircmetro perpendicular agrave superfiacutecie do material A profundidade deve ser suficiente para que
ultrapasse o plano de ligaccedilatildeo dos materiais atingindo assim o substrato do betatildeo A superfiacutecie
eacute entatildeo regularizada com o auxiacutelio de uma grossa a poeira deve ser retirada com acetona
Procede-se agrave colagem da peccedila metaacutelica (pastilha) ao provete a de betatildeo com uma cola epoxiacutedica
exercendo uma pressatildeo moderada durante alguns minutos conforme mencionado nas normas
de referecircncia (Viacutetor Coias 2006)
Apoacutes uma hora pode-se entatildeo colocar o aparelho de ensaio de modo que este acople a
peccedila metaacutelica coloca-se o indicador a zero e inicia-se o ensaio propriamente dito
O ensaio deve seguir as recomendaccedilotildees das normas de referecircncia
Norma BS 1881-207 1992 Testing concrete Recommendations for the assessment of
concrete strength by near-to-surface test
Norma ASTM D4541-95 Stand Test Method for Pull-Off Strength
337 Resistecircncia aacute compressatildeo com recurso ao escleroacutemetro do tipo Schmidt
O ensaio com o escleroacutemetro permite obter de forma simples e natildeo destrutiva a
resistecircncia agrave compressatildeo de elementos de betatildeo Sendo um ensaio baseado na resistecircncia
37 Tiago Pais Boto
superficial os valores obtidos satildeo apenas representativos de uma camada ateacute 5 cm de
profundidade Contudo o ensaio eacute uacutetil para avaliar a homogeneidade do betatildeo verificar se
existe um determinado niacutevel miacutenimo de resistecircncia e decidir sobre a necessidade de fazer
ensaios mais completos A tensatildeo de rotura agrave compressatildeo referente a provetes cuacutebicos ou
ciliacutendricos pode ser estimada com base numa correlaccedilatildeo com o iacutendice escleromeacutetrico
3371 Equipamento
O equipamento utilizado eacute denominado de escleroacutemetro do tipo Schmidt Quando se
pressiona o veio de compressatildeo do escleroacutemetro contra a superfiacutecie de betatildeo a ensaiar
comprime-se uma mola existente no interior do aparelho Quando o veio atinge o fim do seu
curso eacute libertada instantaneamente uma massa que choca com a sua extremidade interior O
choque eacute transmitido agrave superfiacutecie a ensaiar a qual reage provocando um ressalto O mesmo
veio transmite esse ressalto agrave massa moacutevel que ao deslocar-se faz mover um ponteiro visiacutevel
no exterior do invoacutelucro do aparelho e regista o ponto maacuteximo do ressalto da massa Quanto
mais dura e compacta for a superfiacutecie do betatildeo maior seraacute o ressalto
O valor de referecircncia obtido atraveacutes da escala do aparelho iacutendice escleromeacutetrico
permite avaliar o valor de resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo tendo em conta o acircngulo entre o
eixo longitudinal do escleroacutemetro e a superfiacutecie ensaiada (Viacutetor Coias 2006)
Figura 3-7 Escleroacutemetro de Schmidt (Nabrande Wikipedia 2015)
O ensaio deve seguir as recomendaccedilotildees das normas de referecircncia
BS 1881 parte 202
ASTM C 505-85
38
3372 Registo e anaacutelise de dados
A mediccedilatildeo num determinado local deve corresponder 5 ou 10 leituras O registo de
dados deve ser efetuado num impresso proacuteprio incluindo
Identificaccedilatildeo da obra
Nome do operador
Data
Localizaccedilatildeo da aacuterea ensaiada na estrutura
Acircngulo do escleroacutemetro com a horizontal
Descriccedilatildeo da aacuterea ensaiada
Descriccedilatildeo do betatildeo
A resistecircncia de caacutelculo
Idade e condiccedilotildees de cura
Observaccedilotildees do aspeto da superfiacutecie do betatildeo
Zonas em que o ensaio natildeo teve validade
Nuacutemero de seacuterie do escleroacutemetro utilizado ou a sua identificaccedilatildeo simplificada
O tratamento dos dados depende do fim a que destina a informaccedilatildeo final podendo-se
registar apenas os valores meacutedios da tensatildeo de rotura agrave compressatildeo do betatildeo referente a provetes
cuacutebicos os ciliacutendricos incluindo os valores meacutedios de dispersatildeo Ou entatildeo pode-se tambeacutem
estimar os valores caracteriacutesticos da tensatildeo de rotura
338 Avaliaccedilatildeo da profundidade de carbonataccedilatildeo com indicador de fenolftaleiacutena
Este ensaio eacute de execuccedilatildeo simples A escolha adequada do local onde seraacute feita a anaacutelise
eacute fundamental sobretudo quando se trata de edifiacutecios de elevado valor patrimonial
Geralmente a carbonataccedilatildeo progride com a frente paralela agrave superfiacutecie a frente de
carbonataccedilatildeo quando atravessa o recobrimento das armaduras o accedilo despassiva iniciando o
processo de corrosatildeo das armaduras originando uma perda de resistecircncia e comprometendo a
durabilidade do betatildeo (Viacutetor Coias 2006) Conhecendo a posiccedilatildeo da frente de carbonataccedilatildeo eacute
possiacutevel estimar a extensatildeo das zonas a reparar
3381 Equipamento
Fazem parte do equipamento
Berbequim com percussatildeo
Martelo e escopro
Aspersor
Reacutegua graduada em miliacutemetros
Soluccedilatildeo alcooacutelica de fenolftaleiacutena a 01 por cento
Detetor de armaduras
39 Tiago Pais Boto
3382 Metodologia
Os pontos de mediccedilatildeo devem ser criteriosamente selecionados de forma a poderem-se
comparar diferentes mediccedilotildees Esta seleccedilatildeo deve ter tambeacutem em conta o tipo de controlo que
se pretende fazer e o grau de rigor pretendido Nomeadamente os elementos estruturais com as
superfiacutecies expostas aos agentes ambientais devem ser objeto de um maior nuacutemero de mediccedilotildees
A seleccedilatildeo exata do ponto de mediccedilatildeo deveraacute ter em conta a posiccedilatildeo das armaduras que devem
ser localizadas previamente com um detetor de armaduras a fim de natildeo serem danificadas
Os pontos selecionados devem ser previamente identificados e localizados numa planta
da estrutura
A profundidade dos furos ou cavidades seraacute superior em pelo menos 1 cm ao
recobrimento medido com o detetor de armaduras A limpeza correta do furo eacute essencial para a
fiabilidade dos resultados que deixaratildeo de ter validade se existirem resiacuteduos de poacute nas zonas
interiores natildeo carbonatadas
Utilizando um aspersor com a soluccedilatildeo alcooacutelica de fenolftaleiacutena molham-se a
superfiacutecies internas do furo do ensaio e observa-se a sua coloraccedilatildeo rosada sendo possiacutevel medir
a profundidade da frente de carbonataccedilatildeo na transiccedilatildeo de uma zona para a outra (Viacutetor Coias
2006)
O ensaio deve seguir as recomendaccedilotildees da norma de referecircncia RILEM CPC ndash 18 e E391 ndash
LNEC
Figura 3-8 Reaccedilatildeo da fenolftaleiacutena numa carote de betatildeo (oz diagnostico 2015)
40
339 Observaccedilatildeo boroscoacutepica de cavidades e fendas
O diagnoacutestico de patologias das estruturas e dos materiais bem como o seu
levantamento satildeo em muitos casos facilitados pela possibilidade de inspecionar o interior de
cavidades e fendas de pequenas dimensotildees existentes nesses materiais ou elementos estruturais
A boroscopia eacute uma teacutecnica baseada na utilizaccedilatildeo de um instrumento oacutetico o boroscoacutepio e
constitui uma forma muito pouco intrusiva de efetuar tais observaccedilotildees
3391 Equipamento
Na sua versatildeo mais simples o boroscoacutepio consiste numa haste delgada dotada numa
das extremidades de um ocular e na outra duma objetiva e um prisma A fim de permitir a
iluminaccedilatildeo da cavidade a observar um segundo sistema oacutetico montado no interior da mesma
haste conduz um feixe luminoso intenso que eacute dirigido para o campo observado (Viacutetor Coias
2006) A haste pode ser ligeiramente inclinada em relaccedilatildeo agrave vertical e rodada a toda a volta o
que aliado ao grande acircngulo do sistema oacutetico montado na sua extremidade possibilita uma
observaccedilatildeo com poucos acircngulos mortos
Aleacutem da observaccedilatildeo direta a ocular pode permitir atraveacutes de adaptadores apropriados
montar uma maacutequina fotograacutefica de 35 mm ou uma cacircmara de viacutedeo possibilitando o registo
de imagens do campo observado
Figura 3-9 Esquematizaccedilatildeo de um boroscoacutepio (oz diagnostico 2015)
41 Tiago Pais Boto
3392 Metodologia
Uma vez selecionados os pontos de observaccedilatildeo torna-se necessaacuterio a menos que se
trate de fendas suficientemente largas executar um ou mais furos com cerca de 10 mm de
diacircmetro Depois de montado o sistema e feita a ligaccedilatildeo agrave fonte de iluminaccedilatildeo a haste de
observaccedilatildeo eacute introduzida no orifiacutecio observando-se visualmente o seu interior
3310 Mediccedilatildeo de deslocamentos em juntas e fendas com o alongacircmetro
As construccedilotildees apresentam com frequecircncia fissuras ou fendas resultantes de
deformaccedilotildees ocasionadas por variadas causas como sejam por exemplo assentamentos
diferenciais variaccedilotildees de temperatura alteraccedilatildeo das solicitaccedilotildees ou das propriedades
mecacircnicas dos materiais execuccedilatildeo de obras subterracircneas na vizinhanccedila de construccedilotildees
existentes etc Sendo aquelas fissuras ou fendas manifestaccedilotildees do comportamento estrutural
haacute normalmente interesse em acompanhar a variaccedilatildeo da sua abertura ao longo do tempo em
diversos pontos do seu desenvolvimento (Viacutetor Coias 2006)
O alongacircmetro eacute um dispositivo mecacircnico que se utiliza para medir com precisatildeo
pequenos deslocamentos em juntas e fissuras
33101 Equipamento
O alongacircmetro mecacircnico tem uma base que pode medir 200 mm mas haacute outras medidas
e eacute utilizado para medir as distacircncias entre os pontos definidos por cada par de bases circulares
metaacutelicas com um diacircmetro de 5 mm Usa-se um invar para corrigir os valores lidos devido agrave
influecircncia tanto de variaccedilotildees de temperatura no aparelho como de esforccedilos a que este possa ser
submetido durante a sua utilizaccedilatildeo
Figura 3-10Alongacircmetro mecacircnico (oz diagnostico 2015)
42
33102 Metodologia
Apoacutes seleccedilatildeo e marcaccedilatildeo dos locais onde seratildeo realizadas as mediccedilotildees satildeo previamente
colocados simetricamente pares de bases metaacutelicas especialmente concebidas com 5 mm de
diacircmetro coladas ao elemento em estudo A anaacutelise das leituras ao longo do tempo permite ter
uma ideia da tendecircncia do movimento agravamento estabilizaccedilatildeo recuperaccedilatildeo ou uma
variaccedilatildeo ciacuteclica Esta base de dados permitiraacute eventualmente ajudar a estabelecer relaccedilotildees de
causa-efeito com as accedilotildees a que a construccedilatildeo estaacute sujeita
3311 Determinaccedilatildeo da resistecircncia de betotildees a partir de provetes ciliacutendricos
Sendo este tambeacutem um ensaio semi-destrutivo ou mesmo destrutivo torna-se necessaacuterio
a escolha criteriosa dos locais para recolha dos provetes O ensaio consiste genericamente na
determinaccedilatildeo da resistecircncia atual dos betotildees atraveacutes do ensaio de rotura agrave compressatildeo de
provetes ciliacutendricos
33111 Equipamento
Para a realizaccedilatildeo deste ensaio eacute necessaacuterio
bull Pacoacutemetro
bull Caroteadora
bull Coroas diamantadas com diacircmetro miacutenimo interior de 75 mm
bull Aspirador para extraccedilatildeo de carotes na direccedilatildeo ascendente ou para extraccedilatildeo de carotes
segundo qualquer direccedilatildeo
33112 Metodologia
A seleccedilatildeo exata do local de extraccedilatildeo das carotes deveraacute ter sempre em conta a seguranccedila
estrutural do elemento a sondar no sentido de ser o menos possiacutevel afetada Deste modo em
pilares correntes (de edifiacutecios) o furo de extraccedilatildeo deveraacute localizar‑se sensivelmente a meio da
altura ou o mais possiacutevel afastado das ligaccedilotildees aos restantes elementos estruturais (vigas ou
lajes) Do mesmo modo em vigas o furo de extraccedilatildeo das carotes deveraacute localizar‑se entre 15
e 14 do vatildeo na zona onde os esforccedilos de flexatildeo satildeo mais reduzidos Para aleacutem dos
condicionamentos atraacutes referidos deveraacute ser tido em conta que recolha das carotes deve ser
feita de modo a interferir o miacutenimo com as armaduras do elemento a sondar Para tal deve ser
usado um pacoacutemetro antes da extraccedilatildeo das carotes
As carotes apoacutes a sua extraccedilatildeo deveratildeo ser imediatamente identificadas marcando-as
com laacutepis de cera ou por outro processo igualmente eficaz Depois deveratildeo ser devidamente
acondicionadas a fim de natildeo sofrerem quaisquer danos durante o transporte No caso de alguma
43 Tiago Pais Boto
carote ter intersectado uma armadura o corte dessa carote antes do ensaio deveraacute ser feito de
modo a eliminar o troccedilo afetado pela presenccedila da armadura
Os ensaios de rotura agrave compressatildeo simples dos provetes devem ser realizados em laboratoacuterio
de acordo com a Norma E 226 do LNEC (Viacutetor Coias 2006)
Figura 3-11 Extraccedilatildeo de carote com localizaccedilatildeo preacutevia da malha de armaduras (oz
diagnostico 2015)
33113 Registo e anaacutelise de resultados
O registo dos dados eacute efetuado em impresso proacuteprio incluindo
Identificaccedilatildeo da obra
Nome do operador
Data
Localizaccedilatildeo e identificaccedilatildeo dos pontos de extraccedilatildeo das carotes recorrendo a um
desenho esquemaacutetico
Observaccedilotildees sobre o aspeto da superfiacutecie do betatildeo
Zonas em que as extraccedilotildees natildeo foram vaacutelidas
Os resultados obtidos deveratildeo ser processados tendo por base a metodologia
preconizada na publicaccedilatildeo da Concrete Society Technical Report nordm 11 onde satildeo indicados
vaacuterios fatores de correccedilatildeo a aplicar sobre os resultados dos provetes ensaiados que tecircm em
conta entre outros a direccedilatildeo da carotagem a relaccedilatildeo alturadiacircmetro do provete o corte dos
agregados a presenccedila de material de recobrimento a forma dos provetes a resistecircncia
potencial etc (Viacutetor Coias 2006)
44
3312 Mediccedilatildeo da espessura da seccedilatildeo atraveacutes de ensaios impacto-eco
Este meacutetodo consiste em emitir um impacto mecacircnico sobre uma superfiacutecie originando
impulsos que satildeo projetados ao longo do material As ondas refletidas por uma falha interna
satildeo captadas por um recetor posicionado na mesma superfiacutecie do impacto (Malhotra 1984
ACI-364 1993)
33121 Equipamento
Para a realizaccedilatildeo deste ensaio eacute necessaacuterio
Computador portaacutetil preparado para operar em condiccedilotildees adversas que deveraacute
ter instalado o software adequado para o processamento dos sinais (possibilidade
de definir diferentes resoluccedilotildees dos sinais) e uma placa especiacutefica para aquisiccedilatildeo
dos sinais
Transdutor piezoeleacutetrico com extremidade coacutenica acoplado ao suporte das
massas impactoras ou outro equivalente
Massa impactoras esferas metaacutelicas com diacircmetros de 5 8 125 mm ou outras
equivalentes
Todo o sistema deveraacute estar devidamente operacional e calibrado pelo que deveraacute fazer-
se acompanhar da folha de calibraccedilatildeo devidamente atualizada Para apoio agrave execuccedilatildeo dos
ensaios deveraacute prever-se a eventual utilizaccedilatildeo de um boroscoacutepio ou de equipamento de ultra-
sons (Viacutetor Coias 2006)
Figura 3-12 Parte do equipamento para realizaccedilatildeo do ensaio (impacto-ecoimpact Echo
instruments 2015)
45 Tiago Pais Boto
33122 Metodologia
Para a colocaccedilatildeo dos transdutores os pontos selecionados devem ser em zonas onde natildeo
existem juntas e irregularidades superficiais para que desta forma natildeo influenciem os
resultados
Deve-se portanto remover quaisquer materiais de revestimento nomeadamente os
rebocos jaacute no caso de pinturas de espessura reduzida deve-se comparar os resultados com zonas
sem a referida pintura
Na superfiacutecie do elemento a ensaiar marca-se uma malha de pontos de referecircncia onde
a abertura e quantidade vem em funccedilatildeo da espessura ou largura da seccedilatildeo transversal do
elemento Devem tambeacutem ser garantidos no miacutenimo 9 pontos e em elementos laminares 16
pontos
Sobre cada um dos pontos eacute realizado o ensaio utilizando a massa de impacto previamente
selecionada atraveacutes de testes preliminares
A realizaccedilatildeo deste ensaio deve seguir a norma Norma ASTM C1383-98a Standard Test
Method for Measuring the P-Wave Speed and the Thickness of Concrete Plates Using the
Impact-Echo Method
46
47 Tiago Pais Boto
4 Patologias em Estruturas de Betatildeo Armado
41 Introduccedilatildeo
Em Engenharia Civil o conceito de patologia estaacute associado aos fenoacutemenos que afetam
o comportamento anoacutemalo de uma construccedilatildeo Este conceito pode ser diferenccedilado em patologia
estrutural e em patologia natildeo estrutural Patologia estrutural eacute para os fenoacutemenos que afetam a
funcionalidade estrutural dos elementos da construccedilatildeo nomeadamente as fundaccedilotildees
infraestrutura e superestrutura Patologia natildeo estrutural alberga todos os outros fenoacutemenos que
afetam os restantes elementos da construccedilatildeo
Dada a natureza quiacutemica do betatildeo a sua macro e micro estrutura encontra-se em
constante mudanccedila devido agrave sua estrutura porosa estar sempre em contato com o meio
ambiente Atraveacutes de diversos mecanismos nomeadamente a permeaccedilatildeo difusatildeo e absorccedilatildeo
satildeo transportados diversos agentes necessaacuterios agrave corrosatildeo ao accedilo CO2 aacutegua sulfatos cloretos
Devido agrave sua constituiccedilatildeo e caracteriacutesticas dos constituintes do betatildeo estes podem desenvolver
reaccedilotildees quiacutemicas internas originando patologias
A existecircncia de armaduras no interior do betatildeo e a deficiente proteccedilatildeo das mesmas pode
originar processos de corrosatildeo acelerados originando severas patologias que podem colocar
em causa a proacutepria estabilidade da estrutura
As patologias podem verificar-se devido a erros de projeto erros de execuccedilatildeo erros de
exploraccedilatildeo e manutenccedilatildeo O uacuteltimo erro remete essencialmente para os mecanismos
mecacircnicos fiacutesicos e quiacutemicos a que o betatildeo armado poderaacute estar exposto Este assunto seraacute
abordado com mais detalhe nesta dissertaccedilatildeo Jaacute em relaccedilatildeo aos erros de projeto e de execuccedilatildeo
estando intrinsecamente ligados agrave construccedilatildeo de estruturas novas seratildeo apenas enunciados
neste documento
Segundo um modelo proposto por Tuutti para o mecanismo de detioraccedilatildeo das estruturas
satildeo identificadas principalmente duas fases distintas a iniciaccedilatildeo e a propagaccedilatildeo Na fase de
iniciaccedilatildeo a penetraccedilatildeo e alojamento das substacircncias agressivas vai aumentando ateacute valores
criacuteticos de forma pouco significativa ateacute ao iniacutecio da fase de propagaccedilatildeo Na fase de
propagaccedilatildeo segundo o modelo de Tuutti a evoluccedilatildeo eacute idecircntica a um crescimento exponencial
ao longo da vida uacutetil da estrutura exemplificado pelo graacutefico apresentado na figura seguinte
48
Figura 4-1 Modelo de Tuutti evoluccedilatildeo dos niacuteveis de deterioraccedilatildeo ao longo da vida uacutetil de
uma estrutura (Concrete Institute of Australia 2015)
Segundo Tuutti os instantes representados no graacutefico da Figura 4-1 correspondem agraves
diferentes condiccedilotildees de deterioraccedilatildeo que ocorrem na fase de propagaccedilatildeo
Instante T0 Iniacutecio da corrosatildeo das armaduras
Instante T1 Ocorrecircncia da propagaccedilatildeo da corrosatildeo
Instante T2 Niacutevel de corrosatildeo elevado
42 Erros de projeto
Geralmente os erros de projeto estrutural mais recorrentes e significativos satildeo
Falta de detalhes nos projetos
Erros de dimensionamento
Falta de compatibilidade entre os vaacuterios projetos de especialidade
Deficiente avaliaccedilatildeo das accedilotildees e esforccedilos impostos nomeadamente o efeito teacutermico
Ausecircncia de pormenorizaccedilatildeo adequada do recobrimento e das armaduras
Deficiecircncia avaliaccedilatildeo da agressividade da classe de exposiccedilatildeo
Especificaccedilotildees inadequadas dos materiais
Deficiente avaliaccedilatildeo do controlo de deformaccedilatildeo fendilhacatildeo
Deficiente avaliaccedilatildeo na drenagem e impermeabilizaccedilatildeo
49 Tiago Pais Boto
43 Deficiente execuccedilatildeo
Jaacute na fase de execuccedilatildeo das estruturas de betatildeo armado os erros mais comuns geralmente
satildeo
Falta de rigor e controlo tecnoloacutegico
Erro de interpretaccedilatildeo de projetos
Armaduras mal posicionadas
Deslocamentos das cofragens
Descofragem prematura
Ausecircncia de espaccediladores para garantir recobrimentos
Deficiente vibraccedilatildeo do betatildeo
Segregaccedilatildeo do betatildeo
Falta de fiscalizaccedilatildeo
Juntas de dilataccedilatildeo mal posicionadas ou mesmo ausecircncia das mesmas
Escolha de materiais inadequados ou sem homologaccedilatildeo e marcaccedilatildeo CE
Abatimentos das superfiacutecies de betonagem
44 Erros de Exploraccedilatildeo Manutenccedilatildeo
Como referido anteriormente os erros de exploraccedilatildeomanutenccedilatildeo satildeo remetidos para
os principais mecanismos mecacircnicos fiacutesicos e quiacutemicos a que o betatildeo armado poderaacute estar
exposto
441 Mecanismos Mecacircnicos
Cristalizaccedilatildeo dos sais
A cristalizaccedilatildeo dos sais acontece na passagem da situaccedilatildeo de natildeo saturaccedilatildeo para a de
saturaccedilatildeo ou sobressaturaccedilatildeo e acontece na circunstacircncia de abaixamento da temperatura
evaporaccedilatildeo ou por acreacutescimo de sal Comeccedilam-se entatildeo a formar sais cristalizaccedilatildeo nos espaccedilos
porosos do betatildeo exercendo deste modo uma pressatildeo de nas paredes capilares do betatildeo (Viacutetor
Coias 2006)
Retraccedilatildeo (secagem por evaporaccedilatildeo quiacutemica e teacutermica)
O efeito da retraccedilatildeo do betatildeo seja ela secagem por evaporaccedilatildeo retraccedilatildeo plaacutestica ou por
efeito teacutermico origina uma diminuiccedilatildeo no volume das peccedilas de betatildeo Por consequecircncia pode
originar tensotildees de traccedilatildeo no betatildeo e se estes esforccedilos natildeo forem libertados por exemplo
atraveacutes de juntas de dilataccedilatildeo Quando as tensotildees de traccedilatildeo forem superiores agrave resistecircncia do
betatildeo agrave traccedilatildeo surge o aparecimento de fendas
A retraccedilatildeo por secagem acontece devido agrave evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua presente nos
poros capilares que natildeo foi usada no processo de hidrataccedilatildeo do cimento Este processo sendo
50
lento pode demorar anos ateacute se evidenciarem as primeiras patologias em elementos estruturais
espessos
A retraccedilatildeo quiacutemica tambeacutem designada por endoacutegena ou autogeacutenea ocorre devido agrave
evoluccedilatildeo quiacutemica resultante da hidrataccedilatildeo da pasta de cimento Este processo pode ocorrer
mesmo sem trocas de aacutegua quando o betatildeo tem uma idade jovem e provoca fendas de pequena
profundidade
Por uacuteltimo a retraccedilatildeo teacutermica ocorre apoacutes um arrefecimento teacutermico ateacute atingir a
temperatura ambiente consequecircncia de uma elevaccedilatildeo preacutevia e acentuada da temperatura Uma
peccedila monoliacutetica de betatildeo sujeita a variaccedilotildees de temperatura da ordem dos 40ordmC ou 50ordmC sofre
uma deformaccedilatildeo de alguns deacutecimos de miliacutemetros por cada metro de comprimento Os efeitos
deste alongamento e encurtamento satildeo despreziacuteveis se a peccedila dilatar livremente mas surgem
tensotildees internas se estiver rigidamente confinada (Viacutetor Coias 2006)
Abrasatildeo
Esta caracteriza-se essencialmente por accedilotildees repetidas de fricccedilatildeo ou impacto repetido
Eacute um mecanismo de deterioraccedilatildeo no betatildeo importante para estruturas em que estejam em
contato com a aacutegua em escoamento em especial quando esta arraste detritos e areias A erosatildeo
pode desenvolver-se rapidamente assim que a camada superficial do betatildeo desaparecer (Rui
Ferreira 2000)
Cavitaccedilatildeo
A cavitaccedilatildeo acontece devido aacute formaccedilatildeo de bolhas de vapor provocada por uma variaccedilatildeo
brusca da velocidade do escoamento ou diminuiccedilatildeo de pressatildeo na aacutegua que por sua vez
quando atingem zonas de pressatildeo normal rebentam Esta accedilatildeo hidrodinacircmica ganha
preponderacircncia apenas em estruturas total ou parcialmente submersas
Variaccedilotildees de temperatura
O efeito da temperatura em estruturas de betatildeo armado pode causar enormes esforccedilos
quando natildeo existem juntas de dilataccedilatildeo As tensotildees originadas podem ser de compressatildeo ou de
traccedilatildeo consoante a variaccedilatildeo da temperatura seja positiva ou negativa respetivamente A
principal consequecircncia nas estruturas eacute a fendilhacatildeo do betatildeo que se inicia assim que as tensotildees
originadas forem superiores agrave resistecircncia de traccedilatildeo ou compressatildeo do betatildeo
Temperaturas elevadas (incecircndio)
Dependendo da temperatura do tempo de exposiccedilatildeo e da velocidade de arrefecimento
as propriedades dos materiais nomeadamente o betatildeo e o accedilo satildeo alteradas levando a um
51 Tiago Pais Boto
decreacutescimo da resistecircncia dos elementos estruturais alteraccedilatildeo na coloraccedilatildeo esfarelamento
superficial fendilhaccedilatildeo e ateacute ao proacuteprio colapso da estrutura
Segundo Rosso (1975) o ciclo caracteriacutestico de um incecircndio numa edificaccedilatildeo eacute
categorizada em trecircs fases a inicial a intermeacutedia e a final Na fase inicial verifica-se um
aumento severo da temperatura ateacute cerca dos 250-300ordmC provocando perdas da resistecircncia
mecacircnica agrave compressatildeo em cerca de 5 Quando os elementos satildeo sujeitos a temperaturas
superiores a 300ordmC a perda da resistecircncia mecacircnica agrave compressatildeo jaacute eacute bastante consideraacutevel e
agrava-se em situaccedilotildees de arrefecimento raacutepido Na entrada da segunda fase ocorre um
fenoacutemeno designado por ldquoflash overrdquo Nesta fase ocorrem os efeitos mais nocivos para as
estruturas de betatildeo armado Segundo Rosso (1975) raramente excede temperaturas de 1250-
1300ordmC Na uacuteltima fase jaacute caracterizada pela extinccedilatildeo do fogo o aspeto mais relevante eacute a
velocidade de arrefecimento Quando este eacute feito lentamente existe a possibilidade de uma
recuperaccedilatildeo da resistecircncia inicial de ateacute 90 dependendo da temperatura maacutexima atingida
(Rosso T FAUUSP 1975)
Tabela 4-1 Caracteriacutesticas do betatildeo em funccedilatildeo da temperatura (Adaptado de Rosso (1975)
Neville (1923)
Temperatura [ordmC] Cor Aspeto Visual Desempenho
lt250 Cinza Perda de resistecircncia pequena e irregular
285-300 Cinza-Rosa Fissuraccedilatildeo superficial lascamento explosivo
300 Rosa Iniacutecio de mudanccedila de cor
50-400 Rosa Reduccedilatildeo do Modulo de deformaccedilatildeo
535-550 Roxo Fissuraccedilatildeo profunda friabilidade superficial
575 Vermelho claro Destacamento dos gratildeos de quartzo
650 Cinza esbranquiccedilado Perda das propriedades mecacircnicas
790-800 Cinza esbranquiccedilado Lascamentos do recobrimento das armaduras com
exposiccedilatildeo ateacute 25 da superfiacutecie das mesmas
900 Amarelo alaranjado Superfiacutecie pulverulenta
1000 Amarelo claro Superfiacutecie pulverulenta
Ciclos de gelodegelo
O betatildeo sendo um material poroso absorve e reteacutem aacutegua nos seus poros Quando sujeito a
temperaturas negativas a aacutegua presente nos poros congela originando um aumento de volume
em cerca de 9 Se este aumento de volume for restringido geram-se tensotildees no interior do
betatildeo causando fendilhaccedilatildeo agrave superfiacutecie Por sua vez quando o processo se inverte resulta na
degradaccedilatildeo do material verificando-se escamaccedilatildeo do betatildeo Esta accedilatildeo depende da frequecircncia
dos ciclos gelodegelo da porosidade do betatildeo da classe de exposiccedilatildeo em que se encontra o
betatildeo da rapidez e duraccedilatildeo do arrefecimento e da idade do betatildeo que por sua vez eacute proporcional
agrave resistecircncia (Viacutetor Coias 2006)
52
442 Mecanismos Quiacutemicos
Reaccedilotildees alcalis-agregado
As reaccedilotildees mais importantes satildeo as aacutelcalis-siacutelica e aacutelcalis-silicatos Estas reaccedilotildees
resultam da reaccedilatildeo dos metais alcalinos presentes no betatildeo (K2O e Na2O) e os silicatos
presentes nos agregados
Os paracircmetros fundamentais que influenciam esta reaccedilatildeo satildeo a compactaccedilatildeo cura
razatildeo aacuteguacimento quantidade de agregado ativo e a quantidade de aacutelcalis no betatildeo (COSTA
A ldquoPatologia do Betatildeo Armado 2007)
Agregados Reativos + Humidade + Alcalinidade Elevada rarrRisco de Reaccedilatildeo aacutelcalis-agregado
Ataque pelos aacutecidos sais e aacuteguas puras
Atraveacutes da interaccedilatildeo da pasta de cimento com hidroacutexido de caacutelcio silicato de caacutelcio e o
aluminato de caacutelcio formam-se sais de caacutelcio soluacuteveis destruindo os poros da pasta A
agressividade dos aacutecidos depende da solubilidade dos sais de caacutelcio que satildeo originados quer
isto dizer que quanto maior eacute a solubilidade mais acelerado seraacute o ritmo de deterioraccedilatildeo
As aacuteguas puras sendo estas aacuteguas correntes contecircm um elevado poder dissolvente
dissolvem o hidroacutexido de caacutelcio originando a perda das propriedades ligantes e a decomposiccedilatildeo
da pasta de cimento Estas aacuteguas quando contecircm um teor elevado de iotildees de caacutelcio a
agressividade diminui Jaacute quando haacute a presenccedila de dioacutexido de carbono e alcalis dissolvidos a
agressividade aumenta
Ataque pelos sulfatos
A deterioraccedilatildeo eacute originada pela Formaccedilatildeo de Etringite Retardada (DEF) A origem daacute-
se no processo da reaccedilatildeo do aluminato do cimento Portland endurecido com o iatildeo sulfato
provocando uma reaccedilatildeo expansiva do betatildeo A principal causa eacute um aumento da temperatura
durante o endurecimento do betatildeo e o seu efeito eacute devido a tensotildees internas que podem
provocar a fendilhaccedilatildeo do betatildeo
As causas mais importantes desta accedilatildeo quiacutemica eacute o ambiente agressivo a que a estrutura
de betatildeo estaacute exposta e a permeabilidade do betatildeo
Accedilatildeo da aacutegua do mar
A grande quantidade de iotildees agressivos na aacutegua do mar tais como CL- SO4-- Ca++
Mg++ Na+ K+ entram em reaccedilatildeo com a pasta de cimento levando agrave deterioraccedilatildeo do betatildeo
Corrosatildeo das armaduras
O betatildeo eacute um composto com alto teor alcalino essencialmente devido agraves reaccedilotildees de
hidrataccedilatildeo dos silicatos de caacutelcio constituintes do cimento originando hidroacutexidos de caacutelcio
Em condiccedilotildees onde o pH eacute elevado proporciona agraves armaduras presentes no betatildeo um
comportamento passivo originado por uma pelicula de oacutexido de ferro ou seja uma pelicula
passivante (Politico G 2006)
53 Tiago Pais Boto
Quando a pelicula passivante do accedilo eacute destruiacuteda inicia-se o mecanismo de corrosatildeo As
armaduras funcionam como condutores eleacutetricos e o betatildeo como eletroacutelito isto quer dizer que
funciona como um condutor ioacutenico abrangendo simultaneamente as zonas anoacutedicas e
catoacutedicas A dissoluccedilatildeo do accedilo no acircnodo origina a libertaccedilatildeo de iotildees ferrosos permanecendo
um excesso de eletrotildees no accedilo e estes devido agrave diferenccedila de potencial migram para a zona
catoacutedica atraveacutes da armadura Quando reagem com a aacutegua formam-se iotildees hidroacutexidos que
migram para a zona anoacutedica (Joana Silva 2007)
As principais equaccedilotildees no processo de corrosatildeo das armaduras satildeo
Dissoluccedilatildeo do accedilo (Reaccedilatildeo Anoacutedica) 119865119890 rarr 119865119890++ + 2119890minus (41)
Reduccedilatildeo do oxigeacutenio (Reaccedilatildeo Catoacutedica) 119874221 + 1198672119874 + 2119890minus rarr 2119874119867minus (42)
Produtos da corrosatildeo 119865119890++ + 2119874119867minus rarr 119865119890(119874119867)2 (43)
ldquoNa zona anoacutedica ocorrem em geral reaccedilotildees secundaacuterias cujos produtos da corrosatildeo
podem originar aumentos de volume significativos criando no betatildeo elevadas tensotildees internas
que podem promover fenoacutemenos de fissuraccedilatildeo eou delaminaccedilatildeo do recobrimento das
armadurasrdquo (A Costa J Appleton 1999) As reaccedilotildees referidas satildeo
119865119890 + 31198672119874 rarr 119865119890(119874119867)3 + 3119867+ + 3119890minus (44)
3119865119890 + 41198672119874 rarr 11986511989031198744 + 8119867+ + 8119890minus (45)
119865119890 + 21198672119874 rarr 119865119890119874(119874119867minus) + 3119867+ + 3119890minus (46)
119865119890119874(119874119867minus) + 1198742 rarr 11986511989031198744 (47)
54
Figura 4-2Modelo simplificado do processo de corrosatildeo nas armaduras (ACosta1997)
Accedilatildeo dos cloretos
A accedilatildeo dos cloretos ocorre devido a trecircs mecanismos de transporte permeaccedilatildeo absorccedilatildeo
e difusatildeo Estes mecanismos podem ocorrer isoladamente ou em simultacircneo estando
dependentes do grau de humidade do betatildeo da presenccedila de aacutegua e do coeficiente de
permeabilidade do betatildeo Os cloretos no betatildeo armado provocam uma aceleraccedilatildeo das reaccedilotildees
anoacutedicas promovendo o processo de dissoluccedilatildeo das armaduras
De acordo com Rozenberg no mecanismo de corrosatildeo provocado pela accedilatildeo dos
cloretos o cloreto de ferro originado no acircnodo originaacuterio da combinaccedilatildeo dos iotildees de ferro e
cloretos reage com os iotildees de hidroacutexido consumindo-os e originando hidroacutexido de ferro Da
diminuiccedilatildeo dos iotildees hidroacutexido leva a uma diminuiccedilatildeo do pH do betatildeo proporcionando a
destruiccedilatildeo da peliacutecula passiva das armaduras (I M Rozenberg 2002)
2119865119890 + 6119862119897minus rarr 21198651198901198621198973minus + 4119890minus (48)
119865119890119862119897minus + 2119874119867minus rarr 119865119890(119874119867)2 + 3119862119897minus (49)
Carbonataccedilatildeo do betatildeo
Este eacute um fator de grande importacircncia na deterioraccedilatildeo das estruturas de betatildeo armado
Quanto maiores forem as percentagens de cimento Portland no betatildeo menor seraacute a
profundidade de carbonataccedilatildeo na estrutura havendo mais cal a carbonatar aumenta a
impermeabilidade agrave penetraccedilatildeo do CO2 Face ao aumento dos niacuteveis de concentraccedilatildeo de CO2
verificado nos uacuteltimos anos este mecanismo de deterioraccedilatildeo tem importacircncia significativa na
deterioraccedilatildeo das armaduras
55 Tiago Pais Boto
Figura 4-3 Evoluccedilatildeo dos niacuteveis de concentraccedilatildeo de CO2 nos uacuteltimos 50 anos
ldquoQuando o processo de corrosatildeo atinge as armaduras torna-se de extrema importacircncia
avaliar a profundidade da mesma ldquoEste processo pode ser dividido em trecircs zonas distintas a
zona carbonatada o hidroacutexido de caacutelcio jaacute foi consumida pelo dioacutexido de carbono
transformando-o em carbonato de caacutelcio (CaCO3) a zona natildeo carbonatada onde ainda natildeo
existe penetraccedilatildeo de dioacutexido de carbono e finalmente a fronteira delimitadora das duas zonas
descritas chamada frente de carbonataccedilatildeordquo (A Costa J Appleton 1999)
De acordo com a 1ordf lei de Fick e sendo este um processo de difusatildeo de dioacutexido de
carbono a corrosatildeo avanccedila em profundidade ao longo do tempo podendo entatildeo ser
representada atraveacutes de
120594 = 119870radic119905 (410)
Onde
χ - Profundidade de carbonataccedilatildeo [m]
K - Coeficiente de carbonataccedilatildeo [m s-05]
t - tempo [s]
Sendo que a constante de carbonataccedilatildeo (K) depende da razatildeo aacuteguacimento (AC) do
coeficiente de difusatildeo do CO2 no betatildeo e da quantidade presente na atmosfera do tipo e
quantidade de cimento e do teor de humidade do betatildeo relacionando as condicionantes
mencionadas da seguinte formardquo (A Costa 1997)
56
119870 = radic2119863
119886(1198621 minus 1198622) (411)
Onde
D - coeficiente de difusatildeo do CO2 no betatildeo [m2s]
a - Quantidade necessaacuteria para carbonatar uma unidade de volume de betatildeo [gm3]
1198621 - Concentraccedilatildeo de CO2 no exterior [gm3]
1198622 - Concentraccedilatildeo de CO2 na frente de carbonataccedilatildeo [gm3]
O processo da carbonataccedilatildeo do betatildeo pode ser explicado da seguinte forma
No processo de cura do betatildeo atraveacutes da hidrataccedilatildeo dos silicatos e do oacutexido de caacutelcio
(CaO) contido no cimento gera-se o hidroacutexido de caacutelcio Ca(OH)2
CaO + H2O rarr Ca(OH) (412)
O hidroacutexido de caacutelcio em contato com a atmosfera reage com o dioacutexido de carbono CO2
formando assim o carbonato de caacutelcio CaCO3 insoluacutevel Esta reaccedilatildeo eacute ainda afetada pela
humidade relativa presente na atmosfera potenciando o consumo do hidroacutexido de caacutelcio
Ca(OH)2 presente diminuindo a alcalinidade da estrutura ou seja diminuiccedilatildeo dos iacuteons OH-
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (413)
Em seguida o ataque do dioacutexido de carbono CO2 presente na aacutegua e na atmosfera sobre
o hidroacutexido de caacutelcio Ca(OH)2 e o carbonato de caacutelcio CaCO3 gera o bicarbonato de caacutelcio
Ca(HCO3)2
Ca(OH)2 + 2CO2 rarr Ca(HCO3)2 (414)
CaCO3 + CO2 + H2O rarr Ca(HCO3)2 (415)
O bicarbonato de caacutelcio Ca(HCO3)2 eacute soluacutevel na aacutegua Portanto a exposiccedilatildeo da estrutura
a ambientes com altos teores de dioacutexido de carbono potencia a degradaccedilatildeo do betatildeo ao longo
do tempo
443 Mecanismos Fiacutesicos
Os mecanismos fiacutesicos responsaacuteveis pelas patologias nas estruturas podem para melhor
enquadramento ser divididos em dois grupos accedilotildees previsiacuteveis e accedilotildees imprevisiacuteveis ou de
carater acidental Nas accedilotildees previsiacuteveis estatildeo os problemas patoloacutegicos resultantes da ausecircncia
ou inadequada manutenccedilatildeo da estrutura Por sua vez estas causas satildeo ldquofrutordquo da falta de
conhecimento teacutecnico da falta de rigor profissional e problemas econoacutemicos As accedilotildees
imprevisiacuteveis satildeo caracterizadas pela ocorrecircncia de accedilotildees acidentais e accedilotildees sem contribuiccedilatildeo
da accedilatildeo humana resultado da agressividade do meio Provocando vaacuterias deterioraccedilotildees nas
estruturas de betatildeo (enunciadas nas accedilotildees acidentais seguidamente descritas)
57 Tiago Pais Boto
Vento e Sismo
As accedilotildees do vento e sismo satildeo accedilotildees dinacircmicas nas estruturas que por vezes quando
significativas causam ataques mecacircnicos significativos
Crescimento de vegetaccedilotildees
O crescimento de vegetaccedilotildees (tais como musgos algas raiacutezes etc) quando se formam em
zonas porosas do betatildeo e fendas originam forccedilas expansivas causando ataques mecacircnicos
Acumulaccedilatildeo de sujidades ou lixos e contaminaccedilatildeo por oacuteleos e gorduras
Este tipo de contaminaccedilatildeo quando promove a criaccedilatildeo de bacteacuterias anaeroacutebicas e aeroacutebicas
causando um ataque quiacutemico da passa de cimento
Microorganismos
Os microrganismos que produzem aacutecido huacutemico causam um ataque quiacutemico aacute pasta de
cimento
58
59 Tiago Pais Boto
5 Reparaccedilatildeo e Reforccedilo de Estruturas de betatildeo armado
51 Enquadramento Geral de uma intervenccedilatildeo de reforccedilo
A decisatildeo de intervenccedilatildeo numa estrutura existente em betatildeo armado com o objetivo de
reforccedilar prende-se agrave necessidade de melhorar ou corrigir uma situaccedilatildeo deficiente de seguranccedila
estrutural independentemente dos vaacuterios estados limites sendo que habitualmente eacute relacionado
ao estado limite uacuteltimo
Uma intervenccedilatildeo sobre as accedilotildees traduz-se normalmente pela imposiccedilatildeo de restriccedilotildees agrave
utilizaccedilatildeo da estrutura Eacute o caso por exemplo do procedimento apoacutes a ocorrecircncia dum acidente
estrutural em que se aplicam regra geral de imediato restriccedilotildees de utilizaccedilatildeo do edifiacutecio ateacute
se esclarecer a situaccedilatildeo geral em que a estrutura se encontra (Joseacute Vasconcelos Paiva at all
LNEC 2006)
Satildeo igualmente consideradas accedilotildees de reparaccedilatildeo ou reforccedilo quando existe uma
redistribuiccedilatildeo de esforccedilos entre os diversos elementos estruturais quer isto dizer que neste tipo
de intervenccedilotildees natildeo eacute executada nenhuma teacutecnica de reforccedilo especiacutefica mas sim uma
intervenccedilatildeo ativa com a aplicaccedilatildeo de sistemas de forccedilas autoequilibradas
52 Aspetos teacutecnicos a considerar em situaccedilotildees de reparaccedilatildeo ou reforccedilo
estrutural
Na tabela seguinte indicam-se os principais aspetos teacutecnicos que devem ser alvo de
anaacutelise em projetos de reparaccedilatildeo ou reforccedilo (Joseacute Vasconcelos Paiva et all LNEC 2006)
60
Tabela 5-1 Aspetos teacutecnicos a considerar para situaccedilotildees de reparaccedilatildeo e reforccedilo (Joseacute
Vasconcelos Paiva et all LNEC 2006)
Seguranccedila
Estrutural
Caracteriacutesticas geomeacutetricas e propriedades dos materiais constituintes dos elementos
estruturais jaacute construiacutedos e estado de conservaccedilatildeo desses materiais
Aplicabilidade das accedilotildees das regras de combinaccedilatildeo e dos coeficientes de seguranccedila
estabelecidos para construccedilotildees novas
Periacuteodo de vida uacutetil da estrutura apoacutes a intervenccedilatildeo
Anaacutelise
Estrutural
Distribuiccedilatildeo de esforccedilos antes da intervenccedilatildeo
Distribuiccedilatildeo de esforccedilos depois da intervenccedilatildeo
Soluccedilotildees de
interligaccedilatildeo entre
elementos ou
materiais
Por colagem
Por soldadura
Por fricccedilatildeo ou atrito
Por confinamento (pressatildeo transversal)
Com ferrolhos (corte e traccedilatildeo)
Com ligadores metaacutelicos (ex parafusos pregos)
Por comportamento diferido
Dimensionamento
(definiccedilatildeo da
capacidade
resistente)
Funcionamento em serviccedilo
Resistecircncia uacuteltima
Interaccedilatildeo entre materiais novos e jaacute existentes
Funcionamento em seacuterie ou em paralelo
Tipo de esforccedilo dominante (compressatildeo traccedilatildeo flexatildeo esforccedilo transverso)
Durabilidade
Durabilidade relativa dos materiais
Coexistecircncia natildeo reativa
Resistecircncia agrave corrosatildeo e ao fogo
Resistecircncia das ligaccedilotildees agrave fadiga
53 Metodologias de intervenccedilatildeo
Embora seja difiacutecil propor uma sequecircncia de etapas adequada a todos os casos de
reparaccedilatildeoreforccedilo sugere-se a metodologia apresentada por (ACI Committee 364 1999)
61 Tiago Pais Boto
Tabela 5-2Metodologia a seguir para projeto de reparaccedilatildeoreforccedilo (ACI Committee 364
1999)
FASE A ndash AVALIACcedilAtildeO DO ESTADO DA ESTRUTURA
A1 Recolha de informaccedilatildeo
A11 Elementos de
projeto
i Peccedilas desenhadas
ii Peccedilas escritas
A12 Elementos de obra
i Telas finais
ii Registos da fiscalizaccedilatildeo
iii Livro de obra
A13 Histoacuteria da
estrutura
i Registo de alteraccedilotildees de uso da estrutura
ii Registo de anteriores intervenccedilotildees de reparaccedilatildeoreforccedilo
A14 Levantamento da
geometria da estrutura
atual
i Recolha da dimensatildeo real dos elementos estruturais
ii Verificaccedilatildeo da introduccedilatildeo supressatildeo de elementos
estruturais
iii Verificaccedilatildeo da conformidade do sistema estrutural do
projetoobra
A2 Inspeccedilatildeo da estrutura
A21 Abordagem niacutevel
1
i Registo visualizaccedilatildeo anaacutelise e eventual quantificaccedilatildeo
de defeitos visiacuteveis e potenciais nos elementos estruturais
(fendilhacatildeo deformaccedilatildeo deterioraccedilatildeo do betatildeo
deterioraccedilatildeo do accedilo etc)
A22 Abordagem niacutevel
2
i Quantificaccedilatildeo das propriedades mecacircnicas do betatildeo e do
accedilo atraveacutes de ensaios in-situ ou em laboratoacuterio
ii Quantificaccedilatildeo das anomalias registadas na abordagem
niacutevel 1 atraveacutes de ensaios in-situ ou em laboratoacuterio
FASE B ndash AVALIACcedilAtildeO DA SEGURANCcedilA DA ESTRUTURA
B11 Verificaccedilatildeo da
seguranccedila da estrutura
face agraves condiccedilotildees
iniciais de projeto
i Verificaccedilatildeo aos estados limites uacuteltimos
ii Verificaccedilatildeo aos estados limites de utilizaccedilatildeo
B12 Verificaccedilatildeo da
seguranccedila da estrutura
face agraves novas exigecircncias
de utilizaccedilatildeo
i Verificaccedilatildeo aos estados limites uacuteltimos
ii Verificaccedilatildeo aos estados limites de utilizaccedilatildeo
FASE C ndash CARACTERIZACcedilAtildeO DO TIPO E OBJECTIVOS DA INTERVENCcedilAtildeO
C1Face aos resultados
das fases A e B deveraacute
adotar-se uma das
seguintes estrateacutegias
i Natildeo intervir
ii Reparar em pequena escala
iii Reparar e eventualmente reforccedilar
iv Reforccedilar
v Demolir
FASE D ndash PROJECTO DE REPARACcedilAtildeOREFORCcedilO
62
54 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de estruturas existentes
Tendo em conta que natildeo se trata de estruturas novas a escolha do modelo de
comportamento estrutural deve ser adequada agrave realidade da estrutura possibilitando assim a
verificaccedilatildeo da seguranccedila em relaccedilatildeo aos estados limites de utilizaccedilatildeo e estados limites uacuteltimos
Deste modo a verificaccedilatildeo dos estados uacuteltimos eacute exposta pela seguinte equaccedilatildeo
119878119889 le 119877119889 (51)
O valor de caacutelculo do esforccedilo que atua na estrutura eacute caracterizado por Sd este valor
deve ser calculado tendo em consideraccedilatildeo o historial de cargas da estrutura O valor de caacutelculo
do esforccedilo resistente residual do elemento eacute caracterizado por Rd Define-se por esforccedilo
resistente residual a capacidade de resistecircncia a cargas apoacutes este ter sido sujeito ao historial de
cargas durante toda a sua vida uacutetil
Apoacutes a execuccedilatildeo das etapas definidas na metodologia de intervenccedilatildeo apresentada por
(ACI Committee 364 1999) deve-se proceder agrave modelaccedilatildeo da estrutura existente tendo em
conta as propriedades mecacircnicas dos materiais e a disposiccedilatildeo estrutural Depois eacute necessaacuterio
quantificar as accedilotildees obter os coeficientes de majoraccedilatildeo de accedilotildees e definir quais os modelos de
anaacutelise mais adequados e por fim utilizar um software de caacutelculo automaacutetico para determinar
os esforccedilos atuantes Sd
Quantificaccedilatildeo de accedilotildees Regulamento de Seguranccedila e Accedilotildees Para Estruturas de Edifiacutecios e
Pontes (RSA 1983) e Eurocoacutedigo 1 (CEN 2002)
Coeficientes de majoraccedilatildeo de accedilotildees Coeficientes de seguranccedila propostos no Boletim nordm 162
do CEB (CEB 1983)
120574prime119892 = 1375 times (120574119892 minus 01) rarr 119864119904119905119903119906119905119906119903119886119904 119889119886119899119894119891119894119888119886119889119886119904
125 times (120574119892 minus 01) rarr 119864119904119905119903119906119905119906119903119886119904 119904atilde119904 (52)
120574prime119902 = 165 times 120574119902 rarr 119864119904119905119903119906119905119906119903119886119904 119889119886119899119894119891119894119888119886119889119886119904
15 times 120574119902 rarr 119864119904119905119903119906119905119906119903119886119904 119904atilde119904 (53)
120574prime119892 = Coeficiente de majoraccedilatildeo de accedilotildees permanentes em estruturas existentes
120574prime119902= Coeficiente de majoraccedilatildeo de accedilotildees variaacuteveis em estruturas existentes
Modelos de anaacutelise
Modelo elaacutestico linear
63 Tiago Pais Boto
Modelo elaacutestico linear com redistribuiccedilatildeo de esforccedilos
Modelo plaacutestico
Modelo natildeo linear
Figura 5-1 Comportamento teoacuterico dos modelos de anaacutelise (Appleton Jamp Costa A 2011)
Onde
S= Forccedila
δ=Deformaccedilatildeo
Para a determinaccedilatildeo de esforccedilos resistentes devem ser tomadas em consideraccedilatildeo as
caracteriacutesticas mecacircnicas residuais dos elementos existentes estas podem ser determinadas a
partir dos seguintes meacutetodos (CEB 1983)
i Estimativa analiacutetica ndash realiza-se uma estimativa das propriedades mecacircnicas dos
materiais a partir de graacuteficos apresentados pelo (CEB1983)
ii Ensaio de carga ndash consiste na realizaccedilatildeo de ensaios de carga da estrutura devidamente
monitorizados
iii Estimativa empiacuterica ndash consiste na multiplicaccedilatildeo das propriedades dos materiais por
coeficientes redutores que procuram ter em conta o efeito dos danos da estrutura
existente
Conforme o meacutetodo simplificado em iii o valor das caracteriacutesticas de rigidez e
resistecircncia dos materiais pode ser adquirido a partir das seguintes expressotildees
119877119903119890119904119894119889119906119886119897=120593119877 times 119877119868119899119894119888119894119886119897 (54)
119870119903119890119904119894119889119906119886119897=120593119870 times 119870119868119899119894119888119894119886119897 (55)
Onde
119877119868119899119894119888119894119886119897 ndash Caracteriacutesticas iniciais de resistecircncia 119870119868119899119894119888119894119886119897 ndash Caracteriacutesticas iniciais de rigidez
119877119903119890119904119894119889119906119886119897 ndash Caracteriacutesticas residuais de resistecircncia
119870119903119890119904119894119889119906119886119897 ndash Caracteriacutesticas residuais de rigidez
120593119877 ndash Coeficiente empiacuterico para reduccedilatildeo de resistecircncia 120593119870 ndash Coeficiente empiacuterico para reduccedilatildeo de rigidez
64
Nas tabelas seguintes satildeo indicados os valores preconizados pelo CEB (CEB ndash Bul 162 1983)
Tabela 5-3 Coeficiente 120593119877 para danos provocados por sismos (CEB 1983)
Tipo de
Construccedilatildeo
Niacutevel de Danos
Niacutevel A Niacutevel B Niacutevel C Niacutevel C
Nova 095 075 045 015
Antiga 08 06 03 0
Niacutevel A
Fendas de flexatildeo isoladas com larguras inferiores a 1 ndash 2 mm desde que um caacutelculo simples
demonstre que estas fendas natildeo satildeo devidas a deficiecircncia da armadura para as accedilotildees de
dimensionamento mas sim devidas a efeitos localizados (juntas de construccedilatildeo restriccedilotildees
devidas a paredes divisoacuterias choques ligeiros accedilotildees teacutermicas iniciais retraccedilotildees etc)
Niacutevel B Vaacuterias fendas de flexatildeo largas ou fendas de corte diagonais isoladas com larguras inferiores a
cerca de 05 mm natildeo existindo deslocamentos residuais
Niacutevel C Fendas de corte bi-diagonais eou esmagamento localizados no betatildeo devidos a corte e
compressatildeo natildeo existindo deslocamentos residuais apreciaacuteveis ocorrecircncia de fendilhacatildeo em
noacutes de ligaccedilatildeo viga pilar
Niacutevel D Rotura do nuacutecleo de betatildeo do elemento encurvadura dos varotildees (o elemento perdeu a
continuidade mas natildeo colapsou) existindo apenas pequenos deslocamentos residuais (verticais
e horizontais) ocorrecircncia de danos severos em noacutes de ligaccedilatildeo pilar viga
Tabela 5-4 Coeficiente 120593119877 para danos provocados por incecircndios (CEB 1983)
Tipo de
Construccedilatildeo
Niacutevel de Danos
Niacutevel A Niacutevel B Niacutevel C Niacutevel C
Nova 095 080 065 04
Antiga 090 075 060 030
Niacutevel A Sem danos exceto algum descasque miacutenimo do acabamento eou do betatildeo
Niacutevel B Acabamento bastante afetado algum descasque do betatildeo microfendilhaccedilatildeo generalizada da
superfiacutecie do betatildeo e eventual cor rosada o que dependeraacute dos agregados
Niacutevel C
Arranque generalizado do acabamento descasque significativo do betatildeo e eventual cor
cinzento avermelhado esbranquiccedilado os varotildees ainda estatildeo aderentes ao betatildeo apenas um
varatildeo no caso de pilares ou ateacute 10 da armadura principal no caso de vigas e lajes tenha
encurvado
Niacutevel D
Danos severos descasque generalizado do betatildeo deixando agrave vista praticamente toda a
armadura o betatildeo possui uma cor amarelo acastanhado mais do que um varatildeo no caso de
pilares ou ateacute 50 da armadura principal no case de vigas e lajes encurvou podendo existir
distorccedilatildeo dos pilares eventuais fendas de corte com poucos miliacutemetros de largura nos pilares
65 Tiago Pais Boto
eventuais fendas de flexatildeo corte com vaacuterios miliacutemetros de largura nas vigas e lajes e
possiacuteveis flechas apreciaacuteveis
Tabela 5-5 Coeficiente 120593119877 para danos provocados pela corrosatildeo (CEB 1983)
Tipo de
Construccedilatildeo
Niacutevel de Danos
Niacutevel A Niacutevel B Niacutevel C Niacutevel C
Nova 095 08 06 035
Antiga 085 07 05 025
Niacutevel A Manchas de ferrugem alguma fendilhacatildeo longitudinal perda de secccedilatildeo de armadura
lt1
Niacutevel B Manchas de ferrugem alguma fendilhacatildeo longitudinal e transversal algum descasque do
betatildeo perda de secccedilatildeo da armadura lt5
Niacutevel C Manchas de ferrugem fendilhacatildeo extensa descasque significativo do betatildeo perda de
secccedilatildeo da armadura lt10
Niacutevel D
Manchas de ferrugem fendilhacatildeo extensa descasque do betatildeo em algumas zonas
deixando a armadura agrave vista perda de secccedilatildeo da armadura lt25 eventuais deslocamentos
residuais
Tal como acontece em estruturas novas os valores de caacutelculo das caracteriacutesticas iniciais
de resistecircncia e de rigidez satildeo obtidos pela aplicaccedilatildeo dos coeficientes de minoraccedilatildeo das
propriedades dos materiais caso exista informaccedilatildeo rigorosa acerca dos materiais utilizados
Estes coeficientes de acordo com (CEB 1983) podem ser inferiores aos utilizados no caacutelculo
de estruturas novas no entanto o CEB natildeo refere um valor para os mesmos
Para verificaccedilatildeo dos estados limites de utilizaccedilatildeo satildeo calculados os esforccedilos com
combinaccedilotildees de accedilotildees no Estado Limite de Utilizaccedilatildeo No lado da resistecircncia dos materiais as
caracteriacutesticas de resistecircncia (rigidez axial e de flexatildeo) devem ser reduzidos 20 coeficiente
120593119877 ( consultar tabelas 67 e 8 do CEB 1983) (CEB 1983)
55 Caracterizaccedilatildeo do tipo de intervenccedilatildeo
De acordo com CEB para caracterizar o do tipo de intervenccedilatildeo a utilizar define-se o
coeficiente de capacidade ɸ dado pela expressatildeo seguinte
66
Φ =119877prime119889
119878prime119889 (56)
Onde
Φ = Coeficiente de capacidade
119877prime119889 =Esforccedilo de caacutelculo residual resistente
119878prime119889 =Esforccedilo de caacutelculo atuante
A decisatildeo do tipo de intervenccedilatildeo a adotar deve ter em conta os criteacuterios baseados
apresentados na tabela seguinte sugeridos pelo CEB mas tambeacutem a importacircncia e o tipo de
utilizaccedilatildeo da estrutura
Tabela 5-6Relaccedilatildeo entre Coeficiente de Capacidade e Grau de Intervenccedilatildeo
Coeficiente de Capacidadeɸ Accedilatildeo
ɸ ge 1 Natildeo reforccedilar
067 ˂ ɸ ˂ 1 Reparar e eventualmente reforccedilar
050 ˂ ɸ ˂ 067 Reforccedilar
ɸ le 050 Demolir
56 Paracircmetros principais a considerar no dimensionamento do Reforccedilo
A par do dimensionamento para estruturas novas a filosofia dos estados limites deve
ser a mesma para o dimensionamento de reforccedilo e seguir as recomendaccedilotildees dos regulamentos
em vigor nacionais e europeus
Para materiais de reforccedilo tais como o betatildeo cofrado betatildeo projetado e accedilo o CEB
recomenda coeficientes de seguranccedila de minoraccedilatildeo (120574prime119862 e 120574prime119878) indicados nas tabelas seguintes
(CEB ndash Bul 162 1983)
Tabela 5-7 Coeficientes de minoraccedilatildeo (120574prime119862) para betatildeo cofrado em obra (CEB 1983)
Controlo de Qualidade
e Inspeccedilatildeo
Espessura Adicional
˂ 100mm ˃100mm
Acessibilidade
Baixa Normal Baixa Normal
Alto 180 165 150 150
Meacutedio 195 180 165 150
Tabela 5-8 Coeficientes de minoraccedilatildeo (120574prime119862) para betatildeo projetado (CEB 1983)
Controlo de Qualidade
e Inspeccedilatildeo
Acessibilidade
Baixa Normal
67 Tiago Pais Boto
Alto 195 180
Meacutedio 210 195
Tabela 5-9 Coeficientes de minoraccedilatildeo (120574prime119878) para Accedilo (CEB 1983)
Controlo de Qualidade
e Inspeccedilatildeo Armaduras Novas
Alto 140
Meacutedio
Em relaccedilatildeo aos restantes materiais de reforccedilo os coeficientes de minoraccedilatildeo das
propriedades dos materiais devem ser calculados em funccedilatildeo ao tipo de material e sistema de
reforccedilo aplicado de forma que se mobilizem tensotildees mais baixas compatiacuteveis com a
transmissatildeo de esforccedilos (Ripper 2005)
Jaacute a determinaccedilatildeo dos esforccedilos resistentes das estruturas em betatildeo armado reforccedilada
pode ser realizada atraveacutes de
i Meacutetodos numeacutericos que recorrem agrave simulaccedilatildeo das tensotildees iniciais dos materiais
existentes
ii Meacutetodos numeacutericos que consideram a transferecircncia de tensotildees entre os materiais
existentes e os materiais de reforccedilo
iii Meacutetodos simplificados tais como o meacutetodo dos coeficientes globais
A aplicaccedilatildeo do Meacutetodo dos coeficientes globais baseia-se primeiro na determinaccedilatildeo da
resistecircncia da estrutura atraveacutes dos modelos de comportamento utilizados em estruturas de
betatildeo armado nova excluindo a existecircncia de qualquer dano e estados de tensatildeo preacutevios quer
isto dizer antes de qualquer aplicaccedilatildeo de teacutecnica de reforccedilo Ri Em seguida aplica-se um
coeficiente redutor de monolitismo 120574nR Este representa a imperfeiccedilatildeo da ligaccedilatildeo entre o
reforccedilo e a estrutura existente e supotildee que a estrutura apoacutes o reforccedilo deixa de funcionar como
uma estrutura monoliacutetica O valor eacute definido consoante o tipo de reforccedilo sendo este
responsabilidade do projetista
119877119903 = 120574119899119877 times 119877119894 (57)
119877119903 = Resistecircncia da estrutura apoacutes reforccedilo
120574119899119877 = Coeficiente de monolitismo
68
119877119894 = Resistecircncia da estrutura supondo que eacute nova
A verificaccedilatildeo das tensotildees de corte e as tensotildees normais entre o material de reforccedilo e a
estrutura existente devem ser alvo de anaacutelise neste tipo de projetos
120591119878119889 le 120591119877119889 (58)
120590119878119889 le 120590119877119889 (59)
120591119878119889 = Tensatildeo de corte aplicada
120591119877119889 = Tensatildeo de corte resistente
120590119878119889 = Tensatildeo normal aplicada
120590119877119889 = Tensatildeo normal resistente
57 Mecanismos de transferecircncia de tensotildees de acordo com CEB Nordm162
Nos projetos de reforccedilo o mecanismo de transferecircncia de tensotildees eacute fundamental para que a
estrutura apoacutes o reforccedilo seja o mais monoliacutetica possiacutevel Ou seja o material de reforccedilo e
existente natildeo tenha comportamentos muito independentes tornando-se mais previsiacutevel o seu
comportamento
571 Transferecircncia de tensotildees atraveacutes de compressatildeo direta betatildeo sobre betatildeo
Sendo a compressatildeo a melhor opccedilatildeo para transferir tensotildees entre betatildeobetatildeo devem-se
garantir alguns preacute-requisitos para se conseguir uma ligaccedilatildeo satisfatoacuteria Eacute necessaacuterio limpar a
superfiacutecies de ligaccedilatildeo assegurar uma boa rugosidade e saturar a superfiacutecie com aacutegua pelo
menos 6 horas antes de aplicar o betatildeo novo O novo betatildeo deve ser bem compactado
Geralmente ocorrem deformaccedilotildees devido agraves imperfeiccedilotildees de compactaccedilatildeo e de
confinamento Para minimizar estas deformaccedilotildees eacute necessaacuterio criar uma espessura miacutenima de
betatildeo entre as interfaces Assim esta nova espessura de betatildeo pode apresentar um moacutedulo de
elasticidade inferior comparativamente ao moacutedulo de elasticidade do conjunto
∆119871 =120590
119864times 119871 times (1 +
1198710divide119871
1198640divide119864) times 120585 (510)
Onde
ΔL = Variaccedilatildeo de Comprimento
σ = Tensatildeo no betatildeo
E = Moacutedulo de Elasticidade do betatildeo
L = Comprimento da Ligaccedilatildeo
ξ = Fator de Correccedilatildeo (depende da compactaccedilatildeo da fluidez e das adiccedilotildees presentes no betatildeo)
69 Tiago Pais Boto
572 Transferecircncia de tensotildees atraveacutes de adesatildeo betatildeobetatildeo
A ligaccedilatildeo da interface efetuada atraveacutes da adesatildeo eacute influenciada pela rugosidade e
tratamento das superfiacutecies de ligaccedilatildeo pelo meacutetodo usado na colocaccedilatildeo do betatildeo novo e pela
utilizaccedilatildeo de agentes quiacutemicos de ligaccedilatildeo ou betatildeo especial Fatores como a diferenccedila de idade
entre o betatildeo novo e velho a resistecircncia retraccedilatildeo e fluecircncia do betatildeo novo natildeo influenciam a
adesatildeo entre as superfiacutecies
Em relaccedilatildeo agrave rugosidade das superfiacutecies um estudo conduzido por F Daschner (1976)
aponta essencialmente para trecircs as principais condiccedilotildees de rugosidade (ver Tabela 5-10)
Tabela 5-10Forccedila de Adesatildeo consoante a interface de ligaccedilatildeo
Condiccedilotildees de Interface Forccedila da Adesatildeo (Nmmsup2)
Suave ou liso 10
Jato de Areia 17
Dente de Serra 19
Em 1977 K Steinwede investigou a influecircncia de vaacuterios agentes na ligaccedilatildeo entre betatildeo
velho e betatildeo novo Consegue-se obter valores de adesatildeo entre 80 a 100 da resistecircncia aacute
traccedilatildeo do betatildeo antigo quando a ligaccedilatildeo eacute efetuada com argamassas com poliacutemeros
modificados argamassas com resinas ou betatildeo projetado
Em relaccedilatildeo ao meacutetodo usado para aplicaccedilatildeo do betatildeo novo quando eacute aplicado a teacutecnica
de projeccedilatildeo ou pulverizaccedilatildeo obtecircm-se resultados mais satisfatoacuterios uma vez que a forccedila de
impacto faz com que sejam preenchidos mais poros e vazios no betatildeo existente O resultado
final da ligaccedilatildeo permite que a estrutura seja tratada como uma estrutura monoliacutetica
573 Transferecircncia de tensotildees atraveacutes de fricccedilatildeo betatildeobetatildeo
A quantidade da transferecircncia de tensotildees que se exercem atraveacutes da fricccedilatildeo depende de
vaacuterios fatores tais como
a) Tamanho e forma dos agregados presentes na interface do betatildeo
Estes fatores satildeo importantes para se obter um coeficiente de fricccedilatildeo maior Agregados
com maiores dimensotildees e arestas angulares mais iacutengremes satildeo melhores para aumentar o atrito
120583 = 120591119877 divide 120590119873 (511)
Onde
micro = Coeficiente de Fricccedilatildeo
70
120591119877 = Tensatildeo de Corte
120590119873 = Tensatildeo Normal
b) Rugosidade da superfiacutecie
A rugosidade pode ser classificada como micro-rugosidade ou como macro-rogusidade
neste caso pode-se considerar como macro rugosidade Esta seraacute maior quanto maior o
coeficiente de fricccedilatildeo e quanto maior aacuterea de contacto
Figura 5-2 Tensatildeo de corte em funccedilatildeo da tensatildeo normal em superfiacutecie de betatildeo tratada
com jacto de areia (CEB Bulletin drsquoinformation nordm1621983)
c) Tensatildeo normal de compressatildeo (120590119873) aplicada externamente
A tensatildeo normal de compressatildeo determina a forccedila de compressatildeo a que os agregados
da superfiacutecie estatildeo sujeitos Valores elevados da tensatildeo normal de compressatildeo originam
elevadas rigidez ao corte e diminui a probabilidade de rotura por deslizamento Este aumento eacute
mais evidenciado quando se tratam de superfiacutecies lisas quando as superfiacutecies satildeo mais aacutesperas
o aumento da tensatildeo normal eacute significativo apenas quando as forccedilas de corte satildeo baixas
574 Transferecircncia de tensotildees de compressatildeo atraveacutes camadas de resina
Embora a distribuiccedilatildeo de tensotildees que atua numa camada fina de resina natildeo seja
uniforme esta forccedila de ligaccedilatildeo entre interfaces eacute proporcional agrave aacuterea de superfiacutecie quer seja
betatildeobetatildeo ou betatildeoaccedilo As resinas satildeo caracterizadas pela sua elevada resistecircncia mecacircnica
embora o seu moacutedulo de elasticidade seja consideravelmente menor quando comparado com o
betatildeo A superfiacutecie onde se vai estabelecer a ligaccedilatildeo deve ter uma rugosidade natildeo muito
acentuada de maneira que a peliacutecula de resina natildeo sofra descontinuidades Embora a ligaccedilatildeo
71 Tiago Pais Boto
mecacircnica diminua nas superfiacutecies menos rugosas a ligaccedilatildeo quiacutemica providenciada pela resina
garante que em esforccedilos de flexatildeo ou de corte a rotura acontece no betatildeo
Uma ligaccedilatildeo efetuada com recurso a resinas epoxy ou polyester soacute eacute eficaz garantindo
a transferecircncia de tensotildees quando as interfaces estatildeo completamente secas qualquer presenccedila
de humidade vai influenciar drasticamente a capacidade de adesatildeo das mesmas (CEB Bulletin
drsquoinformation nordm162 1983)
Resumidamente as caracteriacutesticas mecacircnicas responsaacuteveis pela transferecircncia de tensotildees atraveacutes
da camada de resina satildeo
Compressatildeo Uma transferecircncia de tensotildees atraveacutes da compressatildeo eacute conseguida quando
as tensotildees satildeo perpendiculares
Traccedilatildeo A resistecircncia agrave traccedilatildeo com camadas de resina satildeo muitas vezes superiores agrave
resistecircncia do betatildeo agrave traccedilatildeo como jaacute foi dito anteriormente Geralmente quando existe
uma rotura no sistema esta daacute-se no betatildeo e natildeo na resina Esta resistecircncia depende
muito da espessura da camada de resina
Figura 5-3 Espessura da camada de resina e correspondente resistecircncia agrave traccedilatildeo (CEB
Bulletin drsquoinformation nordm162 1983)
Tensatildeo tangencial A resistecircncia ao corte da resina maacutexima eacute mobilizada quando as
superfiacutecies estatildeo secas e os coeficientes de fricccedilatildeo (micro) satildeo baixos com micro rugosidade
inferiores a 002mm
72
Figura 5-4Tensatildeo de corte em funccedilatildeo do deslizamento para vaacuterias espessuras de chapa de accedilo
coladas (CEB Bulletin drsquoinformation nordm162 1983)
575 Transferecircncia de forccedilas das armaduras de reforccedilo para armaduras de reforccedilo ou
armaduras existentes
A transferecircncia de forccedilas eacute feita de uma armadura atraveacutes da ligaccedilatildeo ao betatildeo envolvente
para as outras armaduras Dentro de betatildeo estas forccedilas podem gerar tensotildees de corte elevadas
Quando se utilizam varotildees de accedilo com diacircmetro inferior a 12mm eacute aconselhaacutevel a natildeo se
deixarem as extremidades livres dos varotildees alinhadas
Figura 5-5 Transferecircncia de forccedilas atraveacutes das armaduras de reforccedilo (CED 2015)
Este tipo de transferecircncias de tensotildees tambeacutem pode ser efetuado atraveacutes de ligaccedilotildees
soldadas entre os varotildees de reforccedilo
73 Tiago Pais Boto
Seja qual o tipo de mecanismo de transferecircncia de tensotildees de accedilo para accedilo o uso de
estribos (ou mais geral reforccedilo transversal) na zona de ligaccedilatildeo eacute essencial para o equiliacutebrio de
forccedilas e para aumentar a rigidez do reforccedilo
58 Principais Teacutecnicas de reparaccedilatildeo e reforccedilo estrutural
Quando eacute necessaacuterio reparar e reforccedilar uma estrutura de betatildeo armado torna-se
importante escolher as teacutecnicas mais apropriadas ao caso em estudo minimizando o niacutevel de
intrusatildeo e otimizando a durabilidade e eficiecircncia Desta maneira a escolha da metodologia deve
passar por uma minuciosa anaacutelise das causas e extensatildeo das patologias caracteriacutesticas da
estrutura condicionamentos teacutecnico sociais designo da vida uacutetil funcionalidade e viabilidade
econoacutemica
Satildeo muitas as teacutecnicas jaacute desenvolvidas a enumeraccedilatildeo e descriccedilatildeo de todas as teacutecnicas
possiacuteveis natildeo se enquadra no acircmbito definido para esta dissertaccedilatildeo pelo que se optou por referir
apenas as mais utilizadas e avanccediladas tecnologicamente
581 Meacutetodos de proteccedilatildeoreparaccedilatildeo eletroquiacutemica
Estes meacutetodos tecircm como principio alterar os potenciais das armaduras com recurso agrave
aplicaccedilatildeo de um campo eleacutetrico permitindo a restauraccedilatildeo da passividade das armaduras a
alcalinidade do betatildeo ou eliminaccedilatildeo do agente agressor parcial ou ateacute mesmo total Estes
meacutetodos aleacutem de apresentarem resultados com elevado sucesso a execuccedilatildeo causam
perturbaccedilotildees miacutenimas na funcionalidade da estrutura devido agrave diminuta amplitude das
intervenccedilotildees tais como demoliccedilotildees ou substituiccedilatildeo do betatildeo contaminado (D W Whitmore
2002)
Habitualmente usam-se as teacutecnicas
Proteccedilatildeo catoacutedica
Realcalinazaccedilatildeo
Dessalinizaccedilatildeo ou extraccedilatildeo eletroquiacutemica
Destas trecircs teacutecnicas seraacute apenas exposta a descriccedilatildeo da Proteccedilatildeo catoacutedica por ser a mais eficaz
e utilizada
5811 Proteccedilatildeo Catoacutedica
A proteccedilatildeo catoacutedica consiste genericamente na alteraccedilatildeo do potencial eleacutetrico no accedilo
para valores mais negativos Com recurso a uma fonte de corrente continua e um acircnodo
aplicado no interior do betatildeo ou agrave superfiacutecie satildeo aplicados eletrotildees agraves armaduras aumentando
assim a intensidade das reaccedilotildees catoacutedicas e diminuindo a intensidade das reaccedilotildees anoacutedicas quer
isto dizer que o accedilo passa a funcionar como caacutetodo De todos os meacutetodos eletroquiacutemicos este
eacute o uacutenico enquadrado numa norma europeia a EN 12696 2000 ldquoCathodic protection of steel in
concreterdquo Esta norma abrange a aplicaccedilatildeo de proteccedilatildeo catoacutedica em estruturas novas ou
74
existentes desde que sejam atmosfeacutericas quer isto dizer que estruturas enterradas ou submersas
natildeo satildeo abrangidas (D W Whitmore 2002)
A constituiccedilatildeo de um sistema de proteccedilatildeo catoacutedica abrange
Fonte de alimentaccedilatildeo externa
Acircnodo sistema de distribuiccedilatildeo de corrente
Caacutetodo (armaduras)
Fio eleacutetricos de ligaccedilatildeo para o fecho do sistema
Sensores de controlo e monitorizaccedilatildeo
Existem dois tipos de acircnodos os acircnodos inertes utilizados em sistemas de corrente
imposta e acircnodos galvacircnicos ou de sacrifiacutecio Ambos os tipos de acircnodos podem ser aplicados
de uma forma isoladainterna ou distribuiacuteda ao longo da estrutura Os acircnodos inertes satildeo
consumidos ao longo do tempo necessitando de uma corrente contiacutenua denominando-se
proteccedilatildeo catoacutedica por corrente imposta ou impressa estes sistemas satildeo os mais usados porque
proporcionam uma distribuiccedilatildeo de corrente mais ampla possibilitando que a proteccedilatildeo catoacutedica
atinga uma aacuterea maior Tem ainda a vantagem de alterar a intensidade de corrente transmitida
possibilitando compensar alteraccedilotildees de potencial (D W Whitmore 2002) Jaacute relativamente aos
acircnodos galvacircnicos ou sacrificiais estes satildeo menos dispendiosos e de aplicaccedilatildeo mais simples
quando aplicados na altura da construccedilatildeo da estrutura O natildeo recurso de uma fonte de energia
externa anula o perigo de interaccedilatildeo com outras estruturas em redor No entanto apresentam
algumas desvantagens que podem inviabilizar a sua escolha tais como a dificuldade de
controlar o sistema devido agrave impossibilidade de monitorizaccedilatildeo assim como o tempo de serviccedilo
uacutetil relativamente curto Para garantir um correto funcionamento da proteccedilatildeo catoacutedica eacute
necessaacuterio compreender a seacuterie galvacircnica esta eacute constituiacuteda por uma lista de metais ordenados
pelo seu niacutevel de oxidaccedilatildeo ou seja a suscetibilidade de corrosatildeo quando inseridos no eletroliacutetico
(A V Moreno et all 2007)
Tabela 5-11 Seacuterie galvacircnica dos materiais
Metal Potencial de Eleacutetrodo (volt)
Menos Nobres
Magneacutesio -2340
Anoacutedicos
Alumiacutenio -1670
Zinco -0762
Cromo -0710
Ferro -0440
Caacutedmio -0402
Niacutequel -0250
Estanho -0136
Chumbo -0126
Mais Nobres Cobre 0345
Catoacutedicos Prata 0800
Ouro 1680
75 Tiago Pais Boto
Quanto mais afastado estiver o material do acircnodo na seacuterie galvacircnica relativamente ao accedilo das
armaduras maior seraacute a diferenccedila de potencial entre estes logo o sistema de proteccedilatildeo seraacute
mais eficaz (Electrical Engineering Cathodic Protection 2004)
Figura 5-6Esquema de proteccedilatildeo catoacutedica por corrente imposta com recurso a acircnodo inerte
distribuiacutedo (adaptado de G Kakuba 2005)
Figura 5-7Esquema de proteccedilatildeo catoacutedica por corrente imposta com recurso a acircnodos internos
(adaptado de G Kakuba 2005)
76
Figura 5-8 Esquema de proteccedilatildeo catoacutedica com recurso a acircnodos de sacrifiacutecio sem
necessidade de fonte de corrente contiacutenua (adaptado de G Kakuba 2005)
Os acircnodos internos possibilitam uma proteccedilatildeo mais eficaz possibilitando a distribuiccedilatildeo
em nuacutemero e espaccedilamento conforme a densidade da armadura existente e em zonas com
requisitos de proteccedilatildeo elevados Acresce ainda a vantagem de poderem ser utilizados em
elementos com recobrimento pequeno (Joana Silva 2007) Este tipo de aplicaccedilatildeo apresenta
alguns inconvenientes tais como a possibilidade de ocorrecircncia de curto-circuito caso o acircnodo
toque nas armaduras Quando se utiliza corrente imposta a diferenccedila de potencial pode gerar
gaacutes no interior da estrutura o que leva agrave necessidade de criar um sistema de ventilaccedilatildeo (D W
Whitmore 2002)
Atualmente satildeo comercializados vaacuterios tipos de acircnodos em funccedilatildeo do material de
fabrico desta forma torna-se essencial conhecer as suas propriedades mecacircnicas e fiacutesicas
assim como a classe de exposiccedilatildeo ambiental onde vatildeo ser utilizados
Os principais materiais dos acircnodos para sistemas de corrente imposta satildeo
Malhas de titacircnio
Estas malhas de titacircnio satildeo as mais utilizadas em sistemas com acircnodos de corrente
imposta tecircm cerca de 1 a 2 mm de espessura Satildeo revestidas com oacutexidos de metais nobres
(MMO-mixed metal oxides) em forma tubular varatildeo ou fio e tecircm um periacuteodo de vida uacutetil
superior a 25 anos (ZLoureccedilo 2007) Satildeo fabricadas com tamanhos diferentes de aberturas
proporcionando a distribuiccedilatildeo de diferentes densidades de corrente suportando uma densidade
maacutexima de aproximadamente 100 mAm2
(Joana Silva 2007)
77 Tiago Pais Boto
Figura 5-9Malha de titacircnio (Global Sources 2015)
Fitas de malha de titacircnio
As fitas de malha de titacircnio tecircm geralmente 10 a 20 mm de largura satildeo tambeacutem
revestidas com oacutexidos de metais nobres (MMO) Satildeo fabricadas com vaacuterias espessuras
suportando densidades de corrente entre 3 e 6 mAm linear e tecircm a vantagem dos problemas de
delaminaccedilatildeo do betatildeo serem mais baixos Em termos de vida uacutetil anda na ordem dos 40 anos
(ZLoureccedilo 2007)
Figura 5-10 Fita de malha de titacircnio (Chemical Newtech 2015)
Acircnodos enterrados de titacircnio ativado ferro e grafite
Este tipo de acircnodos tem como constituiccedilatildeo um revestimento com oacutexidos de metais
nobres Os primeiros acircnodos eram constituiacutedos por ferro e accedilo mas como o consumo destes era
muito elevado foram substituiacutedos por acircnodos de grafite cuja taxa de consumo era inferior
dominando o mercado ateacute meados dos anos 70 (Public Works Technical Bulletin 2002) Os
acircnodos com grafite satildeo envoltos em uma composiccedilatildeo de carbono evitando assim um consumo
do acircnodo natildeo uniforme (Electrical Engineering Cathodic Protection 2004) Eacute importante
salientar que a diferenccedila de potencial entre a grafite e o accedilo eacute de 1 Volt atuando a grafite como
caacutetodo Os acircnodos mais eficientes satildeo os de titacircnio apesar do custo mais elevado
78
comparativamente com as outras tipologias Estes satildeo estaacuteveis em qualquer exposiccedilatildeo
ambiental devido ao revestimento com oacutexidos de metais nobres promovem o aumento de vida
uacutetil normalmente na ordem dos 15 a 20 anos ldquoOs acircnodos enterrados de corrente impressa satildeo
aplicados em aberturas no solo sendo posteriormente ligados por fios condutores ao poacutelo
positivo do retificador estabelecendo-se assim as ligaccedilotildees anoacutedicas Agrave semelhanccedila dos sistemas
de proteccedilatildeo catoacutedica jaacute apresentados a promoccedilatildeo das ligaccedilotildees catoacutedicas eacute efetuada atraveacutes da
ligaccedilatildeo das armaduras ao poacutelo negativo da fonte de correnterdquo (Joana Silva 2007)
Figura 5-11 Acircnodo de titacircnio ativado (Global Sources 2015)
Revestimentos ou tintas orgacircnicas condutoras
As tintas condutoras contecircm na sua composiccedilatildeo materiais de elevada condutibilidade
eleacutetrica tais como a grafite e o carbono Este tipo de acircnodos tem a vantagem de serem de
aplicaccedilatildeo muito simples em qualquer tipo de superfiacutecie e natildeo precisam de um revestimento de
proteccedilatildeo No entanto o sistema facilmente entra em curto-circuito em ambientes com
exposiccedilatildeo agrave chuva ou por contacto com a armadura exposta (Joana Silva 2007)
Figura 5-12 Aplicaccedilatildeo de tinta orgacircnica condutora (CONREHAB Cathodic protection 2015)
79 Tiago Pais Boto
Os principais materiais dos acircnodos sacrificiais ou galvacircnicos satildeo
Acircnodos enterrados de zinco alumiacutenio e magneacutesio
Estes acircnodos funcionam muito bem em sistemas de proteccedilatildeo catoacutedica em estruturas
enterradas porque fornecem correntes mais elevadas comparativamente com os outros acircnodos
sacrificiais Estes acircnodos vecircm promovidos de um fio metaacutelico para posteriormente ser ligado
agraves armaduras atraveacutes de solda geralmente satildeo envolvidos em papel para a proteccedilatildeo dos
mesmos A colocaccedilatildeo dos acircnodos deve ser colocada a um agrave distacircncia miacutenima de 1 metro da
estrutura a proteger (Electrical Engineering Cathodic Protection 2004)
Figura 5-13 Acircnodo enterrado de magneacutesio (AEGION 2015)
Acircnodos adesivos
Esta tipologia de acircnodo consiste em chapas de zinco com espessura de cerca de 025
mm que satildeo aplicadas na superfiacutecie da estrutura a proteger com o auxiacutelio de um adesivo
condutor designado por hydrogel Este tecircm a vantagem de manterem permanentemente o
contato entre o acircnodo e o betatildeo funcionando o hydrogel como um segundo eletroliacutetico (Jianhai
Qiu 2002)
Figura 5-14Sistema de acircnodo adesivo de zinco (Jianhai Qiu 2002)
80
Sistemas com nuacutecleos de zinco
A maior parte destes sistemas eacute constituiacuteda por nuacutecleos de zinco envoltos em
argamassas altamente alcalinas para promoverem a corrosatildeo do zinco O zinco ocupa a posiccedilatildeo
na serie galvacircnica do metal que corroacutei mais facilmente logo o risco de corrosatildeo nas armaduras
eacute quase nulo A aplicaccedilatildeo deste sistema eacute feita com a ligaccedilatildeo direta as armaduras atraveacutes de fios
de accedilo que transmitem a corrente galvacircnica Eacute aconselhado a aplicaccedilatildeo de uma camada de betatildeo
a cobrir o acircnodo O tempo de vida uacutetil natildeo chega aos 20 anos dependendo muito das condiccedilotildees
do betatildeo e das caracteriacutesticas do acircnodo (E Gilinsky 2006)
Figura 5-15Acircnodo de zinco envolvido em argamassa de elevada porosidade (CCASMI
Corrosion Services 2015)
Malhas de zinco
As malhas de zinco podem ser aplicadas em pilares de diversas formas devido agrave baixa
complexidade do sistema apresentam uma vida uacutetil de serviccedilo superior a 40 anos e natildeo
necessitam de manutenccedilatildeo Os espaccedilos vazios entre a superfiacutecie de betatildeo e a malha devem ser
preenchidos por uma argamassa cimentiacutecia (S F Daily 2007)
Figura 5-16Sistema de proteccedilatildeo catoacutedica com malha de zinco (FOSROC 2015)
81 Tiago Pais Boto
Metais projetados
Neste tipo de sistema a aplicaccedilatildeo deve ser feita diretamente nas armaduras da estrutura
sem aplicaccedilatildeo de camada de recobrimento apoacutes a remoccedilatildeo do betatildeo deteriorado Em zonas onde
o betatildeo estaacute relativamente seco a corrente proporcionada pelo zinco vai diminuindo ao longo
do tempo como recurso recorre-se a uma combinaccedilatildeo dos metais alumiacutenio zinco e iacutendio de
modo a melhorar a eficiecircncia do sistema ( S F Daily 2007)
Figura 5-17Aplicaccedilatildeo de metais por projeccedilatildeo em estrutura de betatildeo armado (Structural
Technologies 2015)
Os processos de proteccedilatildeo catoacutedica por corrente impressa carecem de uma continuidade
eleacutetrica entre o betatildeo e a armadura logo quanto maior for a resistividade eleacutetrica do betatildeo menor
seraacute a intensidade de corrente necessaacuteria A contaminaccedilatildeo por cloretos estaacute associada a grandes
niacuteveis de humidade aumentando a resistividade eleacutetrica Comparativamente nos casos de
carbonataccedilatildeo do betatildeo a resistividade eleacutetrica eacute muito mais reduzida
Figura 5-18 Diagrama de Pourbaix para Fe-H2O a 25ordmC (SJSU2015)
82
Entenda-se por resistividade a propriedade dos materiais que quantifica a relaccedilatildeo que
existe entre o campo eleacutetrico aplicado e densidade de corrente que percorre a unidade de volume
desse material (JM Miranda et all)
Das desvantagens que o meacutetodo de proteccedilatildeo catoacutedica com corrente impressa destaca-
se o risco de o accedilo sob a tensatildeo do campo eleacutetrico para sofrer alguma fragilizaccedilatildeo Este
fenoacutemeno eacute mais plausiacutevel de acontecer em accedilos de elevada ductilidade como eacute o caso de accedilos
de preacute-esforccedilo A causa proveacutem de valores muito elevados de potenciais negativos no accedilo
originando libertaccedilatildeo de hidrogeacutenio na interface das armaduras A perda de aderecircncia na
interface armadura-betatildeo ocorre sobretudo em varotildees de accedilo lisos Outro acontecimento
embora raro verifica-se quando a proteccedilatildeo catoacutedica nas armaduras aumenta a alcalinidade na
envolvente das armaduras podendo promover reaccedilotildees aacutelcalis-siacutelica em betotildees constituiacutedos com
agregados reativos
As intensidades de corrente que possibilitam o abrandamento ou a paragem da corrosatildeo
oscilam nos 20mAm2 de armadura A repassivaccedilatildeo das armaduras necessita de intensidades
de 20mAm2 (P Pedeferri 1998)
582 Reforccedilo de seccedilotildees com encamisamentocolagem de chapas metaacutelicas (EBR) Externally
bonded reinforcement
5821 Introduccedilatildeo
Apoacutes o sismo de 1971 em San Fernando nos Estados Unidos da Ameacuterica foi
reconhecida a necessidade de dar mais atenccedilatildeo ao reforccedilo dos elementos estruturais
nomeadamente pilares Desde entatildeo na deacutecada de 1990 muitos estudos foram conduzidos
acerca do reforccedilo de seccedilotildees estruturais nomeadamente o departamento de transportes da
Califoacuternia (CALTRAN) Esses estudos foram essencialmente em pilares de pontes com
recurso a encamisamento de chapas metaacutelicas e concluiu-se que esta opccedilatildeo de reforccedilo
proporciona um aumento da ductilidade aumento da resistecircncia ao esforccedilo transverso e maior
dissipaccedilatildeo de energia (Charlotte AC Bouvier 2003)
Este tipo de meacutetodo eacute relativamente simples consiste em colar armaduras (chapas ou
placas) agrave superfiacutecie do betatildeo por aplicaccedilatildeo de uma resina epoxy O adesivo garante a ligaccedilatildeo
entre o betatildeo e a armadura adicionada desta maneira satildeo transferidas as forccedilas da armadura
para o betatildeo por intermeacutedio de tensotildees tangenciais desenvolvidas ao longo da interface de
colagem (Juvandes 1999) Esta teacutecnica permite o reforccedilo de vigas ao esforccedilo transverso agrave
flexatildeo e o reforccedilo de pilares agrave compressatildeo simples e flexatildeo composta
A utilizaccedilatildeo de elementos metaacutelicos apresenta vaacuterias vantagens no reforccedilo e na
reparaccedilatildeo de estruturas entre as quais salientam-se os seguintes (Joseacute V Paiva et all 2006)
83 Tiago Pais Boto
Relaccedilatildeo favoraacutevel pesoresistecircncia mecacircnica
Aptidatildeo para resistir a diferentes tipos de solicitaccedilotildees
Capacidade de adaptaccedilatildeo aos espaccedilos existentes
Elevado grau de prefabricaccedilatildeo que permite a realizaccedilatildeo de operaccedilotildees de montagem
relativamente limpa e assegura a entrada imediata ldquoem serviccedilordquo da nova estrutura
Rapidez e facilidade de execuccedilatildeo
Diminuta alteraccedilatildeo nas dimensotildees arquitetoacutenicas
Natildeo requer matildeo-de-obra especializada
Em relaccedilatildeo as desvantagens as principais satildeo
Vulnerabilidade da estrutura agrave corrosatildeo e ao incendio
Manuseamento das chapas metaacutelicas devido ao seu peso
Limitaccedilatildeo das dimensotildees das chapas metaacutelicas
A solidarizaccedilatildeo do reforccedilo com o material existente eacute por vezes feita atraveacutes de
transmissatildeo de tensotildees tangenciais Deste modo para um melhor aproveitamento do reforccedilo eacute
aconselhaacutevel o uso de teacutecnicas de colagem ou buchas autoexpansiacuteveis
5822 Descriccedilatildeo da teacutecnica
O princiacutepio por traacutes desta teacutecnica eacute o encamisamento de accedilo atuar como um
confinamento passivo de reforccedilo Este encamisamento vai impedir dilataccedilotildees do betatildeo havendo
uma compressatildeo lateral a resistecircncia agrave compressatildeo eacute aumentada assim como a resistecircncia ao
corte e a ductilidade do elemento
Os elementos utilizados satildeo geralmente chapas de accedilo ou perfis metaacutelicos colados com
resinas eacutepoxy podendo ainda ser complementada com buchas metaacutelicas
Para pilares circulares o meacutetodo utiliza duas secccedilotildees semicirculares onde satildeo unidas
atraveacutes de soldadura ao longo de toda a altura do revestimento Eacute deixado um espaccedilo
aproximadamente de 2 centiacutemetros entre o pilar e o revestimento para este ser preenchido com
argamassa possibilitando uma boa ligaccedilatildeo entre os materiais e assim criar um comportamento
monoliacutetico entre os mesmos Um espaccedilo de cerca de 5 centiacutemetros eacute tambeacutem deixado entre a
parte superior e inferior do pilar para evitar possiacuteveis destacamentos do revestimento (Daudey
X and A Filiatrault 2000)
Para pilares retangulares o encamisamento metaacutelico pode ser feito com secccedilotildees
retangulares ou eliacutepticas No caso de um revestimento retangular o procedimento eacute semelhante
ao descrito anteriormente as chapas em forma de ldquoLrdquo satildeo solidarizados atraveacutes de soldadura
Para encamisamento com seccedilotildees eliacutepticas os espaccedilos vazios satildeo preenchidos com betatildeo em
vez de argamassa porque a quantidade a preencher eacute maior (Aboutaha RS et all 1999)
84
Figura 5-19Reforccedilo com encamisamento metaacutelico eliacuteptico para seccedilotildees retangulares
(Aboutaha RS et all 1999)
No caso das vigas de acordo com (Gomes A Appleton J) quando a ligaccedilatildeo do reforccedilo
eacute efetuado sem buchas metaacutelicas eacute recomendado a utilizaccedilatildeo de chapas com larguras inferiores
a 300mm e espessuras entre 3 e 5mm a espessura da resina deve estar entre 1 a 3mm
Figura 5-20 Dimensotildees recomendadas no reforccedilo agrave flexatildeo de uma viga em betatildeo armado
(Gomes A Appleton J1997)
85 Tiago Pais Boto
Figura 5-21 Dimensotildees recomendadas no reforccedilo ao esforccedilo transverso de uma viga em betatildeo
armado (Gomes A Appleton J)
A execuccedilatildeo de um reforccedilo com colagem de armaduras eacute composta por diversas etapas
sendo que as mais importantes satildeo
Tratamento da superfiacutecie do betatildeo
Nesta fase inicial do processo de reforccedilo eacute essencial garantir uma superfiacutecie limpa e
com rugosidade suficiente mas natildeo exagerada de modo que a espessura da resina se mantenha
entre 1 e 3mm
Tratamento das chapas (Gomes A Appleton J)
As chapas apoacutes o fabrico devem ser decapadas e protegidas com peliculas plaacutesticas para
se garantir a limpeza das mesmas ateacute aacute zona de aplicaccedilatildeo Estas devem ser protegidas com
pintura contra a corrosatildeo e accedilatildeo do fogo
Caracteriacutesticas da resina (Gomes A Appleton J)
A resina deve ser do tipo eacutepoxy com caracteriacutesticas relevantes tais como o moacutedulo de
elasticidade tensatildeo de rotura viscosidade e periacuteodo de aplicaccedilatildeo e endurecimento
5823 Pilares - resistecircncia agrave flexatildeo
Uma das vaacuterias razotildees da inadequada capacidade de resistecircncia agrave flexatildeo pode ter origem
na falta de confinamento do nuacutecleo de betatildeo que posteriormente pode provocar a rotura da
roacutetula plaacutestica vigapilar (ver Figura 5-20) As atuais praacuteticas de dimensionamento de pilares
apresentam um espaccedilamento mais reduzido da armadura de esforccedilo transverso o que aumenta
consideravelmente a resistecircncia agrave compressatildeo no nuacutecleo Quando aparecem fendas na interface
accedilo-betatildeo o encamisamento de accedilo vai proporcionar uma pressatildeo radial atraveacutes do
86
confinamento passivo Para aumentar a capacidade de resistecircncia axial do pilar por vezes
tambeacutem eacute utilizado um anel metaacutelico (hoop reinforcement)
Figura 5-22 Deformaccedilatildeo de pilares devido agrave formaccedilatildeo de roacutetulas plaacutesticas ldquoph-plastic hingesrdquo
(SCRIP academic publisher 2015)
Figura 5-23Esquematizaccedilatildeo de um encamisamento metaacutelico (Chai Y H et al 1991)
87 Tiago Pais Boto
Figura 5-24Seccedilatildeo de betatildeo confinada com anel e encamisamento metaacutelico (Attard M M
Setunge S 1996)
Ignorando a contribuiccedilatildeo do anel metaacutelico a contribuiccedilatildeo do encamisamento metaacutelico
para o aumento da tensatildeo de confinamento eacute dada pela expressatildeo seguinte (Chai Y H et al
1991)
119891119897 =2times119891119910119895times119905119895
(119863119895minus119905119895) (512)
Onde
119891119897 = Tensatildeo maacutexima de confinamento do encamisamento de accedilo
119891119910119895 = Tensatildeo limite de proporcionalidade do accedilo
119905119895 = Espessura do encamisamento
119863119895 = Diacircmetro externo do encamisamento
A resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo confinado pode ser estimada a partir da expressatildeo seguinte
(Chai Y H et al 1991)
119891prime119888119888 = 119891prime119888 times (2254radic1 +794119891prime119897119891prime119888
minus2119891prime119897119891prime119888
minus 1254 [MPa] (513)
Onde
119891prime119888119888 = Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo confinado
119891prime119888 = Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo natildeo confinado
119891prime119897 = Tensatildeo maacutexima de confinamento do encamisamento de accedilo
Para os pilares que possuem uma regiatildeo com uma emenda dos varotildees longitudinais na
base do pilar a rotura agrave flexatildeo do pilar ocorre atraveacutes de um mecanismo de deslizamento entre
as armaduras longitudinais e as armaduras de ligaccedilatildeo da base do pilar Verificando-se muitas
vezes este deslizamento antes de se atingir a maacutexima capacidade de resistecircncia agrave flexatildeo da
88
seccedilatildeo Aplicando uma pressatildeo radial com um anel metaacutelico (hoop reinforcement) vai evitar
esse deslizamento A investigaccedilatildeo tem mostrado que um coeficiente de atrito de μ=14 deve ser
garantido na interface da zona prevista de fendilhacatildeo Para garantir este coeficiente de atrito e
evitar que o accedilo do encamisamento entre em cedecircncia a extensatildeo do anel de accedilo (hoop
reinforcement) natildeo deve ultrapassar o valor de 120576119904119895 = 00015 (Daudey X and A Filiatrault
2000)
Entatildeo a espessura necessaacuteria para o encamisamento de accedilo pode ser calculada atraveacutes de
119905119895 =242119860119887times119891119910times119863119895
4times119901times119897119904times(00015119864119904119895) (514)
Onde
119905119895 = Espessura do encamisamento de accedilo
119860119887 = Aacuterea da seccedilatildeo das armaduras longitudinais
119891119910 = Tensatildeo de cedecircncia das armaduras longitudinais
119863119895 = Diacircmetro externo do encamisamento
119901 = Diacircmetro equivalente do betatildeo fissurado em torno da armadura longitudinal
119897119904 = Comprimento de emenda dos varotildees
119864119904119895 = Moacutedulo de elasticidade do accedilo de encamisamento
Resultado de vaacuterios estudos tendem a comprovar que um encamisamento retangular
fornece menos tensatildeo de confinamento na seccedilatildeo de betatildeo comparativamente ao encamisamento
circular ou eliacuteptico Por isso em casos de necessidade de incrementar resistecircncia agrave flexatildeo em
pilares aconselha-se a usar um encamisamento circular ou eliacuteptico Em casos onde o espaccedilo eacute
limitado obrigando a um confinamento retangular verificou-se que a colocaccedilatildeo de duas
ancoragens na parte superior e inferior do pilar iraacute aumentar a resistecircncia agrave flexatildeo do pilar
(Aboutaha RS et all 1999)
5824 Pilares - resistecircncia ao corte
A capacidade de resistecircncia ao corte de um pilar eacute a soma da contribuiccedilatildeo de resistecircncia
de cada um dos elementos constituintes do pilar ou seja
119881119906 = 119881119888 + 119881119904 + 119881119899 (515)
Onde
119881119906 = Resistecircncia do pilar ao esforccedilo transverso
89 Tiago Pais Boto
119881119888 = Resistecircncia do betatildeo ao corte
119881119904 = Resistecircncia das armaduras ao corte
119881119899 = Resistecircncia ao corte da contribuiccedilatildeo das cargas verticais
Para se conseguir melhorar a resistecircncia do pilar ao corte pode-se adicionar a
contribuiccedilatildeo do encamisamento de accedilo para resistir ao corte calculada a partir de
120573 times 119881119904119895 ge 1198810 minus 120573 times (119881119888 + 119881119904 + 119881119899) (516)
Onde
120573 = 07
119881119904119895 = Resistecircncia miacutenima necessaacuteria ao corte do encamisamento de accedilo
1198810 = Forccedila de corte induzida pela capacidade de flexatildeo maacutexima provaacutevel da roacutetula plaacutestica
Para uma estimativa de 119881119904119895 pode ser considerado como uma armadura transversal
continua de seccedilatildeo igual agrave sua espessura e espaccedilamento igual agrave unidade podendo ser calculado
por
119881119904119895 = 119860119904119895 times (119865119910119904119895
2) times
119889119904119895
119878119904119895 (517)
Onde
119881119904119895 = Resistecircncia ao corte do encamisamento de accedilo
119860119904119895 = Aacuterea estimada dos aneacuteis de accedilo
119865119910119904119895 = Tensatildeo de cedecircncia do accedilo de encamisamento (soacute 50 deste calor deve ser
considerado por isso eacute dividido por 2)
119889119904119895 = Espessura da placa de encamisamento metaacutelico
119878119904119895 = Espaccedilamento igual agrave unidade
Para seccedilotildees circulares ou retangulares com necessidade de reforccedilo ao corte o
encamisamento metaacutelico deve ser aplicado em todo o comprimento do pilar conduzindo a bons
resultados Mas devido agrave fraca ligaccedilatildeo na interface betatildeo e encamisamento metaacutelico deve-se
aplicar uma ancoragem com parafusos
5825 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de pilares aos estados limites uacuteltimos
O dimensionamento para a verificaccedilatildeo da resistecircncia agrave compressatildeo simples e resistecircncia
agrave flexatildeo de um pilar de betatildeo armado pode ser realizado pelo meacutetodo dos coeficientes globais
e tendo em conta os modelos e pressupostos semelhantes aos efetuados no caacutelculo de seccedilotildees
novas aacute flexatildeo
90
i) Dimensionamento agrave compressatildeo simples
119873119904119889 le 119873119903119889 = 120574119899119877 times (119860119888119894 times 119891119888119889119888119891 + 119860119904
119894 times 119891119904119910119889119894 ) + 120574119899119877 times (119860119888
119903 times 119891119888119889119888119891 + 119860119904119903 times 119891119904119910119889
119903 ) (518)
Onde
119873119904119889 =Esforccedilo axial atuante
119873119903119889 =Esforccedilo axial resistente
120574119899119877 = Coeficiente de monolitismo para a flexatildeo ( 120574119899119877 = 09)
119860119888119894 =Aacuterea do betatildeo existente
119891119888119889119888119891 =Valor de caacutelculo corrigido da resistecircncia aacute compressatildeo do betatildeo
119860119904119894 =Aacuterea da armadura existente
119891119904119910119889119894 =Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de existente
119860119888119903 =Aacuterea do betatildeo de reforccedilo
119860119904119903=Aacuterea da armadura de reforccedilo
119891119904119910119889119903 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
ii) Dimensionamento agrave flexatildeo e compressatildeo
Figura 5-25 Modelo de caacutelculo de pilares agrave flexatildeo composta (Gomes A Appleton J)
O esforccedilo axial resistente final e o momento devem ser afetados pelos coeficientes de
monolitismo correspondentes
91 Tiago Pais Boto
119873119877119889119891119894119899119886119897
= 119873119877119889 times 120574119899119877 (519)
119872119877119889119891119894119899119886119897
= 119872119877119889 times 120574119899119877 (520)
Onde
119873119877119889119891119894119899119886119897
=Esforccedilo axial resistente afetado pelo coeficiente de monolitismo
119873119877119889= Esforccedilo axial resistente
120574119899119872119873 = Coeficiente de monolitismo
119872119877119889119891119894119899119886119897
= Momento resistente da seccedilatildeo reforccedilada afetado pelo coeficiente de monolitismo
119872119877119889= Momento resistente da seccedilatildeo reforccedilada
5826 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de vigas aacute flexatildeo no estado limite uacuteltimo
O dimensionamento para a verificaccedilatildeo da resistecircncia agrave flexatildeo de uma viga de betatildeo
armado pode ser realizado pelo meacutetodo dos coeficientes globais admitindo que a secccedilatildeo tem
um comportamento monoliacutetico existindo uma aderecircncia perfeita e as secccedilotildees planas mantecircm-
se planas apoacutes a deformaccedilatildeo considerando um coeficiente de monolitismo para a flexatildeo de
120574119899119872 = 10
Deste modo o caacutelculo eacute semelhante ao de uma secccedilatildeo de betatildeo armado considerando-
se duas camadas de armaduras com resistecircncias diferentes exemplificado na figura seguinte
(Gomes A Appleton J)
Figura 5-26 Modelo de caacutelculo agrave flexatildeo de vigas reforccediladas por colagem de chapas metaacutelicas
(Gomes A Appleton J)
i) Caacutelculo do momento resistente
119872119877119863 = 120574119899119877 times (119860119904119890119902 times 119885119890119902 times 119891119904119910119889
119894 ) (521)
119860119904119890119902 = 119860119904
119894 + 119860119904119903 times
119891119904119910119889119903
119891119904119910119889119894 (522)
92
119885119890119902 =119860119904119894times119885119894times119891119904119910119889
119894 +119860119904119903times119885119903times119891119904119910119889
119903
119860119904119894times119891119904119910119889
119894 +119860119904119903times119891119904119910119889
119903 (523)
Admitindo z=09 vem
119872119877119863 = 120574119899119877 times (119860119904
119890119902 times 09 times 119891119904119910119889119894 ) (524)
Com a utilizaccedilatildeo de tabelas de dimensionamento determina-se 119860119904119890119902
e atraveacutes da
expressatildeo seguinte podemos calcular a aacuterea de armadura de reforccedilo (119860119904119903)
119860119904119903 =
119891119904119910119889119894
119891119904119910119889119903 times (119860119904
119890119902 times119889119890119902
119889119903minus 119860119904
119894 times119889119894
119889119903) (525)
Onde
119872119877119863 = Momento resistente
120574119899119877 = Coeficiente de monolitismo para a flexatildeo ( 120574119899119877 = 09 valor sugerido por Eurocoacutedio 8
parte14)
119860119904119890119902
=Aacuterea de armadura equivalente
119885119890119902= Braccedilo equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
119891119904119910119889119894 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura existente
119860119904119894 = Aacuterea da armadura existente
119860119904119903 = Aacuterea da armadura de reforccedilo
119891119904119910119889119903 =Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
119885119894 = Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
119885119903 = Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura de reforccedilo
119889119890119902 = Altura uacutetil equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
119889119903 = Altura uacutetil da seccedilatildeo reforccedilada relativamente agrave armadura de reforccedilo
119889119894 =Altura uacutetil da seccedilatildeo reforccedilada relativamente agrave armadura existente
ii) Verificaccedilatildeo da seguranccedila da ligaccedilatildeo betatildeo existentebetatildeo novo
Sendo a ligaccedilatildeo accedilobetatildeo de elevada importacircncia neste tipo de teacutecnica apresenta-se na
figura seguinte a configuraccedilatildeo de uma viga simplesmente apoiada admitindo uma distribuiccedilatildeo
plaacutestica uniforme das tensotildees de corte
93 Tiago Pais Boto
Figura 5-27 Distribuiccedilatildeo plaacutestica das tensotildees de aderecircncia (Gomes A Appleton J)
Ligaccedilatildeo sem buchas metaacutelicas
119865119904119889 = 119860119904119903 times 119891119904119910119889
119903 le 120591119904119889 times 119887 times119871119870
2 (526)
Sendo que
120591119904119889 = 119891119888119905119898119894119899
2 119872119875119886 (527)
Ligaccedilatildeo com buchas metaacutelicas
119865119904119889 = 119860119904119903 times 119891119904119910119889
119903 le 119899 times 119865119887 + 120574 times 120591119904119889 times 119887 times119871119870
2 (528)
Onde
119865119904119889 =Forccedila de traccedilatildeo de reforccedilo
119860119904119903 =Aacuterea da armadura de reforccedilo
119891119904119910119889119903 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
119899 = Nuacutemero de buchas colocadas no comprimento 1198711198702
119865119887 = Forccedila de corte resistente de uma bucha metaacutelica
120574 = Coeficiente de monolitismo para a flexatildeo ( 120574119899119877 = 10)
120591119904119889 = Tensatildeo de aderecircncia resistente accediloresinabetatildeo
119887 =Largura da chapa metaacutelica
94
119871119870 =Comprimento da chapa metaacutelica
5827 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de vigas ao esforccedilo transverso no estado limite uacuteltimo
Como jaacute referido anteriormente o dimensionamento ao esforccedilo transverso pode ser feito
atraveacutes da teacutecnica dos coeficientes globais tendo em conta a contribuiccedilatildeo para a resistecircncia dos
novos estribos adicionados sob a forma de chapas
i) Caacutelculo do esforccedilo transverso maacuteximo
119881119904119889 le 119881119877119889119898119886119909 =120572119888119908times119887119894times119885119894times1205921times119891119888119889
119888119900119905120579+119905119886119899120579+
120572119888119908times(119887119894minus119887119903)times119885119894times1205921times119891119888119889
119888119900119905120579+119905119886119899120579 (529)
Onde
119881119904119889 = Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119881119877119889119898119886119909 = Esforccedilo transverso maacuteximo
120572119888119908 = Fator que tem em conta o estado de tensatildeo na biela comprimida
119887119894 = Largura da seccedilatildeo de betatildeo da viga inicial
119885119894 = = Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
1205921 = Fator redutor da tensatildeo de compressatildeo do betatildeo fendilhado
119891119888119889 =Valor de caacutelculo da resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
119887119903 = Largura da seccedilatildeo de betatildeo reforccedilada
120579 = Angulo das bielas do betatildeo
ii) Caacutelculo do esforccedilo transverso resistente de caacutelculo
119881119904119889 le 119881119877119889119904 = 120574119899119877 times (119885119894 times119860119904119908119894
119878times coth 120579 times 119891119904119910119889
119894 ) + 120574119899119877 times (119885119903 times119860119904119908119903
119878times coth 120579 times 119891119904119910119889
119903 ) (530)
Onde
119881119904119889 = Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119881119877119889119904 = Esforccedilo transverso resistente de caacutelculo
120574119899119877 = Coeficiente de monolitismo para a flexatildeo ( 120574119899119877 = 09)
95 Tiago Pais Boto
119885119894 = Braccedilo de uma seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
119860119904119908119894 =Aacuterea da armadura de esforccedilo transverso inicial por metro
119878 = Espaccedilamento dos varotildees de accedilo
120579 = Angulo das bielas do betatildeo
119891119904119910119889119894 = Tensatildeo de cedecircncia do accedilo da armadura existente
119885119903 =Braccedilo de uma seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura de reforccedilo
119860119904119908119903 = Aacuterea da armadura de esforccedilo transverso adicional por metro
119891119904119910119889119903 =Tensatildeo de cedecircncia do accedilo da armadura de reforccedilo
583 Reforccedilo de seccedilotildees com encamisamento de betatildeo armado
5831 Introduccedilatildeo
Uma das teacutecnicas de reforccedilo estrutural mais comum para melhorar o desempenho de
elementos de betatildeo armado (pilares paredes vigas e noacutes viga-pilar) eacute o encamisamento das
seccedilotildees com betatildeo armado
Figura 5-28 Encamisamento de pilares com betatildeo armado (Santos 2008)
O reforccedilo de um elemento por encamisamento com recurso ao betatildeo armado eacute uma das
teacutecnicas mais adequadas para aumentar a resistecircncia das zonas comprimidas Pode ser aplicado
em vigas para aumentar a resistecircncia agrave flexatildeo eou a resistecircncia ao esforccedilo transverso Jaacute nos
pilares o reforccedilo garante um aumento de resistecircncia agrave flexatildeo e agrave compressatildeo Esta teacutecnica tem
vaacuterias vantagens (Eduardo S Juacutelio 2011) destacando
Simplicidade de execuccedilatildeo natildeo requer matildeo-de-obra especializada apenas conhecimento
de teacutecnicas de execuccedilatildeo como se tratasse de estruturas novas (Eduardo S Juacutelio 2011)
Distribuiccedilatildeo uniforme do incremento de rigidez (Eduardo S Juacutelio 2011)
Aumento de durabilidade do pilar
96
Como principais desvantagens destacam-se
No caso de necessidade de continuaccedilatildeo do reforccedilo do pilar entre pisos subsiste a
necessidade de perfurar a laje para poder dar continuaccedilatildeo agraves armaduras de reforccedilo caso
a laje seja vigada a armadura longitudinal de reforccedilo pode ficar condicionada (Eduardo
S Juacutelio 2011)
Nos casos de necessidade de proteccedilatildeo contra a corrosatildeo ou incecircndio onde o accedilo fica
exposto e quando satildeo usadas resinas de epoacutexido (Eduardo S Juacutelio 2011)
Aumento das necessidades das dimensotildees da seccedilatildeo transversal (Gomes A Appleton
J)
5832 Descriccedilatildeo das teacutecnicas de encamisamento
A execuccedilatildeo de um encamisamento eacute composta por diversas etapas sendo que as mais
importantes satildeo
Escoramento
A execuccedilatildeo do escoramento natildeo serve soacute para evitar danos ou mesmo o colapso mas
tambeacutem para permitir que o reforccedilo seja aplicado com niacuteveis de tensatildeo mais baixos na estrutura
Interface material existentereforccedilo
Eacute essencial preparar a superfiacutecie de ligaccedilatildeo de modo que a ligaccedilatildeo final entre o material
existente e o reforccedilo possa ter um comportamento o mais monoliacutetico possiacutevel
Disposiccedilatildeo de armaduras
Colocaccedilatildeo de armaduras adicionais de reforccedilo se as armaduras existentes apresentarem
uma perda de seccedilatildeo superior a 10 (Gomes A Appleton J) Exemplificam-se nas figuras
seguintes os vaacuterios tipos de disposiccedilatildeo de armaduras para reforccedilo de vigas e pilares
Figura 5-29Disposiccedilatildeo das armaduras mais utilizado no encamisamento de vigas (Gomes
A Appleton J)
97 Tiago Pais Boto
Figura 5-30 Disposiccedilatildeo das armaduras mais utilizado no encamisamento de pilares (Gomes
A Appleton J)
Fase de Betonagem
A betonagem pode ser feita com betatildeo projetado betatildeo normal ou com uma argamassa
especial os quais devem possuir boa trabalhabilidade baixa retraccedilatildeo elevada resistecircncia agrave
compressatildeo e boa aderecircncia (Gomes A Appleton J)
119890119898119894119899=
50119898119898 119861119890119905atilde119900 119901119903119900119895119890119905119886119889119900 75 119886 100119898119898 119861119890119905atilde119900 119899119900119903119898119886119897 11988811990011989111990311988611988911990040 119886 60119898119898 119860119903119892119886119898119886119904119904119886 119890119904119901119890119888119894119886119897
Figura 5-31Espessura a betonar em funccedilatildeo do material e teacutecnica utilizada (Gomes A
Appleton J)
A ligaccedilatildeo pode ser substancialmente melhorada com a pintura de resina epoacutexida com
ldquopot liferdquo elevado (periacuteodo em que a colagem eacute eficaz apoacutes 1 hora)
98
5833 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de vigas agrave flexatildeo no estado limite uacuteltimo
O dimensionamento para a verificaccedilatildeo da resistecircncia agrave flexatildeo de uma viga de betatildeo
armado pode ser realizado pelo meacutetodo dos coeficientes globais admitindo que a secccedilatildeo tem
um comportamento monoliacutetico uma aderecircncia perfeita e as secccedilotildees planas mantecircm-se planas
apoacutes a deformaccedilatildeo Considera-se um coeficiente de monolitismo para a flexatildeo de 120574119899119877 = 09
Deste modo o caacutelculo eacute semelhante ao de uma secccedilatildeo de betatildeo armado corrente considerando-
se duas camadas de armaduras com resistecircncias diferentes como se exemplifica na figura
seguinte (Gomes A Appleton J 2008)
Figura 5-32Modelo de caacutelculo agrave flexatildeo de vigas reforccediladas por encamisamento de betatildeo
armado (Gomes A Appleton J)
i) Caacutelculo do momento resistente
119872119877119863 = 120574119899119877 times (119860119904119890119902 times 119885119890119902 times 119891119904119910119889
119894 ) (531)
119860119904119890119902 = 119860119904
119894 + 119860119904119903 times
119891119904119910119889119903
119891119904119910119889119894 (532)
119885119890119902 =119860119904119894times119885119894times119891119904119910119889
119894 +119860119904119903times119885119903times119891119904119910119889
119903
119860119904119894times119891119904119910119889
119894 +119860119904119903times119891119904119910119889
119903 (533)
Admitindo z=09 vem
119872119877119863 = 120574119899119877 times (119860119904
119890119902 times 09 times 119891119904119910119889119894 ) (534)
99 Tiago Pais Boto
Com a utilizaccedilatildeo de tabelas de dimensionamento determina-se 119860119904119890119902
e atraveacutes da
expressatildeo seguinte podemos calcular a aacuterea de armadura de reforccedilo (119860119904119903)
119860119904119903 =
119891119904119910119889119894
119891119904119910119889119903 times (119860119904
119890119902 times119889119890119902
119889119903minus 119860119904
119894 times119889119894
119889119903) (535)
Onde
119872119877119863 = Momento resistente
120574119899119877 = Coeficiente de monolitismo para a flexatildeo ( 120574119899119877 = 09 valor sugerido no Eurocoacutedio 8
parte14)
119860119904119890119902
= Aacuterea de armadura equivalente
119885119890119902 = Braccedilo equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
119891119904119910119889119894 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura existente
119860119904119894 = Aacuterea da armadura existente
119860119904119903 = Aacuterea da armadura de reforccedilo
119891119904119910119889119903 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
119885119894 = Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
119885119903 = Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura de reforccedilo
119889119890119902 = Altura uacutetil equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
119889119903 = Altura uacutetil da seccedilatildeo reforccedilada relativamente agrave armadura de reforccedilo
119889119894 = Altura uacutetil da seccedilatildeo reforccedilada relativamente agrave armadura existente
ii) Verificaccedilatildeo da seguranccedila da ligaccedilatildeo entre o betatildeo existentebetatildeo novo
Figura 5-33 Modelo de caacutelculo para verificaccedilatildeo da ligaccedilatildeo betatildeo existentebetatildeo novo
(Gomes A Appleton J)
100
1205911 =119881119904119889
119887119903times119885119890119902 (536)
1205912 =119881119904119889
119887119903times119885119890119902times
119860119904119903times119891119904119910119889
119903
119860119904119903times119891119904119910119889
119903 +119860119904119894times119891119904119910119889
119894 (537)
Para verificaccedilatildeo da ligaccedilatildeo temos de garantir que
1205912 le 120591119898aacute119909 =1
120574119888times
2
3times 119891119888119905119898 (538)
119891119888119905119898 = 119898119894119899 119891119888119905119898119899119900119907119900
119891119888119905119898119890119909119894119904119905119890119899119905119890
(539)
Onde
1205911 = Tensatildeo tangencial na seccedilatildeo do betatildeo existente
119881119904119889 = Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119887119903 = Largura da seccedilatildeo de betatildeo reforccedilada
119885119890119902 = Braccedilo equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
1205912 = Tensatildeo tangencial na seccedilatildeo do betatildeo novo e o betatildeo existente
119860119904119903 = Aacuterea da armadura de reforccedilo
119891119904119910119889119903 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
119860119904119894 = Aacuterea da armadura existente
119891119904119910119889119894 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura existente
120591119898aacute119909 = Tensatildeo tangencial limite
120574119888 = Coeficiente de minoraccedilatildeo das propriedades resistentes do betatildeo em estruturas novas
119891119888119905119898 = Resistecircncia meacutedia agrave traccedilatildeo do betatildeo
5834 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de vigas ao esforccedilo transverso no estado limite uacuteltimo
O dimensionamento para a verificaccedilatildeo da resistecircncia ao esforccedilo transverso de uma viga
de betatildeo armado pode ser realizado pelo meacutetodo dos coeficientes globais Com esta teacutecnica eacute
possiacutevel incrementar a resistecircncia associada agraves tensotildees de compressatildeo nas bielas inclinadas do
modelo de treliccedila aumentando a largura da alma da seccedilatildeo de betatildeo e introduzindo novos
estribos (Gomes A Appleton J 2008)
101 Tiago Pais Boto
i) Caacutelculo do esforccedilo transverso maacuteximo
119881119904119889 le 119881119877119889119898119886119909 =120572119888119908times119887119894times119885119894times1205921times119891119888119889
119888119900119905120579+119905119886119899120579+
120572119888119908times(119887119894minus119887119903)times119885119894times1205921times119891119888119889
119888119900119905120579+119905119886119899120579 (540)
Onde
119881119904119889 = Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119881119877119889119898119886119909 = Esforccedilo transverso maacuteximo
120572119888119908 = Fator que tem em conta o estado de tensatildeo na biela comprimida
119887119894 = Largura da seccedilatildeo de betatildeo da viga inicial
119885119894 = Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
1205921 = Fator redutor da tensatildeo de compressatildeo do betatildeo fendilhado
119891119888119889 =Valor de caacutelculo da resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
119887119903 = Largura da seccedilatildeo de betatildeo reforccedilada
120579 = Angulo das bielas do betatildeo
ii) Caacutelculo do esforccedilo transverso resistente de caacutelculo
119881119904119889 le 119881119877119889119904 = 120574119899119881 times (119885119894 times119860119904119908119894
119878times coth 120579 times 119891119910119889
119894 ) + 120574119899119881 times (119885119903 times119860119904119908119903
119878times coth 120579 times 119891119910119889
119903 ) (541)
Onde
119881119904119889 = Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119881119877119889119904 = Esforccedilo transverso resistente de caacutelculo
120574119899119881 = Coeficiente de monolitismo para a esforccedilo transverso ( 120574119899119881 = 08 valor sugerido por
Eurocoacutedio 8 parte14)
119885119894 = Braccedilo de uma seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
119860119904119908119894 =Aacuterea da armadura de esforccedilo transverso inicial por metro
119878 = Espaccedilamento dos varotildees de accedilo
120579 = Angulo das bielas do betatildeo
119891119910119889119894 = Tensatildeo de cedecircncia do accedilo da armadura existente
119885119903 = Braccedilo de uma seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura de reforccedilo
119860119904119908119903 = Aacuterea da armadura de esforccedilo transverso adicional por metro
119891119910119889119903 =Tensatildeo de cedecircncia do accedilo da armadura de reforccedilo
102
De acordo com o Eurocoacutedigo 8 parte 14 o reforccedilo ao esforccedilo transverso natildeo conveacutem que seja
muito elevado seguindo a recomendaccedilatildeo de
119881119877119889119903 lt 2119881119877119889
119894 (542)
5835 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de pilares aos estados limites uacuteltimos
O dimensionamento para a verificaccedilatildeo da resistecircncia agrave compressatildeo simples e resistecircncia
agrave flexatildeo de um pilar de betatildeo armado pode ser realizado pelo meacutetodo dos coeficientes globais
tendo em conta os modelos e os pressupostos satildeo semelhantes aos efetuados no caacutelculo de
seccedilotildees novas agrave flexatildeo
De acordo com (CEB- Bulletin drsquoinformation nordm 162 ) a contribuiccedilatildeo inicial de betatildeo
para a resistecircncia da peccedila pode ser desprezada se
119860119888119891119894119899119886119897
= 119860119888119903 + 119860119888
119894 ge 2119860119888119894 (543)
Figura 5-34Pilar com encamisamento de betatildeo armado total (Aacutelvaro Sousa 2008)
i) Correccedilatildeo da resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
De acordo com o CEB Bulletin drsquoinformation nordm 213214 o valor corrigido da
resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo 119891119888119870119888119891 pode ser calculado a partir das seguintes expressotildees
119891119888119870119888119891 = 119891119888119896 times (1000 + 50 times1205902
119891119888119896) 119902119906119886119899119889119900 1205902 lt 005 times 119891119888119896 (544)
103 Tiago Pais Boto
119891119888119870119888119891 = 119891119888119896 times (1125 + 25 times1205902
119891119888119896) 119902119906119886119899119889119900 1205902 gt 005 times 119891119888119896 (545)
1205902 =1
2times 120572119899 times 120572119904 times 120596119899 (546)
120596119899 =119881119900119897119906119898119890 119889119886 119886119903119898119886119889119906119903119886 119905119903119886119899119904119907119890119903119904119886119897
119881119900119897119906119898119890 119889119900 119887119890119905atilde119900=
2(1198870+ℎ0)timesempty1198901199041199051199031198941198871199061199042
4times1
119904
1198870timesℎ0 (547)
Onde
119891119888119870119888119891 = Valor caracteriacutestico corrigido da resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
119891119888119896 = Valor caracteriacutestico da tensatildeo de rotura agrave compressatildeo do betatildeo
1205902 = Tensatildeo de confinamento
120596119899 = Percentagem volumeacutetrica da armadura transversal
120572119899 = Coeficiente redutor que tem em conta a aacuterea de betatildeo em planta efetivamente
confinada
120572119904 = Coeficiente redutor que tem em conta a aacuterea de betatildeo em altura efetivamente
confinada
1198870 119890 ℎ0 = Dimensatildeo do nuacutecleo cintado de betatildeo medidas em relaccedilatildeo agrave face interior do
betatildeo
119904 = Espaccedilamento dos varotildees da armadura transversal (espaccedilamento dos estribos)
ii) Dimensionamento agrave compressatildeo simples
119873119904119889 le 119873119903119889 = 120574119899119877 times (119860119888119894 times 119891119888119889119888119891 + 119860119904
119894 times 119891119904119910119889119894 ) + 120574119899119877 times ((119860119888
119903 minus 119860119888119888119903) times 119891119888119889119888119891 + 119860119904
119903 times 119891119904119910119889119903 )
(548)
Onde
119873119904119889 = Esforccedilo axial atuante
119873119903119889 = Esforccedilo axial resistente
120574119899119881 = Coeficiente de monolitismo para a esforccedilo transverso ( 120574119899119881 = 08 valor
sugerido no Eurocoacutedio 8 parte14)
119860119888119894 = Aacuterea do betatildeo existente
119891119888119889119888119891 = Valor de caacutelculo corrigido da resistecircncia aacute compressatildeo do betatildeo
104
119860119904119894 = Aacuterea da armadura existente
119891119904119910119889119894 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de existente
119860119888119903 = Aacuterea do betatildeo de reforccedilo
119860119888119888119903 = Aacuterea do betatildeo de recobrimento que natildeo se considera confinado
119860119904119903 = Aacuterea da armadura de reforccedilo
119891119904119910119889119903 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
iii) Dimensionamento agrave flexatildeo composta
O modelo de caacutelculo semelhante aos efetuados no caacutelculo de secccedilotildees novas agrave flexatildeo composta
Figura 5-35Modelo de caacutelculo dos esforccedilos resistentes agrave flexatildeo composta (Aacutelvaro Sousa
2008)
O esforccedilo axial e o momento resistente final devem ser afetados pelos coeficientes de
monolitismo correspondentes
119873119877119889119891119894119899119886119897
= 119873119877119889 times 120574119899119877 (549)
119872119877119889119891119894119899119886119897
= 119872119877119889 times 120574119899119877 (550)
Onde
119873119877119889119891119894119899119886119897
=Esforccedilo axial resistente afetado pelo coeficiente de monolitismo
119873119877119889 = Esforccedilo axial resistente
120574119899119881 = Coeficiente de monolitismo para a esforccedilo transverso ( 120574119899119881 = 08 valor
sugerido por Eurocoacutedio 8 parte14)
119872119877119889119891119894119899119886119897
= Momento resistente da seccedilatildeo reforccedilada afetado pelo coeficiente de
monolitismo
119872119877119889 = Momento resistente da seccedilatildeo reforccedilada
105 Tiago Pais Boto
584 Reforccedilo de estruturas em betatildeo com colagem de compoacutesitos FRP (Poliacutemeros reforccedilados
com fibras)
5841 Introduccedilatildeo
O reforccedilo de estruturas com FRP aparece devido agrave necessidade de reforccedilar com
materiais mais leves facilitar a execuccedilatildeo e por atualmente haver uma reduccedilatildeo dos custos de
fabrico das fibras Pode-se dizer que eacute uma evoluccedilatildeo da teacutecnica por colagem de chapas ou placas
de accedilo
Este compoacutesito de FRP eacute constituiacutedo pela conjugaccedilatildeo de fibras orgacircnicas ou inorgacircnicas
agrupadas atraveacutes de uma resina (polieacutesteres vinil ou epoacutexi) termoendureciacutevel ou
termoplaacutestica formando assim a matriz polimeacuterica O compoacutesito de FRP tem ainda cargas de
enchimento designadas por ldquofillersrdquo podendo tambeacutem conter aditivos tais como agentes
catalisadores ou aceleradores De acordo com Juvandes (1999) os FRPrsquos satildeo distinguidos em
dois grupos os sistemas preacute-fabricados conhecidos por ldquoPrefabricated Elementsrdquo (constituiacutedos
pelo laminado de FRP e pelo adesivo) e os sistemas curados ldquoin siturdquo conhecidos por ldquoWet Lay-
up Systemsrdquo (constituiacutedos pela telas de fibras e pela resina de impregnaccedilatildeo) Ainda de acordo
com a disposiccedilatildeo das fibras e da sua geometria podem ser classificados de unidirecionais
bidirecionais e multidirecionais As fibras mais utilizadas satildeo o vidro o carbono e a poliamide
aromaacutetica (aramida ou kevlarreg) sendo os respetivos compoacutesitos reforccedilados assinalados
internacionalmente por GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer) CFRP (Carbon Fiber
Reinforced Polymer) e AFRP (Aramid Fiber Reinforced Polymer)
5842 Sistemas Preacute-Fabricados
O grupo dos Sistemas Preacute-Fabricados adveacutem de um conjunto de fibras com orientaccedilatildeo
unidirecional unificadas atraveacutes de uma resina termoendureciacutevel resultante de um processo
designado por pultrusatildeo este consiste em saturar as fibras continuas com espessuras e larguras
controladas com resina puxadas atraveacutes de um molde aquecido resultando num produto final
com a forma transversal desejada dispensando qualquer polimerizaccedilatildeo do produto em obra
De acordo com (Juvandes1999) o laminado mais utilizado (ldquoLaminaterdquo ldquoStripsrdquo)
apresenta-se com a espessura tiacutepica de 12 a 14mm e com largura variaacutevel As caracteriacutesticas
mecacircnicas e fiacutesicas destes devem ser garantidas pelo fabricante com base em ensaios em
planos de controlo de qualidade Para a colagem dos laminados agrave superfiacutecie do betatildeo eacute utilizado
um compoacutesito que pode ser do tipo epoacutexido de vinil ou polieacutester designado por adesivo
5843 Sistemas ldquoin siturdquo
Ao contraacuterio dos sistemas Preacute-fabricados os sistemas ldquoin siturdquo natildeo apresentam um
produto final consolidado com resina mas sim fibras em forma de fios designados por Tecidos
(ldquoFabricsrdquo) ou Mantas (ldquoSheetsrdquo) em estado seco ou com teores de impregnaccedilatildeo reduzidos
106
De acordo com Juvandes (1999) as Mantas satildeo compostas por fibras unidirecionais
(orientaccedilatildeo 0ordm) e com espessuras de 01 a 02mm (110 dos laminados) e larguras entre 25 e
30cm Os Tecidos tecircm fibras entrelaccediladas (orientaccedilotildees 0ordm90ordm) ou multi direccionalmente com
a largura de cerca de 60cm A percentagem das fibras das Mantas e dos tecidos satildeo indicadas
pelo peso do produto por msup2 (gmsup2) sendo que os valores correntes encontram-se na ordem dos
200 a 400 gmsup2
O produto final conteacutem resina para impregnar as fibras sendo necessaacuterio em obra uma
polimerizaccedilatildeo com resina para criar o FRP Esta polimerizaccedilatildeo funciona tambeacutem como adesivo
agrave superfiacutecie da estrutura de betatildeo
Figura 5-36 Compoacutesito de FRP (Formas Preacute-Fabricada e Curada ldquoin siturdquo) (LJuvandes et all
2007)
5844 Componentes da aplicaccedilatildeo do sistema FRP
Fibras
107 Tiago Pais Boto
As fibras sendo o componente principal nos sistemas FRP tecircm que ser escolhidas
essencialmente em funccedilatildeo da classe de exposiccedilatildeo ambiental do moacutedulo de elasticidade
resistecircncia agrave traccedilatildeo e fadiga durabilidade e custo econoacutemico
As fibras em filamento de configuraccedilatildeo contiacutenua designadas ldquoContinuous Fibersrdquo (ACI
440R-96 1996 JCI TC952 1998) satildeo as mais adequadas para intervenccedilotildees de reforccedilo em
estruturas de betatildeo devido agrave possibilidade de orientaccedilatildeo numa direccedilatildeo especiacutefica otimizando
o desempenho estrutural (Juvandes 1999) As fibras continuas mais usadas no reforccedilo com
recurso a sistemas de FRP satildeo de vidro (G) de carbono (C) e a poliamida aromaacutetica (aramida
(A) ou Kevlarreg (K))
As fibras de carbono (C) destingem-se das outras natildeo soacute pelo elevado preccedilo mas
tambeacutem por apresentarem elevados moacutedulos de elasticidade elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo e
fadiga relaccedilatildeo resistecircnciapeso extremamente altos As fibras de Aramida (A) satildeo as que tecircm
a maior relaccedilatildeo resistecircncia de traccedilatildeo peso assim como o mais baixo peso especiacutefico de entre
as trecircs boa resistecircncia agrave abrasatildeo impacto e resistecircncia teacutermica Em relaccedilatildeo agraves fibras de vidro
(G) aleacutem dos baixos moacutedulos de elasticidade e baixa resistecircncia agrave fadiga distinguem-se pelo
baixo custo econoacutemico elevada resistecircncia teacutermica e resistecircncia agrave traccedilatildeo
Figura 5-37 Comportamento agrave traccedilatildeo de fibras e metais (ACI 440R-96 1996)
Legenda
C-HM = Fibras de Carbono de elevado moacutedulo de elasticidade
C-HS = Fibras de Carbono de elevada resistecircncia
A-HM = Fibras de Aramida de elevado moacutedulo de elasticidade
A-IM = Fibras de Aramida de moacutedulo de elasticidade intermeacutedio
G-S = Fibras de Vidro de elevada resistecircncia
108
G-AR = Fibras de Vidro de resistecircncia meacutedia
G-E = Fibras de Vidro com propriedades similares a G-AR mas de densidade
inferior
Tabela 5-12Propriedades das Principais Fibras (Manoochehr Zoghi 2014)
Adesivos
Os adesivos satildeo utilizados em sistemas ldquoPreacute-Fabricadosrdquo jaacute referido anteriormente e
satildeo constituiacutedos por uma resina e por vezes com a adiccedilatildeo de um endurecedor garantindo assim
a funccedilatildeo de ligaccedilatildeo e transferecircncia de tensotildees entre o sistema FRP e o betatildeo
Primaacuterio (Primers)
O Primaacuterio tambeacutem conhecido por (ldquoPrimersrdquo) eacute um fluido de viscosidade reduzida
geralmente cerca de 10 de soluccedilatildeo do adesivo em solvente orgacircnico que se coloca na
superfiacutecie do betatildeo para melhorar o desempenho da ligaccedilatildeo e criar um revestimento sobre o
qual o adesivo possa fluir mais facilmente (FIB bulletin14 2001)
Massa de enchimento (Puttie filler)
A massa de enchimento designada por (ldquoPuttie fillerrdquo) segundo a norma ACI 4402R-
08 2008 eacute um material relativamente inerte constituiacutedo por calcaacuterio pulverizado siacutelica ou
substancias coloidais adicionado com cimento Portland tinta resina ou outros materiais
podendo reduzir a retraccedilatildeo a densidade os custos e aumentar a trabalhabilidade
109 Tiago Pais Boto
Este material eacute usado para preencher vazios quando a superfiacutecie de betatildeo apresenta
irregularidades significativas das quais o primaacuterio natildeo eacute suficiente para suprimir pequenas
fendas ou orifiacutecios tornando assim a superfiacutecie de betatildeo mais lisa e regular
Resinas de saturaccedilatildeo
As resinas de saturaccedilatildeo ou matriz polimeacuterica (resina termoendureciacutevel) como o nome
indica servem para impregnar as fibras de reforccedilo e moldar a superfiacutecie de betatildeo Tecircm ainda
como funccedilatildeo fornecer um caminho de transferecircncia de tensotildees proteger as fibras de eventuais
choques mecacircnicos essencialmente esforccedilos de compressatildeo accedilotildees teacutermicas e exposiccedilatildeo agrave
agressividade ambiental Por estas razotildees a seleccedilatildeo da matriz polimeacuterica deve ser cuidada
justificando geralmente a escolha por resinas termoendureciacuteveis do tipo epoacutexido (ACI 440R-
96 1996)
Um estudo conduzido por (Juvandes et all 2006) com o tema A temperatura e a teacutecnica
de reforccedilo por colagem de sistemas de FRP com recurso a ensaios DSC e DMTArdquo Permitiu
concluir que a variaccedilatildeo de temperatura critica (Tc) em resinas comerciais correntes se encontra
muito proacuteximo e por vezes abaixo do valor das temperaturas caracteriacutesticas (T95) das obras em
Portugal Esta aproximaccedilatildeo pode conduzir ao amolecimento dos adesivos em determinado
periacuteodo de funcionamento da estrutura pondo em causa as propriedades e todo o sistema de
reforccedilo FRP
Desta forma os autores recomendam a implementaccedilatildeo trecircs criteacuterios [i] ‒ avaliar o
gradiente higroteacutermico esperado para a envolvente da obra no periacuteodo de vida uacutetil [ii] ‒
selecionar ou desenvolver novos adesivosresinas cujo valor da temperatura de transiccedilatildeo viacutetrea
(Tg) seja superior agraves condicionantes ambientais esperadas para a estrutura [iii] ‒ implementar
accedilotildees preventivas na zona reforccedilada de modo a evitar a exposiccedilatildeo direta dos reforccedilos ao
ambiente recorrendo a medidas de proteccedilatildeo
Revestimento protetor
A camada exterior do sistema FRP eacute designada por revestimento protetor Para o
sistema ter um comportamento adequado a longo prazo recomenda-se a execuccedilatildeo de uma
proteccedilatildeo a curto prazo (Proteccedilatildeo Temporaacuteria) incluindo medidas de proteccedilatildeo essencialmente
ambientais na fase em que a resina de saturaccedilatildeo se encontra em processo de cura Apoacutes a
conclusatildeo deste processo eacute entatildeo aplicada a proteccedilatildeo de caraacuteter definitivo (Proteccedilatildeo
Permanente) concebida para proteger contra impactos fogo exposiccedilatildeo a quiacutemicos raios
ultravioleta humidade temperaturas excessivas e vandalismo Poderaacute ainda haver um
acabamento esteacutetico (Mirmiran e Shahawy 2008)
110
Figura 5-38 Aplicaccedilatildeo do sistema FRP (adaptado de BASF 2007)
5845 Apreciaccedilotildees sobre Durabilidade dos FRPrsquos
Figura 5-39Fatores condicionantes para a durabilidade dos FRPrsquos
Humidade
A humidade eacute a principal causa da diminuiccedilatildeo da resistecircncia da matriz devido agraves
ligaccedilotildees moleculares moles Uma escolha apropriada da resina por exemplo a matriz de
vinylester pode diminuir o efeito da humidade Jaacute as resinas de polieacutester natildeo satildeo aconselhadas
em ambientes onde a humidade eacute importante Para sistemas de reforccedilo com CFRP vaacuterios
estudos mostram que em ambientes que envolvem ciclos de molhagem o desempenho do FRP
diminui entre 20 a 30 valores resultantes da descolagem da placa FRP agrave interface do betatildeo
(Aacutelvaro Sousa 2008)
Alcalinidade
DURABILIDADE
TEMPERATURAEXPOSICcedilAtildeO
ULTRA-VIOLETA
HUMIDADE ALCALINIDADE
111 Tiago Pais Boto
A diminuiccedilatildeo da capacidade resistente dos sistemas FRP devido agrave alcalinidade provem
obviamente da exposiccedilatildeo a que o sistema estaacute sujeito mas tambeacutem devido alcalinidade e
porosidade do betatildeo onde usualmente se encontram valores de pH acima de 11 Esta
sensibilidade eacute substancialmente notoacuteria em sistemas GFRP onde a deterioraccedilatildeo da matriz e das
fibras conduzem a perdas de capacidade resistente na ordem dos 20 Para combater estas
vulneraacuteveis situaccedilotildees aconselha-se a usar resinas da matriz do tipo vinylester e uma pintura de
proteccedilatildeo designada por AR-Glass (Alkalin Resistant fibers) Apesar de ser cerca de 10 vezes
monetariamente mais caro comparativamente ao sistema convencional GFRP (E-GLASS)
(Aacutelvaro Sousa 2008)
Temperatura
Os sistemas FRP perdem as suas propriedades mecacircnicas quando expostos a altas
temperaturas A temperatura tiacutepica desta deterioraccedilatildeo eacute a temperatura de transiccedilatildeo viacutetrea que
se situa entre os 60ordm e 120ordm Celsius em sistemas GFRP e AFRP Esta eacute uma das razotildees para os
FRPacutes natildeo serem tatildeo amplamente utilizados em edifiacutecios onde em comparaccedilatildeo com as pontes
a seguranccedila eacute mais exigente Uma das principais preocupaccedilotildees em caso de incecircndio usando
FRP eacute a libertaccedilatildeo de gases extremamente toacutexicos e perigosos para os seres humanos aleacutem da
perda de cerca de 80 da resistecircncia agrave traccedilatildeo para temperaturas acima de 500ordm Celsius
Uma soluccedilatildeo para contornar o problema eacute o uso de sistemas CFRP na verdade satildeo quase
insensiacuteveis a altas temperaturas capazes de suportar temperaturas superiores a 1000ordm Celsius
que eacute entre outras a razatildeo pela qual se utilizam fibras na induacutestria de aviaccedilatildeo
A American Concrete Institute (ACI) publicou um artigo interessante em 2006 que natildeo
recomenda o uso de FRP em edifiacutecios onde a integridade estrutural tem que ser mantida no caso
de um incecircndio
Exposiccedilatildeo ultravioleta
Compreende-se bem que os raios ultra violetas causam danos nas ligaccedilotildees quiacutemicas (foto
degradaccedilatildeo) fenoacutemeno que se verifica para determinados comprimentos de onda Poreacutem este
fenoacutemeno aparece apenas na camada superficial do poliacutemero AFRP onde um revestimento
adequado pode resolver o problema Os sistemas CFRP e GFRP natildeo estatildeo sujeitos a este tipo
de agressatildeo
5846 Consideraccedilotildees Finais vantagens e desvantagens
A teacutecnica de reforccedilo por colagem exterior de Sistemas Compoacutesitos de FRP surge como
uma alternativa aos sistemas de reforccedilo por colagem de chapas ou perfis metaacutelicos
As caracteriacutesticas mecacircnicas notaacuteveis de poliacutemeros reforccedilados com fibras foram
descritas ao longo deste capiacutetulo Apesar do custo econoacutemico mais elevado em comparaccedilatildeo
com os materiais tiacutepicos de engenharia civil tais como betatildeo ou accedilo a relaccedilatildeo pesoresistecircncia
112
capacidade contra ambientes agressivos facilidade e simplicidade de manuseamento em obra
daacute a este material um grande potencial para ser usado em melhorias estruturais apresentando
oacutetimos resultados de resistecircncia durabilidade facilidade e simplicidade de execuccedilatildeo em obra
Natildeo diferindo das restantes teacutecnicas de reforccedilo o seu ecircxito depende em larga escala da sua
correta conceccedilatildeo em projeto e da boa execuccedilatildeo em obra
Tabela 5-13 Principais vantagens e desvantagens das fibras FRP (Aacutelvaro Sousa 2008)
Tipo de Fibra Vantagens Desvantagens
Carbono (CFRP)
Grande resistecircncia agrave traccedilatildeo
compressatildeo e fadiga
Sensibilidade ao choque e
abrasatildeo
Grande resistecircncia a temperaturas
elevadas e agrave accedilatildeo de agentes quiacutemicos Corrosatildeo do tipo galvacircnico
Boa condutividade teacutermica e eleacutetrica Cerca de dez vezes mais cara do
que as fibras de vidro (GFRP)
Imune agrave corrosatildeo
Vidro (GFRP)
Grande resistecircncia agrave temperatura Muito suscetiacutevel a choques e
danos
Boa aderecircncia agrave matriz polimeacuterica Caracteriacutesticas mecacircnicas
inferiores a CFRP e AFRP
Transparente Maior peso especiacutefico
Boa relaccedilatildeo qualidadepreccedilo
Aramida (AFRP)
Baixa densidade Baixa resistecircncia agrave compressatildeo
Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo Sensibilidade agrave fluecircncia e accedilatildeo
dos raios ultra violetas
Boa resistecircncia ao choque desgaste e
vibraccedilotildees Dificuldade de moldagem
Boa resistecircncia a altas temperaturas e a
quiacutemicos Absorccedilatildeo de humidade
113 Tiago Pais Boto
6 Exemplos de casos praacuteticos de reparaccedilatildeo e reforccedilo
61 Cais de carga geral do porto de Aveiro
Figura 6-1 Vista do Cais de Carga do porto de Aveiro (LOURENCcedilO Z 2007)
Descriccedilatildeo da obra
O cais do Porto de Aveiro situa-se na faixa da costa dentro do limite da largura maacutexima legal
do domiacutenio puacuteblico mariacutetimo Este contem cinco zonas portuaacuterias designadas por Terminal
Norte Terminal Sul Terminal de Graneis Liacutequidos Porto de Pesca Costeira e Porto de Pesca
do Largo A intervenccedilatildeo eacute direcionada para as zonas de mareacute e de salpicos da viga frontal do
Cais de Carga Geral este tem um comprimento de 250 metros e a aacuterea total de betatildeo armado
a ser protegida foi de 1046 m2
Inspeccedilotildees Ensaios Anomalias patologias
O ensaio submetido ao cais de carga geral foi a mediccedilatildeo nos pontos de monitorizaccedilatildeo (zona 1
zona 2 e zona 3) do potencial natural
Como esperado os valores mais negativos foram verificados na zona 3 onde a concentraccedilatildeo de
humidade no betatildeo era superior Jaacute os valores menos negativos foram registados na zona 1
zona de salpicos onde a concentraccedilatildeo de humidade eacute inferior e com maior concentraccedilatildeo de
oxigeacutenio
Jaacute no decorrer da obra foram efetuados os seguintes testes antes da betonagem
- Verificaccedilatildeo da continuidade eleacutetrica das armaduras em cada secccedilatildeo
- Continuidade eleacutetrica das ligaccedilotildees catoacutedicas
- Continuidade eleacutetrica entre as ligaccedilotildees anoacutedicas na mesma zona
114
Antes durante e depois da betonagem foram realizados testes para verificaccedilatildeo da ausecircncia de
curto-circuito entre fitas de acircnodo e a armadura Estes testes foram realizados atraveacutes da
mediccedilatildeo da resistecircncia e do potencial entre as ligaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas em cada
zonasecccedilatildeo
Figura 6-2 Corte da viga frontal com a ilustraccedilatildeo das diferentes zonas anoacutedicas do sistema de
proteccedilatildeo catoacutedica (LOURENCcedilO Z 2007)
Intervenccedilatildeo realizada
Um sistema de proteccedilatildeo catoacutedica foi utilizado nesta intervenccedilatildeo constituiacutedo por fitas de malha
de Titacircnio ativado revestida com oacutexidos de metais nobre (TiMMO) com 20 mm de largura e
05 mm de espessura As fitas foram instaladas com espaccedilamento de 250 mm garantido atraveacutes
de espaccediladores apropriados de modo a evitar curto-circuitos e ligadas atraveacutes de soldadura por
pontos a uma outra fita de Titacircnio distribuidor da corrente Os eleacutetrodos de referecircncia
utilizados foram de MnMnO2 sendo fixos nas armaduras com a ajuda de braccediladeiras de
plaacutestico
Para um melhor controlo da informaccedilatildeo gerada e controlo da corrente as trecircs zonas iniciais de
monitorizaccedilatildeo foram subdivididas em subzonas
De modo a que a intensidade de corrente de cada zona se mantivesse constante o sistema foi
carregado em modo de corrente constante permitindo tambeacutem assim que a tensatildeo de saiacuteda de
cada fonte de alimentaccedilatildeo varie automaticamente em funccedilatildeo da resistividade do betatildeo
A monitorizaccedilatildeo e controlo do sistema eacute feito atraveacutes de uma unidade central constituiacuteda
essencialmente por trecircs fontes de alimentaccedilatildeo (uma por zona) voltiacutemetros e amperiacutemetros para
mediccedilatildeo da intensidade da corrente e da voltagem fornecida e voltiacutemetro de alta impedacircncia
para mediccedilatildeo dos potenciais de eleacutetrodo (LOURENCcedilO Z 2007)
115 Tiago Pais Boto
Figura 6-3 Instalaccedilatildeo das fitas de malha de TiMMO (LOURENCcedilO Z 2007)
Figura 6-4 Unidade Central de controlo e monitorizaccedilatildeo (LOURENCcedilO Z 2007)
Ficha teacutecnica e estado atual da obra (conclusotildees)
Decidiu-se efetuar dois ciclos de polarizaccedilatildeodespolarizaccedilatildeo com duraccedilatildeo de dois meses cada
ciclo de polarizaccedilatildeo e 72 horas cada ciclo de despolarizaccedilatildeo Verificou-se que os valores do
decrescimento de potencial ao fim do primeiro ciclo foram inferiores a 100mV portanto
116
decidiu-se aumentar a corrente fornecida a cada sub zona no segundo ciclo de despolarizaccedilatildeo
A tabela 61 apresenta os valores de potencial polarizado (instante OFF) e do decrescimento do
potencial obtidos em cada sub zona
Tabela 6-1 Resultados obtidos durante dois ciclos de polarizaccedilatildeo despolarizaccedilatildeo
(LOURENCcedilO Z 2007)
Tabela 6-2 Meacutedia dos valores de decrescimento de potencial obtido em cada zona e em cada
ciclo de polarizaccedilatildeo (LOURENCcedilO Z 2007)
Em comparaccedilatildeo com o maacuteximo de 2 mAm2 recomendado na Norma Europeia estes resultados
mostram que a densidade de corrente necessaacuteria nesta estrutura para a obtenccedilatildeo de 100 mV de
decrescimento de potencial ao fim de 72 h de despolarizaccedilatildeo eacute da ordem de 35 mA m2 Mas
sendo que o sistema foi dimensionado para receber densidades de corrente muito superiores aos
valores recomendados pela Norma Europeia natildeo existiu qualquer problema de durabilidade
117 Tiago Pais Boto
dos acircnodos e dos restantes componentes do sistema (LOURENCcedilO Z 2007)
Figura 6-5 Meacutedia dos valores do decrescimento do potencial (72 h) em funccedilatildeo da densidade de
corrente (LOURENCcedilO Z 2007)
62 Viaduto Duarte Pacheco
Figura 6-6 Vista geral viaduto Duarte Pacheco (httpwwwpanoramiocom 2014)
118
Descriccedilatildeo da obra
O Viaduto Duarte Pacheco eacute um viaduto de acesso a Lisboa vindo da autoestrada A5 Tem um
tabuleiro com 355m de desenvolvimento e 24 metros de largura Foi projetado em 1937 pelo
Engenheiro Joatildeo Alberto Barbosa Carmona e a obra teve iniacutecio em Abril de 1939 e concluiacuteda
em Dezembro de 1944 (APPLETON J et al 2004)
A estrutura realizada na sua maioria em betatildeo armado eacute composta em 5 partes
Duas passagens superiores em arco uma sobre a linha de caminho-de-ferro e outra sobre
a Avenida do Parque Florestal de Monsanto
Um arco central sobre a Avenida de Ceuta
Dois viadutos com uma extensatildeo de 8580 m entre eixos de vigas contiacutenuas de 5 tramos
com 1635 m de vatildeo apoiadas em pilares articulados longitudinalmente
Figura 6-7 Alccedilado do Viaduto Duarte Pacheco (APPLETON J et al 2004)
Inspeccedilotildees Ensaios Anomalias
Em 1993 e 1994 o LNEC realizou uma inspeccedilatildeo visual onde se detetou fendilhaccedilatildeo de
geometria irregular e fendilhaccedilatildeo orientada com as armaduras longitudinais o que originou a
despassivaccedilatildeo das armaduras e alguma corrosatildeo nas mesmas Da anaacutelise efetuada em amostras
de betatildeo com recurso a raio X foram detetadas reaccedilotildees expansivas no betatildeo nomeadamente
reaccedilotildees aacutelcalis-siacutelica e etringite Em algumas zonas a carbonataccedilatildeo jaacute era significativa
aproximando-se da profundidade das armaduras
Os ensaios de composiccedilatildeo do betatildeo confirmaram a presenccedila de inertes reativos em toda a obra
Os ensaios de humidade indicam que a humidade relativa no interior dos elementos estruturais
eacute superior a 85 Os ensaios de reatividade potencial dos aacutelcalis concluiacuteram que estas reaccedilotildees
estatildeo praticamente terminadas (APPLETON J et al 2004)
119 Tiago Pais Boto
Figura 6-8 Fendilhaccedilatildeo das reaccedilotildees alcali-siacutelica no betatildeo nas vigas do tabuleiro
(APPLETON J et al 2004)
Intervenccedilatildeo realizada
A reabilitaccedilatildeo orientada para suprimir as patologias detetadas foi dividida em 8 fases de
trabalho (APPLETON J et al 2004)
1ordf Reparaccedilatildeo local das zonas com indiacutecios de corrosatildeo de armaduras reconstruindo o
betatildeo da camada superficial com microbetatildeo ou argamassas preacute-doseadas Em zonas
com extensatildeo significativa foi previsto o reforccedilo com malha de accedilo galvanizado que tem
o objetivo de controlar reduzindo a abertura de fendas devidas a novas reaccedilotildees
expansivas
2ordf Reparaccedilatildeo das zonas com fendilhaccedilatildeo acentuada (em particular em pilares e arcos)
provocada pelas reaccedilotildees expansivas com ou sem corrosatildeo de armaduras Nas fendas de
abertura superior a 10 mm foi realizado o seu preenchimento com calda de cimento e a
selagem do bordo com poliuretano (figura 3) As fendas com abertura entre 04 mm e
10 mm foram somente seladas
3ordf Proteccedilatildeo da estrutura em relaccedilatildeo ao mecanismo de corrosatildeo de armaduras e controlo
das reaccedilotildees expansivas aacutelcalis-siacutelica Neste efeito de proteccedilatildeo eacute essencial a eficaacutecia no
controlo das trocas de humidade entre o ambiente exterior e a estrutura de betatildeo Assim
o sistema deveraacute eliminar a penetraccedilatildeo de aacutegua para o interior do betatildeo ao mesmo tempo
que possibilita a saiacuteda de vapor de aacutegua do interior do betatildeo para o meio exterior
Paralelamente o sistema de proteccedilatildeo superficial deveraacute ainda garantir uma adequada
proteccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave penetraccedilatildeo de aniacutedrico carboacutenico (CO2) e deveraacute possuir
capacidade de deformaccedilatildeo para absorver sem fendilhar as deformaccedilotildees expansivas (e
abertura de fendas) devidas agraves reaccedilotildees aacutelcalis-siacutelica Assim este sistema de proteccedilatildeo
superficial multi barreiras eacute composto pelos seguintes elementos
-Impregnaccedilatildeo hidrofugante sistema aplicado por projeccedilatildeo e que penetra na estrutura
porosa superficial do betatildeo revestindo os poros e repelindo a aacutegua
-Barramento das fendas incorporando malha de fibras de vidro
-Pintura (revestimento espesso e flexiacutevel) aplicado pelo menos em duas dematildeos
cruzadas e com maior espessura nos seguintes elementos arcos centrais pilares sobre
os arcos centrais pilastras dos arcos centrais e vigas exteriores do tabuleiro (espessura
superior ou igual a 500 μm)
120
Figura 6-9 Fendilhaccedilatildeo em pilar e trabalho de injeccedilatildeo (APPLETON J et al 2004)
4ordf Reabilitaccedilatildeo de apoios
Figura 6-10 Reabilitaccedilatildeo de apoios moveis (APPLETON J et al 2004)
5ordf Substituiccedilatildeo de apoios moacuteveis
Figura 6-11 Substituiccedilatildeo de apoios moacuteveis bloqueados e deformados (APPLETON J et al
2004)
121 Tiago Pais Boto
6ordf Reforccedilo das vigas externas do tabuleiro com laminados de fibras de carbono
Figura 6-12Reforccedilo com laminados de fibra de carbono (APPLETON J et al 2004)
7ordf Reconstruccedilatildeo das lajes consola dos passeios A laje consola tinha apenas uma espessura
de 007 m o que dificultaria a sua reparaccedilatildeo Assim foi considerado que a sua
reconstruccedilatildeo seria mais apropriada tendo entatildeo a espessura da nova laje sido de 010 m
Na figura 7 ilustram-se os trabalhos de reconstruccedilatildeo dessas lajes
Figura 6-13Reconstruccedilatildeo das lajes consola e dos passeios (APPLETON J et al 2004)
8ordf Trabalhos diversos tais como reconstruccedilatildeo dos topos das pilastras zonas de apoio das
vigas repavimentaccedilatildeo do tabuleiro requalificaccedilatildeo do sistema de drenagem de aacuteguas
pluviais introduccedilatildeo de um sistema de impermeabilizaccedilatildeo
122
Ficha teacutecnica e estado atual da obra
A intervenccedilatildeo foi realizada em 200203 e ficou a cargo do empreiteiro Construtora do Tacircmega
Foram reparados 1930m2 de aacuterea deteriorada o sistema de proteccedilatildeo foi aplicado em 44000m2
Utilizaram-se 968m de laminados para reforccedilo (Saraiva J 2007)
Figura 6-14Vista geral do viaduto Duarte Pacheco apoacutes intervenccedilatildeo (APPLETON J et al
2004)
63 Reabilitaccedilatildeo da ponte cais da Trafaria
Figura 6-15 Ponte Cais da Trafaria (a2p estudos e projetos 2004)
123 Tiago Pais Boto
Descriccedilatildeo da obra
A Ponte Cais construiacuteda em 1983 eacute utilizada para o aprestamento de navios de transporte dos
cereais Eacute constituiacuteda por 9 caixotildees com 210m de largura e 120m de desenvolvimento sobre
os quais apoiam 8 lajes vigadas com 204m de comprimento e 190m de largura Estes satildeo em
betatildeo armado e as lajes vigadas em betatildeo armado preacute-esforccedilado A ponte inclui 3 duques
DrsquoAlba e respetivas passagens para peotildees constituiacutedos por vigas simplesmente apoiadas com
vatildeos que variam entre 22m e 42m (a2p estudos e projetos 2004)
Inspeccedilotildees ensaios e anomalias
Uma inspeccedilatildeo visual mostrou que alguns paineacuteis de laje tinham o betatildeo da face inferior
totalmente delaminado e nalgumas vigas as bainhas de preacute-esforccedilo estavam jaacute aparentes e
sujeitas agrave livre corrosatildeo Constatou-se que as vigas mais altas que estavam em contacto com a
aacutegua por terem um niacutevel de humidade permanente mais elevado se encontravam menos
deterioradas que as vigas mais baixas (poros saturados fazem diminuir a quantidade de oxigeacutenio
junto das armaduras limitando a progressatildeo da corrosatildeo)
Devido aacute elevada exposiccedilatildeo do ambiente mariacutetimo verificou-se a corrosatildeo geral nas armaduras
causada por cloretos Os ensaios concluiacuteram que o valor criacutetico de concentraccedilatildeo de cloretos
situava-se aos 45mm de profundidade
Inclusivamente devido ao elevado estado de deterioraccedilatildeo em 2004 uma das vigas das
passagens de peotildees colapsou com uma rotura fraacutegil O colapso aconteceu apenas para a accedilatildeo
das cargas permanentes Realizou-se uma anaacutelise estrutural que permitiu concluir que tal soacute
podia acontecer com a rotura de dois cabos de preacute-esforccedilo Ensaios posteriores agrave calda de
injeccedilatildeo dos cabos permitiu concluir que esta se encontrava totalmente contaminada com
cloretos que resultou num estado avanccedilado de corrosatildeo dos cordotildees de preacute-esforccedilo (Saraiva J
2007)
Figura 6-16 Estado de degradaccedilatildeo da estrutura (a2p estudos e projetos 2004)
124
Intervenccedilatildeo realizada
Reparaccedilatildeo global com encamisamento da estrutura com microbetatildeo de alta durabilidade de
modo a garantir o recobrimento das armaduras de 50mm complementado por uma proteccedilatildeo
superficial de pintura epoxiacutedica
Para o encamisamento das vigas o empreiteiro estudou a hipoacutetese de utilizar microbetatildeo
autocompactaacutevel ou com inertes preacute-colocados seguidos de injeccedilatildeo de calda de cimento A
necessidade de recorrer a uma destas teacutecnicas relacionava-se com a dificuldade de acesso e
orientaccedilatildeo das superfiacutecies a betonar Realizaram-se testes num modelo agrave escala 11 para
comparar as teacutecnicas e adotou-se a utilizaccedilatildeo de microbetatildeo autocompactaacutevel Esta escolha
deveu-se ao facto que nas condiccedilotildees de execuccedilatildeo era inviaacutevel recorrer a meios de vibraccedilatildeo
mecacircnicos Para aleacutem disso o betatildeo com agregados preacute-colocados originava uma camada
superficial de betatildeo soacute com calda de cimento devido ao agrave deposiccedilatildeo dos agregados
Na face inferior das lajes comeccedilou por se utilizar projeccedilatildeo de betatildeo mas foram detetadas
algumas deficiecircncias na interface de ligaccedilatildeo ao substrato Abandonou-se esta teacutecnica e tambeacutem
aqui se adotou o betatildeo autocompactaacutevel tendo-se realizado furos na laje para colocaccedilatildeo do
betatildeo a partir da face superior da laje e purga do ar apoacutes colocaccedilatildeo de cofragem fixa na face
inferior
A remoccedilatildeo de betatildeo deteriorado foi realizada por fases para manter a ancoragem das armaduras
As passagens de peotildees foram substituiacutedas por novas estruturas de elevada durabilidade (betatildeo
de alto desempenho recobrimento miacutenimo de 50 mm e protecccedilatildeo superficial com pintura
acriacutelica) pois a sua reabilitaccedilatildeo natildeo era economicamente viaacutevel
Figura 6-17 Intervenccedilotildees nas vigas da ponte cais da Trafaria (a2p estudos e projetos 2004)
Ficha teacutecnica da obra e estado atual
A intervenccedilatildeo foi realizada em 2005 com um custo total de 1250000euro sendo reparados 4469
m2 de aacuterea de viga e 490 m2 de aacuterea de laje Para a proteccedilatildeo geral das superfiacutecies reparadas
utilizou-se uma tinta agrave base de resina eacutepoxy da International Paint com nome Interzone B54
com espessura superior de 300 μm que faz cura debaixo de aacutegua Em zonas onde natildeo se aplicou
nova camada de betatildeo mas se detetou a existecircncia de fendas com abertura superior a 02 mm
125 Tiago Pais Boto
aplicou-se revestimento com tinta Sikagard 255 (tinta de resina eacutepoxy muito flexiacutevel e
resistente) armada com tela de fibra de vidro Sika TX 270 (Saraiva J 2007)
O betatildeo autocompactaacutevel apresentava as seguintes caracteriacutesticas
Classe de resistecircncia miacutenima C3545
Quantidade de cimento 300lt clt 400 kgmsup3
Relaccedilatildeo aacutegua cimento aclt 04
Maacuteximo diacircmetro de inerte lt10 mm
O betatildeo adotado tinha a seguinte composiccedilatildeo
Cimento tipo I 425 com 355 kgm3 177 kgm3 de cinzas volantes 195 kgm3 de escoacuterias
relaccedilatildeo aacutegua cimento ac=027 (Saraiva J 2007)
64 Reabilitaccedilatildeo da ponte de Arraacutebida
Figura 6-18 Vista geral Ponte da Arraacutebida (Gaiurb 2015)
Descriccedilatildeo da obra
A ponte da Arraacutebida foi concluiacuteda em 1963 e inaugurada a 22 de Junho do mesmo ano O
projeto e direccedilatildeo estiveram a cargo do Prof Engordm Edgar Cardoso (Porto XXI 2015)
O desenvolvimento total da ponte eacute de 49320 m com um arco de 270 m de corda e 52 m de
flecha O tabuleiro em laje vigada com 12 vigas tem uma largura de 25 m e vatildeos de 2120 m
O tabuleiro apoia em cada alinhamento transversal com 4 pilares atraveacutes de carlingas Na zona
do Rio as accedilotildees satildeo transmitidas pelos pilares a dois arcos geacutemeos com 8m de largura cada e
secccedilatildeo em caixatildeo bicelular (APPLETON J et al 2002)
Inspeccedilotildees ensaios e anomalias
A inspeccedilatildeo visual originou um mapeamento das anomalias representado na figura seguinte
126
Figura 6-19 Ilustraccedilatildeo do mapeamento das Patologias (APPLETON J et al 2002)
Em simultacircneo com a inspeccedilatildeo visual realizou-se o ensaio de deteccedilatildeo de delaminaccedilatildeo por
precursatildeo com martelo nas superfiacutecies de betatildeo que comprovou a extensa delaminaccedilatildeo do betatildeo
e armaduras agrave vista que se observam nas vigas do tabuleiro em especial na zona sobre o arco
Constatou-se tambeacutem que grande parte da corrosatildeo de armaduras ocorre em locais de juntas de
betonagem ou locais de deficiente colocaccedilatildeo e vibraccedilatildeo do betatildeo traduzidas por segregaccedilatildeo dos
inertes e em locais de recobrimento muito pequeno (APPLETON J et al 2002)
Para o efeito e tendo em conta a diversidade de elementos estruturais as diferentes condiccedilotildees
de exposiccedilatildeo e as diferentes condiccedilotildees de acesso definiram-se e selecionaram-se um conjunto
de regiotildees representativas da totalidade da estrutura (figura seguinte) Em cada uma dessas
regiotildees realizaram-se os seguintes ensaios (APPLETON J et al 2002)
a Observaccedilatildeo topograacutefica da obra para se verificar a sua conformidade dimensional com
o projeto incidindo especialmente no nivelamento geomeacutetrico do tabuleiro
configuraccedilatildeo e posiccedilatildeo dos arcos e observaccedilatildeo da verticalidade dos pilares
b Deteccedilatildeo de armaduras e mediccedilatildeo do seu recobrimento (394msup2 que correspondem a
cerca de 05 da aacuterea exposta de betatildeo) utilizando sensores magneacuteticos e um
microprocessador
c Determinaccedilatildeo da profundidade da carbonataccedilatildeo (86 mediccedilotildees) em pequenas carotes
furos e superfiacutecies de fratura aplicando uma soluccedilatildeo alcooacutelica de fenolftaleiacutena
d Determinaccedilatildeo do teor em cloretos (expresso em percentagem da massa do betatildeo) a
vaacuterias profundidades (44 perfis de cloretos) por recolha de poacute de betatildeo obtido por
furaccedilatildeo com broca e utilizaccedilatildeo de equipamento standard
e Ensaios de caracterizaccedilatildeo do betatildeo envolvendo extraccedilatildeo de 16 carotes para realizaccedilatildeo
de
-Ensaios de resistecircncia e mediccedilatildeo do moacutedulo de elasticidade (7 ensaios)
-Ensaios de avaliaccedilatildeo da qualidade do betatildeo absorccedilatildeo por imersatildeo (3) absorccedilatildeo por
capilaridade (5) e permeabilidade (5)
127 Tiago Pais Boto
-Anaacutelise petograacutefica mineraloacutegica e microestrutural com vista a avaliar a estrutura
interna do betatildeo e eventuais reaccedilotildees quiacutemicas expansivas do betatildeo (3 provetes)
f Ensaio de escleroacutemetros (83) para avaliar a homogeneidade do betatildeo e a sua dureza
superficial Ensaios de avaliaccedilatildeo do grau e estado de corrosatildeo das armaduras
envolvendo Mediccedilatildeo do potencial eleacutetrico (6 malhas)
g Mediccedilatildeo da resistividade do betatildeo (6 zonas)
h Mediccedilatildeo da resistecircncia de polarizaccedilatildeo para avaliar a velocidade da corrosatildeo em μmano
(5 locais)
i Ensaios de traccedilatildeo de varotildees de accedilo (6 provetes)
j Avaliaccedilatildeo das caracteriacutesticas dinacircmicas da Ponte
Figura 6-20 Localizaccedilatildeo das zonas ensaiadas (APPLETON J et al 2002)
O estado de deterioraccedilatildeo da Ponte em funccedilatildeo das inspeccedilotildees e ensaios concluiu-se que
- A profundidade de carbonataccedilatildeo eacute apenas de 5 mm
- A penetraccedilatildeo de cloretos eacute muito pequena em geral com exceccedilatildeo das zonas onde se verificam
deficiecircncias de betonagem onde a contaminaccedilatildeo por cloretos atinge 008 do peso do betatildeo a
uma profundidade de 250 cm De referir que um valor de referecircncia do teor criacutetico em cloretos
valor a partir do qual as armaduras satildeo despassivadas eacute de 005
-A corrosatildeo de armaduras associada agrave carbonataccedilatildeo do betatildeo soacute ocorre em locais onde o
recobrimento for muito pequeno (inferior a 610 mm) e a corrosatildeo de armaduras associada agrave
penetraccedilatildeo de cloretos se estaacute a desenvolver na Ponte constituindo o principal mecanismo de
deterioraccedilatildeo o qual eacute jaacute especialmente gravoso nas zonas onde as deficiecircncias de betonagem
conduziram a uma qualidade inferior para o betatildeo
-Os ensaios de resistecircncia agrave compressatildeo conduziram a valores de 5260 a 7850 MPa Os ensaios
de avaliaccedilatildeo da qualidade do betatildeo revelaram que a composiccedilatildeo adotada era muito boa
-A realizaccedilatildeo da anaacutelise petrograacutefica revelou uma pasta de cimento muito compacta e a
inexistecircncia de reaccedilotildees expansivas no betatildeo e permitiu identificar a natureza dos inertes
-Apesar de ter sido utilizado na Ponte da Arraacutebida um betatildeo de alta qualidade e das superfiacutecies
do betatildeo terem sido protegidos por pintura a Ponte apresenta apoacutes 35 anos de serviccedilo uma
128
deterioraccedilatildeo significativa devida agrave corrosatildeo de armaduras associada agrave penetraccedilatildeo de cloretos
nas zonas onde ocorrem deficiecircncias de betonagem (APPLETON J et al 2002)
Intervenccedilatildeo realizada
Realizou-se uma proteccedilatildeo superficial geral da obra com tinta acriacutelica de base aquosa de
espessuras compreendidas entre 180 μm e 250 μm
Realizou-se um sistema de proteccedilatildeo diferenciado reforccedilado nas zonas de deficiecircncias de
betonagem (juntas de construccedilatildeo e zonas de deficiente compactaccedilatildeo) e com uma espessura
superior na zona da Ponte em relaccedilatildeo agrave aos viadutos
As zonas em que as armaduras estatildeo expostas e as zonas em que o betatildeo estaacute delaminado foi
reparado o local com substituiccedilatildeo do betatildeo e com novas argamassas de base cimentiacutecia
repassivando assim as armaduras Os pilares sobre os arcos junto ao fecho nas zonas
fendilhadas e delaminadas e aplicou-se uma junta com selante deformaacutevel por forma a permitir
a rotaccedilatildeo das secccedilotildees de topo e base dos pilares
A reabilitaccedilatildeo geral contempla ainda a reformulaccedilatildeo do sistema do pavimento do tabuleiro
incluindo a sua impermeabilizaccedilatildeo a reformulaccedilatildeo do sistema de drenagem e a substituiccedilatildeo das
juntas de dilataccedilatildeo A intervenccedilatildeo inclui ainda a instalaccedilatildeo de um sistema de monitorizaccedilatildeo
especialmente focado na observaccedilatildeo do processo de deterioraccedilatildeo que conduz agrave corrosatildeo de
armaduras pelo que foram instaladas ceacutelulas de corrosatildeo nas zonas atualmente satildes e nas zonas
sujeitas a reparaccedilatildeo local em especial na estrutura do tabuleiro
Figura 6-21 Corrosatildeo das armaduras (APPLETON J et al 2002)
Ficha teacutecnica da obra e estado atual
129 Tiago Pais Boto
A intervenccedilatildeo foi realizada em 2002 e ficou a cargo do empreiteiro Teixeira Duarte Teve um
custo de 4524000euro sendo que deste valor 964200euro corresponderam agrave pintura geral e 359700euro
agrave reparaccedilatildeo Foram reparados 3650 m2 de aacuterea deteriorada e 150 m de fendas O sistema de
protecccedilatildeo foi aplicado em 65000 m2
130
7 CONCLUSOtildeES E DESENVOLVIMENTOS FUTUROS
71 CONCLUSOtildeES
Ao longo desta dissertaccedilatildeo foram abordadas as vaacuterias etapas constituintes num projeto
de reparaccedilatildeo e reforccedilo em estruturas de betatildeo armado Descreveram-se as principais teacutecnicas
de reforccedilo estrutural dando especial atenccedilatildeo agrave sua aplicaccedilatildeo nalguns elementos estruturais
nomeadamente vigas e pilares Sendo que este trabalho padece de componente pratica eou
laboratorial tentou-se sistematizar o complexo processo de um projeto deste acircmbito de modo
a que a presente dissertaccedilatildeo possa servir de complemento bibliograacutefico ao projetista
Foram referenciadas as normas e regulamentos mais importantes e descreveram-se os
principais ensaios in situ e laboratoriais usados para caracterizar e avaliar o estado da estrutura
Em seguida expuseram-se as patologias e os mecanismos de deterioraccedilatildeo mecacircnicos fiacutesicos e
quiacutemicos mais recorrentes nas estruturas de betatildeo armado Refere-se ainda a metodologia geral
de intervenccedilatildeo a seguir assim como os principais aspetos teacutecnicos a considerar neste tipo de
intervenccedilatildeo nomeadamente mecanismos de transferecircncia de tensotildees
De um modo geral no penuacuteltimo capiacutetulo descreveu-se as principais teacutecnicas de reforccedilo
salientando-se o reforccedilo atraveacutes de materiais compoacutesitos empregues atualmente tais como os
CFRP que possibilitam acreacutescimos elevados na capacidade resistente Realccedilou-se este tipo de
reforccedilo tambeacutem por apresentar um baixo impacto arquitetoacutenico e ser faacutecil aplicaccedilatildeo embora
exija matildeo-de-obra especializada
No uacuteltimo capitulo como jaacute referido anteriormente a ausecircncia de componente praacutetica
nesta dissertaccedilatildeo foram expostos quatro casos praacuteticos de reparaccedilatildeo e reforccedilo em estruturas de
betatildeo armado localizadas em Portugal
Por fim com base no ACI 440 e ACI 318 foram abordadas consideraccedilotildees gerais de
dimensionamento de reforccedilo agrave flexatildeo e ao corte com recurso a FRP (apresentadas no anexo)
Assim torna-se visiacutevel que um estudo criterioso da estrutura existente em conjunto com
o conhecimento dos materiais e teacutecnicas de reforccedilo pode conduzir a intervenccedilotildees viaacuteveis
economicamente e com pouco impacto na estrutura intervencionada Podendo concluir que a
reparaccedilatildeo e reforccedilo de estruturas de betatildeo armado eacute atualmente uma ciecircncia dominada com
apoio normativo e teacutecnicas bastante evoluiacutedas bastante completo comprovado com obras
realizadas de grande sucesso
72 DESENVOLVIMENTOS FUTUROS
Os desenvolvimentos que se consideram mais importantes a realizar no acircmbito desta temaacutetica
satildeo os seguintes
Recolha de novas teacutecnicas de reparaccedilatildeo e reforccedilo agrave medida que sejam realizados novos
trabalhos de investigaccedilatildeo
Elaboraccedilatildeo de um caso praacutetico de reforccedilo numa estrutura real usando por exemplo o
reforccedilo com recurso a FRP e seguindo a metodologia do ACI 440 e ACI 318
131 Tiago Pais Boto
Elaboraccedilatildeo de um manual de dimensionamento para as diversas teacutecnicas aqui
abordadas
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Anexo 1
8 Consideraccedilotildees gerais de reforccedilo com FRP agrave flexatildeo e corte em
seccedilotildees retangulares de acordo com ACI 440 e ACI 318
De modo a que a estrutura apresente uma reserva de resistecircncia quando solicitada por
a accedilatildeo do fogo o ACI recomenda que a estrutura anteriormente ao reforccedilo resista a duas
condiccedilotildees A primeira garante a resistecircncia a pelo menos 120 das accedilotildees permanentes e a 85
das sobrecargas A segunda condiccedilatildeo prende-se com a verificaccedilatildeo da capacidade resistente
tendo em conta a diminuiccedilatildeo das propriedades dos materiais apoacutes sujeitos ao fogo
(empty119877119899) 119890119909119894119904119905119890119899119905119890 ge (12119882119860119875 + 085119882119878119900119887) 119899119900119907119900 (81)
(119877119899120579) 119890119909119894119904119905119890119899119905119890 ge 119882119860119875 +119882119878119900119887 (82)
empty= Coeficiente de ductilidade
119877119899= Resistecircncia nominal de um elemento estrutural
119877119899120579= Resistecircncia nominal de um elemento estrutural submetido a temperaturas elevadas
119882119860119875= Accedilotildees permanentes
119882119878119900119887= Accedilotildees da sobrecarga
empty =
090 119904119890 120576119904 ge 0005
065 +025(120576119904minus120576119904119910)
0005minus120576119904119910 119904119890 120576119904119910 lt 120576119904 lt 0005
065 119904119890 120576119904 le 120576119904119910
(83)
Os elementos de reforccedilo FRP indicados nos documentos teacutecnicos dos fabricantes natildeo
satildeo afetados por nenhum coeficiente de minoraccedilatildeo devido aacute exposiccedilatildeo ambiental desta maneira
o ACI 440 recomenda que os alores de resistecircncia agrave traccedilatildeo e da extensatildeo uacuteltima sejam
corregidos por o coeficiente ambiental 119862119864
ƒ119891119906 = 119862119864 times ƒ119891119906lowast (84)
120576119891119906 = 119862119864 times 120576119891119906lowast (85)
ƒ119891119906=Resistecircncia uacuteltima de caacutelculo do FRP
142
ƒ119891119906lowast =Resistecircncia uacuteltima do FRP segundo o fabricante
119862119864=Coeficiente de reduccedilatildeo da accedilatildeo do meio ambiente
120576119891119906= Extensatildeo uacuteltima de caacutelculo do FRP
120576119891119906lowast =Extensatildeo uacuteltima do FRP segundo o fabricante
Tabela 8-1Valores de coeficiente de minoraccedilatildeo 119862119864
Condiccedilotildees de Exposiccedilatildeo Tipo de Fibra Coeficiente de reduccedilatildeo 119862119864
Interior Carbono 095
Vidro 075
Aramida 085
Exterior (pontes docas parques de estacionamento etc)
Carbono 085
Vidro 065
Aramida 075
Ambientes agressivos (ETARs industrias quiacutemicas etc)
Carbono 085
Vidro 050
Aramida 070
Devido aos materiais FRP apresentarem um comportamento linear elaacutestico antes da
rotura e admitindo que natildeo eacute afetado pela exposiccedilatildeo ambiental entatildeo o moacutedulo de elasticidade
pode ser determinado a partir da expressatildeo de Hooke
119864ƒ = ƒ119891119906 divide 120576119891119906 (86)
119864ƒ= Moacutedulo de elasticidade do FRP
ƒ119891119906= Resistecircncia uacuteltima de caacutelculo do FRP
120576119891119906= Extensatildeo uacuteltima de caacutelculo do FRP
143 Tiago Pais Boto
81 Reforccedilo agrave flexatildeo
811 Modos de ruina
Em elementos de betatildeo armado reforccedilado por FRPs a capacidade resistente agrave flexatildeo
estaacute intrinsecamente ligada aos modos de ruina os principais satildeo
Esmagamento do betatildeo comprimido ante da cedecircncia das armaduras de traccedilatildeo
Antes da rotura do FRP a armadura de traccedilatildeo entra em cedecircncia
Cedecircncia da armadura de traccedilatildeo seguindo-se o esmagamento do betatildeo de
compressatildeo
Destacamento do betatildeo de recobrimento devido a esta ser uma zona mais fraacutegil
devido aacute presenccedila de maior nuacutemero de vazios na interface betatildeoarmadura
Descolamento do FRP
Quando a extensatildeo na fibra de FRP atinge o valor de 3 (120576119888 = 120576119888119906=0003) considera-
se que se daacute o esmagamento do betatildeo A rotura do FRP acontece quando a extensatildeo for igual
ao valor de caacutelculo da extensatildeo uacuteltima de rotura (120576119891 = 120576119891119906)
Sendo que as tensotildees instaladas no FRP satildeo transferidas para o betatildeo de recobrimento
das armaduras introduzindo um acreacutescimo de tensotildees de corte e traccedilatildeo a extensatildeo maacutexima do
FRP eacute limitada atraveacutes da expressatildeo seguinte
120576119891119889 = 041radic119891119888
119899119864119891119905119891le 09 120576119891119906 (87)
120576119891119889 = Valor de caacutelculo da extensatildeo de rotura do FRP
119891119888 = Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
n = numero de camadas de FRP
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
119905119891 = Espessura de cada camada de FRP
120576119891119906 = Extensatildeo uacuteltima de caacutelculo do FRP
812 Hipoacuteteses baacutesicas do dimensionamento
De acordo com o ACI 440 as hipoacuteteses baacutesicas do dimensionamento satildeo consideradas
as seguintes suposiccedilotildees
Os caacutelculos de conceccedilatildeo do reforccedilo satildeo baseados nas propriedades dos materiais
existentes e nas disposiccedilotildees das armaduras
144
As extensotildees nas armaduras e no betatildeo satildeo diretamente proporcionais agraves
respetivas distacircncias do eixo neutro Uma seccedilatildeo plana antes da aplicaccedilatildeo do
carregamento devera permanecer plana apoacutes o carregamento (modelo de viga de
Euler-Bernoulli despreza-se a deformabilidade por corte)
A deformaccedilatildeo por corte na camada adesiva eacute desprezada devida a espessura
muito reduzida
A extensatildeo maacutexima de compressatildeo no betatildeo eacute de 0003
A resistecircncia agrave traccedilatildeo do betatildeo eacute desprezada
O FRP eacute caracterizado por um comportamento linear e elaacutestico tensatildeo-extensatildeo
ateacute agrave rotura
O accedilo assume um diagrama tensatildeoextensatildeo linear-elaacutestico ateacute agrave cedecircncia
seguido de um comportamento perfeitamente plaacutestico
Embora algumas das suposiccedilotildees possam natildeo refletir o verdadeiro comportamento do
FRP agrave flexatildeo tornam-se necessaacuterias para a introduccedilatildeo de dados computacionais Por exemplo
natildeo eacute considerado a deformaccedilatildeo por corte que ocorre na camada adesiva fazendo com que
ocorra um deslizamento relativo entre o FRP e o substrato
813 Criteacuterio de seguranccedila da resistecircncia agrave flexatildeo
O criteacuterio de seguranccedila da resistecircncia aacute flexatildeo deve ser verificado comparando o
momento fletor resistente de caacutelculo afetado por um coeficiente de reduccedilatildeo de ductilidade empty
descrito anteriormente e do momento fletor solicitante da combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel
empty119872119899 ge 119872119906 (88)
empty=Coeficiente de ductilidade
119872119899=Momento fletor resistente de caacutelculo
119872119906=Momento fletor solicitante da combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel Nmm
814 Niacutevel de extensatildeo no FRP
O maacuteximo de extensatildeo possiacutevel no FRP designada por extensatildeo efetiva 120576119891119890 acontece
quando
Ocorre o esmagamento do betatildeo de compressatildeo
Alcance do valor da extensatildeo de rotura do FRP
145 Tiago Pais Boto
Ocorrecircncia do descolamento do FRP
Entatildeo a extensatildeo efetiva pode ser calculada atraveacutes da seguinte expressatildeo
120576119891119890 = 120576119888119906 (119889119891minus119888
119888) minus 120576119887119894 le 120576119891119889 times 119896119898 (89)
Em que
119896119898 =
1
60120576119891119889(1 minus
119899119864119891119905119891
360000) le 090 119904119890 119899119864119891119905119891 le 180000
1
60120576119891119889(90000
119899119864119891119905119891) le 09 119904119890 119899119864119891119905119891 ge 180000
[119873119898119898] (810)
Onde
120576119891119890 = Extensatildeo efetiva do FRP
120576119888119906 = Extensatildeo maacutexima admitida no betatildeo comprimido
119889119891 = Distacircncia da face mais comprimida do betatildeo ao centro geomeacutetrico do FRP
c = Distancia da fibra mais comprimida ao eixo neutro
120576119887119894= Extensatildeo do betatildeo no substrato (betatildeo de recobrimento) no momento de instalaccedilatildeo do FRP
120576119891119889= Valor de caacutelculo da extensatildeo de rotura do FRP
n = Numero de camadas de FRP
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
119905119891 = Espessura de cada camada de FRP
815 Niacutevel de tensatildeo no FRP
A tensatildeo maacutexima que o FRP pode suportar antes da rotura da estrutura por flexatildeo pode
ser calculada admitindo um comportamento elaacutestico para o FRP atraveacutes da expressatildeo seguinte
119891119891119890 = 119864119891120576119891119890 (811)
Onde
119891119891119890=Tensatildeo efetiva no FRP niacutevel alcanccedilado na rotura da seccedilatildeo
119864119891=Modulo de elasticidade do FRP
120576119891119890=Extensatildeo efetiva no FRP niacutevel alcanccedilado na rotura da seccedilatildeo
146
816 Fator de reduccedilatildeo de ductilidade
Tendo em conta que a ductilidade de uma viga reforccedilada com FRP eacute inferior ao sistema original
desta maneira eacute importante verificar o niacutevel de deformaccedilatildeo das armaduras no estado limite
uacuteltimo apoacutes o esmagamento do betatildeo e descolamento do FRP de forma a manter a ductilidade
em niacuteveis aceitaacuteveis Este paracircmetro empty seraacute um fator de reduccedilatildeo do momento resistente
Figura 8-1 Fator de reduccedilatildeo do momento resistente em funccedilatildeo da extensatildeo do accedilo (adaptado
por Joaquim barros et al)
817 Estados limites de serviccedilo
Para se poderem evitar ou prevenir deformaccedilotildees plaacutesticas excessivas estas devem ser
limitadas em elementos de betatildeo armado reforccedilados com FRP para os estados limites de
utilizaccedilatildeo especialmente para elementos submetidos a cargas ciacuteclicas (El-Tawil et al 2001)
Desta forma a tensatildeo nas armaduras deve ser limitada a 80 e a tensatildeo de compressatildeo no betatildeo
limitada a 45 exemplificado nas expressotildees seguintes
119891119904119904 le 08 119891119904119910 (812)
119891119888119904 le 045119891119888 (813)
Onde
119891119904119904 = Tensatildeo para o accedilo natildeo preacute-esforccedilado para estados limites de utilizaccedilatildeo
119891119904119910 = Tensatildeo de cedecircncia para o accedilo natildeo preacute-esforccedilado
119891119888119904 = Resistecircncia de compressatildeo do betatildeo para estados limites de utilizaccedilatildeo
119891119888 = Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
147 Tiago Pais Boto
De acordo com Yamaguchi et al (1997) os autores observaram que existe uma relaccedilatildeo
linear entre a resistecircncia e as accedilotildees de longa duraccedilatildeo e o logaritmo do tempo de permanecircncia
do carregamento Chegaram agrave conclusatildeo que depois de aproximadamente 50 anos a resistecircncia
inicial do GFRP reduz em cerca de 30 a resitencia inicial do AFRP apresenta uma reduccedilatildeo
de cerca de 47 e a resistecircncia do CFRP tem uma perda de resistecircncia de aproximadamente
91 De acordo com Malvar (1998) os valores encontrados foram semelhantes
Desta maneira para se evitar a rotura dos sistemas reforccedilados com FRPs devido a accedilotildees
de longa duraccedilatildeo os valores da tensatildeo no FRP 119891119891119904 podem ser obtido segundo uma anaacutelise
elaacutestica e aplicando o momento que resulta das accedilotildees quase permanentes e das accedilotildees ciacuteclicas
Assim os valores das tensotildees para os sistemas GFRP AFRP e CFRP devem ficar limitados aos
valores indicados na tabela seguinte
Tabela 8-2 Limite de tensatildeo no FRP para carregamentos de longa duraccedilatildeo e accedilotildees ciacuteclicas
Tipo de Fibra do sistema FRP GFRP AFRP CFRP
020 119891119891119906 03 119891119891119906 055 119891119891119906
Onde
119891119891119906= Resistecircncia uacuteltima de caacutelculo do FRP
Os valores indicados na tabela satildeo resultado da aplicaccedilatildeo de um fator de seguranccedila de
06 aos valores dos fatores redutores de 03 047 e 091 para as fibras GFRP AFRP e CFRP
respetivamente
818 Aplicaccedilatildeo a seccedilotildees retangulares
Em aplicaccedilotildees de reforccedilo em seccedilotildees retangulares a resistecircncia agrave flexatildeo pode ser
determinada considerando a compatibilidade de deformaccedilotildees e o equiliacutebrio das forccedilas internas
atraveacutes do diagrama paraacutebola-retacircngulo
148
Figura 8-2Distribuiccedilatildeo de extensotildees e de tensotildees na verificaccedilatildeo aos estados limites uacuteltimos
(nas equaccedilotildees h foi substituiacutedo por 119889119891) (adaptado por Joaquim barros et al)
A distribuiccedilatildeo de extensotildees e de tensotildees representadas na figura anterior o momento
fletor resistente da secccedilatildeo na verificaccedilatildeo aos estados limite uacuteltimo pode ser calculado por
intermeacutedio da equaccedilatildeo seguinte
119872119899 = 119860119904119891119904 (119889119904 minus1205731119888
2) + 120595119891119860119891119891119891119890 (119889119891 minus
1205731119888
2) (814)
Onde
119872119899 = Momento fletor resistente da secccedilatildeo
119860119904 = Aacuterea da armadura convencional de traccedilatildeo
119891119904 = Tensatildeo de traccedilatildeo no accedilo
119889119904= Distancia entre a fibra do betatildeo mais comprimida e o centro geomeacutetrico da armadura de
traccedilatildeo
1205731 = Factor de transformaccedilatildeo do diagrama de tensotildees podendo assumir-se 08
c = Distancia da fibra de betatildeo mais comprimida ao eixo neutro
120595119891 =Coeficiente de minoraccedilatildeo da resistecircncia do FRP na flexatildeo pode assumir-se 085
119860119891= Aacuterea de FRP
119891119891119890 =Tensatildeo de traccedilatildeo efetiva no FRP
119889119891 = Altura total do elemento de betatildeo armado
149 Tiago Pais Boto
Por compatibilizaccedilatildeo de extensotildees e jaacute conhecendo a extensatildeo efetiva do FRP 120576119891119890 a
extensatildeo existente na camada de recobrimento logo apoacutes a aplicaccedilatildeo de reforccedilo 120576119887119894 e a posiccedilatildeo
do eixo neutro c podemos calcular a extensatildeo nas armaduras 120576119904 atraveacutes da expressatildeo
120576119904 = (120576119891119890 + 120576119887119894) (119889119904minus119888
119889119891minus119888) (815)
Onde
120576119904 = Niacutevel de extensatildeo nas armaduras
120576119891119890 = Extensatildeo efetiva no FRP niacutevel alcanccedilado na rotura da seccedilatildeo
120576119887119894 = Extensatildeo do betatildeo no substrato (betatildeo de recobrimento) no momento de instalaccedilatildeo do
FRP
119889119904 = Distancia entre a fibra do betatildeo armado mais comprimida e o centro geomeacutetrico da
armadura de traccedilatildeo
119889119891 = Altura total do elemento de betatildeo armado
c = Distancia da fibra de betatildeo mais comprimida ao eixo neutro
Conhecidas as extensotildees de todos os materiais que compotildees a seccedilatildeo e considerando-se
o comportamento linear-elaacutestico ateacute agrave cedecircncia seguido do comportamento perfeitamente
plaacutestico No caso do FRP como tambeacutem jaacute foi dito considera-se um comportamento linear e
elaacutestico Desta forma pode-se obter a correspondente tensatildeo atraveacutes das expressotildees
119891119904 = 119864119904120576119904 119904119890 120576119904 lt 120576119904119910 (816)
119891119904 = 119891119904119910 119904119890 120576119904 ge 120576119904119910 (817)
119891119891119890 = 119864119891120576119891 119904119890 120576119891 le 120576119891119889 (818)
119891119891119890 = 0 119904119890 120576119891 gt 120576119891119889 (819)
Onde
119891119904 =Tensatildeo nas armaduras
119864119904 = Moacutedulo de elasticidade do accedilo
120576119904 = Niacutevel de extensatildeo nas armaduras
150
120576119904119910 =Extensatildeo nas armaduras correspondente aacute tensatildeo de cedecircncia
119891119904119910 = Tensatildeo de cedecircncia para o accedilo natildeo preacute-esforccedilado
119891119891119890 = Tensatildeo de traccedilatildeo efetiva no FRP
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
120576119891 = Extensatildeo no FRP
120576119891119889 =Valor de caacutelculo da extensatildeo de descolamento do FRP ao substrato
Para o caacutelculo do equiliacutebrio interno de forccedilas se a equaccedilatildeo seguinte for satisfeita com a
verificaccedilatildeo da posiccedilatildeo do eixo neutro Os paracircmetros 1205721 e 1205731 de acordo com ACI 318-05 seccedilatildeo
10273 estatildeo associados agrave equivalecircncia do diagrama paraboacutelico das distribuiccedilatildeo de tensotildees no
betatildeo comprimido para o diagrama retangular e consideraccedilatildeo da linearidade fiacutesica dos
materiais Para 1205741 e 1205731 recomenda-se os valores de 085 e 08 respetivamente se a rotura do
sistema ocorrer por delaminaccedilatildeo ou descolamento do FRP segundo o ACI o diagrama
retangular garante resultados bastantes precisos
119888 =119860119904 119891119904+119860119891 119891119891119890
1205741 119891119888 1205731 119887119896 (820)
Onde
c = Distancia da fibra de betatildeo mais comprimida ao eixo neutro
119860119904 =Aacuterea das armaduras
119891119904 = Tensatildeo nas armaduras
119860119891 =Aacuterea de FRP
119891119891119890 = Tensatildeo de traccedilatildeo efetiva no FRP
1205741 e 1205731= Multiplicador de 119891119888 para determinar a tensatildeo equivalente do betatildeo agrave compressatildeo
119891119888 =Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
119887119896 =Largura da seccedilatildeo retangular de betatildeo
819 Tensatildeo no accedilo para estados limites de utilizaccedilatildeo
Assumindo o betatildeo fendilhado podemos calcular a tensatildeo no accedilo da secccedilatildeo reforccedilada
119891119904119904 e a posiccedilatildeo do eixo neutro para as cargas de serviccedilo kd atraveacutes do conceito de
homogeneizaccedilatildeo dos materiais
151 Tiago Pais Boto
119891119904119904 =[119872119904+ 120576119887119894 119860119891119864119891(119889119891minus
1198961198891199043)](119889119904minus119896119889119904)119864119904
119860119904119864119904(119889119904minus1198961198891199043)(119889119904minus119896119889119904)+119860119891119864119891(119889119891minus
1198961198891199043)(119889119891minus119896119889119904)
(821)
Em que
119896 = radic(120588119904119864119904
119864119888+ 120588119891
119864119891
119864119888)2
+ 2(120588119904119864119904
119864119888+ 120588119891
119864119891
119864119888(119889119891
119889119904)) minus (120588119904
119864119904
119864119888+ 120588119891
119864119891
119864119888) (822)
Onde
119891119904119904 = Tensatildeo nas armaduras para as cargas de serviccedilo
119872119904 =Momento no momento elaacutestico do elemento
120576119887119894 = Extensatildeo do betatildeo no substrato (betatildeo de recobrimento) no momento de instalaccedilatildeo do
FRP
119860119891 = Aacuterea de FRP
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
119889119891 = Altura total do elemento de betatildeo armado
119896 = Razatildeo entre a profundidade do eixo neutro e a profundidade medida no mesmo lado do eixo
neutro
119889119904 = Distancia entre a fibra mais comprimida do betatildeo armado e o centro geomeacutetrico da
armadura de traccedilatildeo
119864119904 = Moacutedulo de elasticidade do accedilo
119860119904 = Aacuterea das armaduras
120588119904 = Percentagem de reforccedilo da armadura convencional
119864119888 = Moacutedulo de elasticidade do betatildeo
120588119891 = Percentagem de reforccedilo de FRP
152
Figura 8-3 Distribuiccedilatildeo de tensotildees e extensotildees na verificaccedilatildeo dos estados limites de
utilizaccedilatildeo (adaptado por Joaquim barros et al)
8110 Tensatildeo no FRP para estados limites de utilizaccedilatildeo
Devido agrave atuaccedilatildeo de cargas de longa duraccedilatildeo e fadiga deve-se limitar a tensatildeo existente
no FRP atraveacutes da expressatildeo seguinte considerando-se as cargas quase permanentes e
comparar aos limites da tabela 16 recomendados pelo ACI
119891119891119904 = 119891119904119904 (119864119891
119864119904)119889119891minus119896119889119904
119889119904minus119896119889119904minus 120576119887119894119864119891 (823)
Onde
119891119891119904 = Tensatildeo no FRP causado pelo momento no regime elaacutestico do elemento de betatildeo armado
119891119904119904 = Tensatildeo nas armaduras para as cargas de serviccedilo
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
119864119904 = Moacutedulo de elasticidade das armaduras
119889119891 = Altura total do elemento de betatildeo armado
k = Razatildeo entre a profundidade do eixo neutro e a profundidade medida no mesmo lado do eixo
neutro
119889119904 = Distancia entre a fibra mais comprimida do betatildeo armado e o centro geomeacutetrico da
armadura de traccedilatildeo
120576119887119894 = Extensatildeo do betatildeo no substrato (betatildeo de recobrimento) no momento de instalaccedilatildeo do
FRP
153 Tiago Pais Boto
8111 Fluxograma para verificaccedilatildeo da capacidade resistente da seccedilatildeo reforccedilada agrave flexatildeo
De acordo com ACI 440 para a verificaccedilatildeo dos estados limites uacuteltimos a resistecircncia agrave
flexatildeo pode ser obtida seguindo o fluxograma indicado na figura seguinte Mas sendo que o
valor de 120576119891119889 diminui com a rigidez do sistema de reforccedilo na situaccedilatildeo em que a extensatildeo do
FRP for superior egrave extensatildeo efetiva torna-se necessaacuterio usar mais fibras de FRP no entanto no
contexto da rigidez e do valor econoacutemico eacute preferiacutevel aumentar a largura das camadas de FRP
do que aplicar mais camadas de FRP
154
Figura 8-4Diagrama para verificaccedilatildeo aos ELU em reforccedilo de seccedilotildees em betatildeo armado com
FRP (adaptado de Joaquim barros et al)
Determinar a extensatildeo inicial
Determinar a rigidez
Determinar o paracircmetro
Impor ruiacutena por esmagamento do betatildeo ( = )e =
Calcular a posiccedilatildeo da linha neutra c
Calcular o estado de extensatildeo no accedilo
lt
Calcular o estado de tensatildeo no accedilo
Tensatildeo no accedilo =
Calcular a tensatildeo efetiva no reforccedilo
Com a meacutedia dos valores de c calcula-se a nova
extensatildeo no reforccedilo
Obter a meacutedia dos dois valores de c Verificaccedilatildeo de equilibrio calcular a
posiccedilatildeo da linha neutra c
lt lt
Alterar a aacuterea do FRP de
Verificaccedilatildeo de dectilidade da seccedilatildeo calcular fAtor de reduccedilatildeo φ
Calcular o momento resistente
Criteacuterio de seguranccedila ao ELU
eacute verificado
Fim
Fornecer as caracteristicas geomeacutetricas da seccedilatildeo e
propriedades mecanicas dos
NAtildeONAtildeO
NAtildeO
SIM
SIM
SIM
155 Tiago Pais Boto
82 Reforccedilo ao esforccedilo transverso de uma viga ou pilar de betatildeo armado
821 Configuraccedilotildees geomeacutetricas de reforccedilo
Existem essencialmente trecircs tipos de revestimento de FRP usados para aumentar a
resistecircncia ao corte de uma viga de betatildeo armado ou pilar
Das trecircs hipoacuteteses a mais eficiente eacute total envolvimento da seccedilatildeo ilustrado na figura seguinte
a) Total envolvimento da seccedilatildeo
b) Em forma de U
c) Colagem em duas faces
Figura 8-5Configuraccedilotildees geomeacutetricas do reforccedilo ao corte com FRP (ACI 4402R-08)
822 Resistecircncia Nominal de corte
De acordo com o ACI 318-05 o valor da resistecircncia nominal de corte deve ser
multiplicado por um fator de reduccedilatildeo ϕ=085
ϕ119881119899 ge 119881119906 (824)
O valor nominal da resistecircncia ao corte tambeacutem pode ser calculado fazendo o
somatoacuterio da contribuiccedilatildeo da armadura resistente ao corte da contribuiccedilatildeo do betatildeo e do
sistema FRP afetado de um coeficiente de minoraccedilatildeo 120595119891 dependente da configuraccedilatildeo de
reforccedilo
Φ119881119899=ϕ(119881119888 + 119881119904 + 120595119891119881119891) (825)
Onde
119881119899 =Valor nominal da resistecircncia ao corte
119881119906 = Valor resistente ao corte requerido
156
119881119888 = Contribuiccedilatildeo do betatildeo para a resistecircncia ao corte de uma seccedilatildeo de betatildeo
119881119904 = Contribuiccedilatildeo das armaduras para a resistecircncia ao corte de uma seccedilatildeo de betatildeo
120595119891 = Coeficiente de minoraccedilatildeo dependente da configuraccedilatildeo de reforccedilo
Figura 8-6Valores correspondentes ao coeficiente 120595119891 (adaptaccedilatildeo de Joaquim barros et al)
823 Valor de caacutelculo da contribuiccedilatildeo do FRP
De acordo com ACI 440 o valor da contribuiccedilatildeo do FRP para aumentar a resistecircncia ao
esforccedilo transverso de uma viga de betatildeo armado eacute calculado com a expressatildeo seguinte
(Joaquim barros et al)
119881119891119889 = ϕ times 120595119891119860119891119907times119891119891119890times(sin120573+cos120573)times119889119891119907
119904119891 (826)
Em que
119860119891119907 = 2 times 119899119891 times 119905119891 times 119908119891 (827)
Onde
119881119891119889 = Valor de caacutelculo da contribuiccedilatildeo do FRP para contribuiccedilatildeo ao corte
ϕ = Fator de reduccedilatildeo de resistecircncia ACI 318-05 (empty = 085)
120595119891 =Coeficiente de minoraccedilatildeo dependente da configuraccedilatildeo de reforccedilo
119860119891119907 = Aacuterea de reforccedilo de FRP ao corte
119891119891119890 = Tensatildeo efetiva do FRP
120573 = Orientaccedilatildeo das fibras de FRP
119889119891119907= Altura uacutetil do reforccedilo de FRP
119904119891 = Espaccedilamento do FRP na direccedilatildeo do eixo da viga
157 Tiago Pais Boto
119899119891 = Nuacutemero de camadas de FRP
119905119891 = Espessura por camada de FRP
119908119891 =Largura por unidade de FRP
Figura 8-7Identificaccedilatildeo dos paracircmetros intervenientes na formulaccedilatildeo do reforccedilo com FRP
(ACI 4402R)
824 Tensatildeo efetiva do FRP
119891119891119890 = 120576119891119890 times 119864119891 (828)
Onde
119891119891119890 = Tensatildeo efetiva do FRP
120576119891119890 = Extensatildeo efetiva do FRP (extensatildeo do FRP na rotura da seccedilatildeo de betatildeo armado)
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
825 Extensatildeo efetiva para configuraccedilatildeo de envolvimento total da seccedilatildeo com FRP
De acordo com o ACI 440 observou-se que em reforccedilo de vigas ou pilares com
envolvimento total da seccedilatildeo ocorria uma perda de ligaccedilatildeo nos agregados do betatildeo onde o niacutevel
de extensatildeo era maior desta maneira o niacutevel de extensatildeo efetiva 120576119891119890 deveraacute ser limitada a
120576119891119890 = 0004 le 075 times 120576119891119906 (829)
Onde
120576119891119890 = Extensatildeo efetiva do FRP (extensatildeo do FRP na rotura da seccedilatildeo de betatildeo armado)
120576119891119906 = Valor de caacutelculo da extensatildeo de rotura do FRP
158
826 Extensatildeo efetiva para configuraccedilatildeo de envolvimento da seccedilatildeo com FRP em forma de U
e nas duas faces
Nestes dois casos de envolvimento da seccedilatildeo de betatildeo com FRP de acordo com o ACI
440 Triantafillou em 1998 observou que antes da perda de ligaccedilatildeo dos agregados ocorreu a
delaminaccedilatildeo do betatildeo desta forma analisaram-se as tensotildees de aderecircncia permitindo chegar a
um coeficiente de reduccedilatildeo aplicaacutevel ao corte 119896119907 de forma a viabilizar estas duas configuraccedilotildees
de envolvimento da seccedilatildeo com FRP
120576119891119890 = 119896119907 times 120576119891119890 le 0004 (830)
Em que
119896119907 =1198961times1198962times119871119890
11900times120576119891119906le 075 (831)
1198961 = (119891119888
27)23frasl
(832)
1198962 =
119889119891119907minus119871119890
119889119891119907 119877119890119891119900119903ccedil119900 119890119898 119891119900119903119898119886 119889119890 119880
119889119891119907minus2times119871119890
119889119891119907 119877119890119891119900119903ccedil119900 119886119901119897119894119888119886119889119900 119899119886119904 119891119886119888119890119904 119897119886119905119890119903119886119894119904
(833)
119871119890 =23300
(119899119891times119905119891times119864119891)058 (834)
Onde
120576119891119890 = Extensatildeo efetiva do FRP (extensatildeo do FRP na rotura da seccedilatildeo de betatildeo armado)
119896119907 =Coeficiente de reduccedilatildeo de aderecircncia
1198961 =Coeficiente que tem em conta a resistecircncia do betatildeo
1198962 =Fator que tem em conta a configuraccedilatildeo do reforccedilo
119871119890 =Comprimento de colagem efetivo do FRP
120576119891119906 = Valor de caacutelculo da extensatildeo de rotura do FRP
119891119888 = Valor caracteriacutestico da resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
159 Tiago Pais Boto
119889119891119907 = Altura uacutetil do reforccedilo de FRP
119899119891 = Nuacutemero de camadas de FRP
119905119891 = Espessura por camada de FRP
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
827 Coeficiente de reduccedilatildeo ambiental 119914119942
Como jaacute referido no iniacutecio do capiacutetulo 6 Os elementos de reforccedilo FRP indicados nos
documentos teacutecnicos dos fabricantes natildeo satildeo afetados por nenhum coeficiente de minoraccedilatildeo
devido aacute exposiccedilatildeo ambiental desta maneira o ACI 440 recomenda que os alores de resistecircncia
agrave traccedilatildeo e da extensatildeo uacuteltima sejam corregidos por o coeficiente ambiental 119862119864
ƒ119891119906 = 119862119864 times ƒ119891119906lowast (835)
120576119891119906 = 119862119864 times 120576119891119906lowast (836)
ƒ119891119906=Resistecircncia uacuteltima de caacutelculo do FRP
ƒ119891119906lowast =Resistecircncia uacuteltima do FRP segundo o fabricante
119862119864=Coeficiente de reduccedilatildeo da accedilatildeo do meio ambiente
120576119891119906= Extensatildeo uacuteltima de caacutelculo do FRP
120576119891119906lowast =Extensatildeo uacuteltima do FRP segundo o fabricante
vi
vii Tiago Pais Boto
Iacutendice
AGRADECIMENTOS iii
RESUMO iv
ABSTRACT v
IacuteNDICE DE FIGURAS 1
IacuteNDICE DE TABELAS 4
ACROacuteNIMOS 4
SIMBOLOGIA 6
1 INTRODUCcedilAtildeO 13
11 Enquadramento 13
12 Objetivos 14
13 Estrutura da dissertaccedilatildeo 15
2 Normas Regulamentaccedilatildeo e Documentaccedilatildeo teacutecnica 17
21 Normas europeias mais relevantes e que devem consultadas na realizaccedilatildeo de um
projeto de reabilitaccedilatildeo estrutural 17
22 Importacircncia da Norma EN NP 1504 em projetos de reforccediloreparaccedilatildeo 17
23 Os regulamentos publicados em Portugal na aacuterea do projeto estrutural 22
24 Por fim aconselha-se consulta da seguinte documentaccedilatildeo que apresenta
recomendaccedilotildees relevantes para na realizaccedilatildeo de um projeto de reabilitaccedilatildeo estrutural 22
3 Avaliaccedilatildeo e diagnoacutestico do estado de conservaccedilatildeo das estruturas de betatildeo armado 25
31 Introduccedilatildeo 25
32 Metodologia de inspeccedilatildeo 25
33 Ensaios in situ e Ensaios laboratoriais 26
331 Anaacutelise e monitorizaccedilatildeo de vibraccedilotildees em estruturas 26
332 Ensaios de ultrassons em betatildeo 27
333 Deteccedilatildeo de armaduras com recurso do pacoacutemetro 30
334 Deteccedilatildeo de corrosatildeo em armaduras por mediccedilatildeo dos potenciais eleacutetricos 32
335 Determinaccedilatildeo do teor de cloretos no betatildeo 33
336 Ensaio de aderecircncia por traccedilatildeo (pull-off) 35
337 Resistecircncia aacute compressatildeo com recurso ao escleroacutemetro do tipo Schmidt 36
338 Avaliaccedilatildeo da profundidade de carbonataccedilatildeo com indicador de fenolftaleiacutena 38
viii
339 Observaccedilatildeo boroscoacutepica de cavidades e fendas 40
3310 Mediccedilatildeo de deslocamentos em juntas e fendas com o alongacircmetro 41
3311 Determinaccedilatildeo da resistecircncia de betotildees a partir de provetes ciliacutendricos 42
3312 Mediccedilatildeo da espessura da seccedilatildeo atraveacutes de ensaios impacto-eco 44
4 Patologias em Estruturas de Betatildeo Armado 47
41 Introduccedilatildeo 47
42 Erros de projeto 48
43 Deficiente execuccedilatildeo 49
44 Erros de Exploraccedilatildeo Manutenccedilatildeo 49
441 Mecanismos Mecacircnicos 49
442 Mecanismos Quiacutemicos 52
443 Mecanismos Fiacutesicos 56
5 Reparaccedilatildeo e Reforccedilo de Estruturas de betatildeo armado 59
51 Enquadramento Geral de uma intervenccedilatildeo de reforccedilo 59
52 Aspetos teacutecnicos a considerar em situaccedilotildees de reparaccedilatildeo ou reforccedilo estrutural 59
53 Metodologias de intervenccedilatildeo 60
54 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de estruturas existentes 62
55 Caracterizaccedilatildeo do tipo de intervenccedilatildeo 65
56 Paracircmetros principais a considerar no dimensionamento do Reforccedilo 66
57 Mecanismos de transferecircncia de tensotildees de acordo com CEB Nordm162 68
571 Transferecircncia de tensotildees atraveacutes de compressatildeo direta betatildeo sobre betatildeo 68
572 Transferecircncia de tensotildees atraveacutes de adesatildeo betatildeobetatildeo 69
573 Transferecircncia de tensotildees atraveacutes de fricccedilatildeo betatildeobetatildeo 69
574 Transferecircncia de tensotildees de compressatildeo atraveacutes camadas de resina 70
575 Transferecircncia de forccedilas das armaduras de reforccedilo para armaduras de reforccedilo ou
armaduras existentes 72
58 Principais Teacutecnicas de reparaccedilatildeo e reforccedilo estrutural 73
581 Meacutetodos de proteccedilatildeoreparaccedilatildeo eletroquiacutemica 73
582 Reforccedilo de seccedilotildees com encamisamentocolagem de chapas metaacutelicas (EBR)
Externally bonded reinforcement 82
583 Reforccedilo de seccedilotildees com encamisamento de betatildeo armado 95
ix Tiago Pais Boto
584 Reforccedilo de estruturas em betatildeo com colagem de compoacutesitos FRP (Poliacutemeros
reforccedilados com fibras) 105
6 Exemplos de casos praacuteticos de reparaccedilatildeo e reforccedilo 113
61 Cais de carga geral do porto de Aveiro 113
62 Viaduto Duarte Pacheco 117
63 Reabilitaccedilatildeo da ponte cais da Trafaria 122
64 Reabilitaccedilatildeo da ponte de Arraacutebida 125
7 CONCLUSOtildeES E DESENVOLVIMENTOS FUTUROS 130
71 CONCLUSOtildeES 130
72 DESENVOLVIMENTOS FUTUROS 130
REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS 131
Anexo 1 141
8 Consideraccedilotildees gerais de reforccedilo com FRP agrave flexatildeo e corte em seccedilotildees retangulares de
acordo com ACI 440 e ACI 318 141
81 Reforccedilo agrave flexatildeo 143
811 Modos de ruina 143
812 Hipoacuteteses baacutesicas do dimensionamento 143
813 Criteacuterio de seguranccedila da resistecircncia agrave flexatildeo 144
814 Niacutevel de extensatildeo no FRP 144
815 Niacutevel de tensatildeo no FRP 145
816 Fator de reduccedilatildeo de ductilidade 146
817 Estados limites de serviccedilo 146
818 Aplicaccedilatildeo a seccedilotildees retangulares 147
819 Tensatildeo no accedilo para estados limites de utilizaccedilatildeo 150
8110 Tensatildeo no FRP para estados limites de utilizaccedilatildeo 152
8111 Fluxograma para verificaccedilatildeo da capacidade resistente da seccedilatildeo reforccedilada agrave flexatildeo
153
82 Reforccedilo ao esforccedilo transverso de uma viga ou pilar de betatildeo armado 155
821 Configuraccedilotildees geomeacutetricas de reforccedilo 155
822 Resistecircncia Nominal de corte 155
823 Valor de caacutelculo da contribuiccedilatildeo do FRP 156
824 Tensatildeo efetiva do FRP 157
x
825 Extensatildeo efetiva para configuraccedilatildeo de envolvimento total da seccedilatildeo com FRP 157
826 Extensatildeo efetiva para configuraccedilatildeo de envolvimento da seccedilatildeo com FRP em forma
de U e nas duas faces 158
827 Coeficiente de reduccedilatildeo ambiental 119914119942 159
1 Tiago Pais Boto
IacuteNDICE DE FIGURAS
Figura 1-1 Peso () da Reabilitaccedilatildeo Residencial na Produccedilatildeo Total da Construccedilatildeo para 14 paiacuteses da Europa
(AECOPS 2009) 14
Figura 2-1 Etapas de um processo de reparaccedilatildeoreforccedilo (Silva 2008) 21
Figura 3-1 Esquema do equipamento para registo de vibraccedilotildees (oz diagnostico2015) 27
Figura 3-2 Equipamento para ensaios de ultrassons no betatildeo (ATCP Physical Engineering) 28
Figura 3-3Ilustraccedilatildeo das trecircs metodologias para realizaccedilatildeo de ensaios ultrassons (ATCP Physical Engineering)
28
Figura 3-4 Pacoacutemetro (geotechpedia 2012) 31
Figura 3-5 Equipamento para mediccedilatildeo do teor de cloretos in situ (oz diagnostico 2015) 34
Figura 3-6 Esquematizaccedilatildeo do ensaio de aderecircncia por traccedilatildeo pull-off (oz diagnostico 2015) 36
Figura 3-7 Escleroacutemetro de Schmidt (Nabrande Wikipedia 2015) 37
Figura 3-8 Reaccedilatildeo da fenolftaleiacutena numa carote de betatildeo (oz diagnostico 2015) 39
Figura 3-9 Esquematizaccedilatildeo de um boroscoacutepio (oz diagnostico 2015) 40
Figura 3-10Alongacircmetro mecacircnico (oz diagnostico 2015) 41
Figura 3-11 Extraccedilatildeo de carote com localizaccedilatildeo preacutevia da malha de armaduras (oz diagnostico 2015) 43
Figura 3-12 Parte do equipamento para realizaccedilatildeo do ensaio (impacto-ecoimpact Echo instruments 2015) 44
Figura 4-1 Modelo de Tuutti evoluccedilatildeo dos niacuteveis de deterioraccedilatildeo ao longo da vida uacutetil de uma estrutura (Concrete
Institute of Australia 2015) 48
Figura 4-2Modelo simplificado do processo de corrosatildeo nas armaduras (ACosta1997) 54
Figura 4-3 Evoluccedilatildeo dos niacuteveis de concentraccedilatildeo de CO2 nos uacuteltimos 50 anos 55
Figura 5-1 Comportamento teoacuterico dos modelos de anaacutelise (Appleton Jamp Costa A 2011) 63
Figura 5-2 Tensatildeo de corte em funccedilatildeo da tensatildeo normal em superfiacutecie de betatildeo tratada com jacto de areia (CEB
Bulletin drsquoinformation nordm1621983) 70
Figura 5-3 Espessura da camada de resina e correspondente resistecircncia agrave traccedilatildeo (CEB Bulletin drsquoinformation
nordm162 1983) 71
Figura 5-4Tensatildeo de corte em funccedilatildeo do deslizamento para vaacuterias espessuras de chapa de accedilo coladas (CEB
Bulletin drsquoinformation nordm162 1983) 72
Figura 5-5 Transferecircncia de forccedilas atraveacutes das armaduras de reforccedilo (CED 2015) 72
Figura 5-6Esquema de proteccedilatildeo catoacutedica por corrente imposta com recurso a acircnodo inerte distribuiacutedo (adaptado
de G Kakuba 2005) 75
Figura 5-7Esquema de proteccedilatildeo catoacutedica por corrente imposta com recurso a acircnodos internos (adaptado de G
Kakuba 2005) 75
Figura 5-8 Esquema de proteccedilatildeo catoacutedica com recurso a acircnodos de sacrifiacutecio sem necessidade de fonte de corrente
contiacutenua (adaptado de G Kakuba 2005) 76
Figura 5-9Malha de titacircnio (Global Sources 2015) 77
Figura 5-10 Fita de malha de titacircnio (Chemical Newtech 2015) 77
Figura 5-11 Acircnodo de titacircnio ativado (Global Sources 2015) 78
2
Figura 5-12 Aplicaccedilatildeo de tinta orgacircnica condutora (CONREHAB Cathodic protection 2015) 78
Figura 5-13 Acircnodo enterrado de magneacutesio (AEGION 2015) 79
Figura 5-14Sistema de acircnodo adesivo de zinco (Jianhai Qiu 2002) 79
Figura 5-15Acircnodo de zinco envolvido em argamassa de elevada porosidade (CCASMI Corrosion Services
2015) 80
Figura 5-16Sistema de proteccedilatildeo catoacutedica com malha de zinco (FOSROC 2015) 80
Figura 5-17Aplicaccedilatildeo de metais por projeccedilatildeo em estrutura de betatildeo armado (Structural Technologies 2015) 81
Figura 5-18 Diagrama de Pourbaix para Fe-H2O a 25ordmC (SJSU2015) 81
Figura 5-19Reforccedilo com encamisamento metaacutelico eliacuteptico para seccedilotildees retangulares (Aboutaha RS et all 1999)
84
Figura 5-20 Dimensotildees recomendadas no reforccedilo agrave flexatildeo de uma viga em betatildeo armado (Gomes A Appleton
J1997) 84
Figura 5-21 Dimensotildees recomendadas no reforccedilo ao esforccedilo transverso de uma viga em betatildeo armado (Gomes
A Appleton J) 85
Figura 5-22 Deformaccedilatildeo de pilares devido agrave formaccedilatildeo de roacutetulas plaacutesticas ldquoph-plastic hingesrdquo (SCRIP academic
publisher 2015) 86
Figura 5-23Esquematizaccedilatildeo de um encamisamento metaacutelico (Chai Y H et al 1991) 86
Figura 5-24Seccedilatildeo de betatildeo confinada com anel e encamisamento metaacutelico (Attard M M Setunge S 1996) 87
Figura 5-25 Modelo de caacutelculo de pilares agrave flexatildeo composta (Gomes A Appleton J) 90
Figura 5-26 Modelo de caacutelculo agrave flexatildeo de vigas reforccediladas por colagem de chapas metaacutelicas (Gomes A
Appleton J) 91
Figura 5-27 Distribuiccedilatildeo plaacutestica das tensotildees de aderecircncia (Gomes A Appleton J) 93
Figura 5-28 Encamisamento de pilares com betatildeo armado (Santos 2008) 95
Figura 5-29Disposiccedilatildeo das armaduras mais utilizado no encamisamento de vigas (Gomes A Appleton J) 96
Figura 5-30 Disposiccedilatildeo das armaduras mais utilizado no encamisamento de pilares (Gomes A Appleton J)
97
Figura 5-31Espessura a betonar em funccedilatildeo do material e teacutecnica utilizada (Gomes A Appleton J) 97
Figura 5-32Modelo de caacutelculo agrave flexatildeo de vigas reforccediladas por encamisamento de betatildeo armado (Gomes A
Appleton J) 98
Figura 5-33 Modelo de caacutelculo para verificaccedilatildeo da ligaccedilatildeo betatildeo existentebetatildeo novo (Gomes A Appleton J)
99
Figura 5-34Pilar com encamisamento de betatildeo armado total (Aacutelvaro Sousa 2008) 102
Figura 5-35Modelo de caacutelculo dos esforccedilos resistentes agrave flexatildeo composta (Aacutelvaro Sousa 2008) 104
Figura 5-36 Compoacutesito de FRP (Formas Preacute-Fabricada e Curada ldquoin siturdquo) (LJuvandes et all 2007) 106
Figura 5-37 Comportamento agrave traccedilatildeo de fibras e metais (ACI 440R-96 1996) 107
Figura 5-38 Aplicaccedilatildeo do sistema FRP (adaptado de BASF 2007) 110
Figura 5-39Fatores condicionantes para a durabilidade dos FRPrsquos 110
Figura 6-1 Vista do Cais de Carga do porto de Aveiro (LOURENCcedilO Z 2007) 113
3 Tiago Pais Boto
Figura 6-2 Corte da viga frontal com a ilustraccedilatildeo das diferentes zonas anoacutedicas do sistema de proteccedilatildeo catoacutedica
(LOURENCcedilO Z 2007) 114
Figura 6-3 Instalaccedilatildeo das fitas de malha de TiMMO (LOURENCcedilO Z 2007) 115
Figura 6-4 Unidade Central de controlo e monitorizaccedilatildeo (LOURENCcedilO Z 2007) 115
Figura 6-5 Meacutedia dos valores do decrescimento do potencial (72 h) em funccedilatildeo da densidade de corrente
(LOURENCcedilO Z 2007) 117
Figura 6-6 Vista geral viaduto Duarte Pacheco (httpwwwpanoramiocom 2014) 117
Figura 6-7 Alccedilado do Viaduto Duarte Pacheco (APPLETON J et al 2004) 118
Figura 6-8 Fendilhaccedilatildeo das reaccedilotildees alcali-siacutelica no betatildeo nas vigas do tabuleiro (APPLETON J et al 2004)119
Figura 6-9 Fendilhaccedilatildeo em pilar e trabalho de injeccedilatildeo (APPLETON J et al 2004) 120
Figura 6-10 Reabilitaccedilatildeo de apoios moveis (APPLETON J et al 2004) 120
Figura 6-11 Substituiccedilatildeo de apoios moacuteveis bloqueados e deformados (APPLETON J et al 2004) 120
Figura 6-12Reforccedilo com laminados de fibra de carbono (APPLETON J et al 2004) 121
Figura 6-13Reconstruccedilatildeo das lajes consola e dos passeios (APPLETON J et al 2004) 121
Figura 6-14Vista geral do viaduto Duarte Pacheco apoacutes intervenccedilatildeo (APPLETON J et al 2004) 122
Figura 6-15 Ponte Cais da Trafaria (a2p estudos e projetos 2004) 122
Figura 6-16 Estado de degradaccedilatildeo da estrutura (a2p estudos e projetos 2004) 123
Figura 6-17 Intervenccedilotildees nas vigas da ponte cais da Trafaria (a2p estudos e projetos 2004) 124
Figura 6-18 Vista geral Ponte da Arraacutebida (Gaiurb 2015) 125
Figura 6-19 Ilustraccedilatildeo do mapeamento das Patologias (APPLETON J et al 2002) 126
Figura 6-20 Localizaccedilatildeo das zonas ensaiadas (APPLETON J et al 2002) 127
Figura 6-21 Corrosatildeo das armaduras (APPLETON J et al 2002) 128
Figura 8-1 Fator de reduccedilatildeo do momento resistente em funccedilatildeo da extensatildeo do accedilo (adaptado por Joaquim barros
et al) 146
Figura 8-2Distribuiccedilatildeo de extensotildees e de tensotildees na verificaccedilatildeo aos estados limites uacuteltimos (nas equaccedilotildees h foi
substituiacutedo por 119889119891) (adaptado por Joaquim barros et al) 148
Figura 8-3 Distribuiccedilatildeo de tensotildees e extensotildees na verificaccedilatildeo dos estados limites de utilizaccedilatildeo (adaptado por
Joaquim barros et al) 152
Figura 8-4Diagrama para verificaccedilatildeo aos ELU em reforccedilo de seccedilotildees em betatildeo armado com FRP (adaptado de
Joaquim barros et al) 154
Figura 8-5Configuraccedilotildees geomeacutetricas do reforccedilo ao corte com FRP (ACI 4402R-08) 155
Figura 8-6Valores correspondentes ao coeficiente 120595119891 (adaptaccedilatildeo de Joaquim barros et al) 156
Figura 8-7Identificaccedilatildeo dos paracircmetros intervenientes na formulaccedilatildeo do reforccedilo com FRP (ACI 4402R) 157
4
IacuteNDICE DE TABELAS
Tabela 2-1 Organizaccedilatildeo da Norma EN NP 1504 18
Tabela 3-1 Qualidade do betatildeo em funccedilatildeo da velocidade de propagaccedilatildeo dos ultrassons (Japanese Society of
Construction) 30
Tabela 3-2Risco de corrosatildeo ativa em funccedilatildeo do niacutevel de potencial 33
Tabela 4-1 Caracteriacutesticas do betatildeo em funccedilatildeo da temperatura (Adaptado de Rosso (1975) Neville (1923) 51
Tabela 5-1 Aspetos teacutecnicos a considerar para situaccedilotildees de reparaccedilatildeo e reforccedilo (Joseacute Vasconcelos Paiva et all
LNEC 2006) 60
Tabela 5-2Metodologia a seguir para projeto de reparaccedilatildeoreforccedilo (ACI Committee 364 1999) 61
Tabela 5-3 Coeficiente 120593119877 para danos provocados por sismos (CEB 1983) 64
Tabela 5-4 Coeficiente 120593119877 para danos provocados por incecircndios (CEB 1983) 64
Tabela 5-5 Coeficiente 120593119877 para danos provocados pela corrosatildeo (CEB 1983) 65
Tabela 5-6Relaccedilatildeo entre Coeficiente de Capacidade e Grau de Intervenccedilatildeo 66
Tabela 5-7 Coeficientes de minoraccedilatildeo (120574prime119862) para betatildeo cofrado em obra (CEB 1983) 66
Tabela 5-8 Coeficientes de minoraccedilatildeo (120574prime119862) para betatildeo projetado (CEB 1983) 66
Tabela 5-9 Coeficientes de minoraccedilatildeo (120574prime119878) para Accedilo (CEB 1983) 67
Tabela 5-10Forccedila de Adesatildeo consoante a interface de ligaccedilatildeo 69
Tabela 5-11 Seacuterie galvacircnica dos materiais 74
Tabela 5-12Propriedades das Principais Fibras (Manoochehr Zoghi 2014) 108
Tabela 5-13 Principais vantagens e desvantagens das fibras FRP (Aacutelvaro Sousa 2008) 112
Tabela 6-1 Resultados obtidos durante dois ciclos de polarizaccedilatildeo despolarizaccedilatildeo (LOURENCcedilO Z 2007) 116
Tabela 6-2 Meacutedia dos valores de decrescimento de potencial obtido em cada zona e em cada ciclo de polarizaccedilatildeo
(LOURENCcedilO Z 2007) 116
Tabela 0-1Valores de coeficiente de minoraccedilatildeo 119862119864 142
Tabela 8-2 Limite de tensatildeo no FRP para carregamentos de longa duraccedilatildeo e accedilotildees ciacuteclicas 147
ACROacuteNIMOS
A - Fibra de Aramida
ACI ndash American Concrete Institute
AECOPS - Associaccedilatildeo de Empresas de Construccedilatildeo Obras Publicas e Serviccedilos
AFRP ndash Aramid Fiber Reinforced Polymer Poliacutemero reforccedilado com fibras de aramida
ASCE ndash American society of civil engineering
ASTM ndash American Society for Testing and Materials
A-HM ndash Fibras de Aramida de elevado moacutedulo de elasticidade
5 Tiago Pais Boto
A-IM ndash Fibras de Aramida de moacutedulo de elasticidade intermeacutedio
BRI ndash Building Research Institute
C - Fibra de carbono
CE ndash Marcaccedilatildeo de no Espaccedilo Econoacutemico Europeu
CFRP ndash Carbon Fiber Reinforced Polymer Poliacutemero reforccedilado com fibras de carbono
CEN - Comiteacute Europeu de Normalizaccedilatildeo
CEB ndash Comiteacute Europeacuteen du Beacuteton
CONREPNET - Thematic network on performance based rehabilitation of reinforced concrete
structures
CPF - Controlo de produccedilatildeo de faacutebrica
CNR ndash Consiglio Nazionale delle Ricerche
C-HM ndash Fibras de Carbono de elevado moacutedulo de elasticidade
C-HS ndash Fibras de Carbono de elevada resistecircncia
DEF ndash Delayed Ettringite Formation
DSC ndash Differential Scanning Calorimetry
DMTA ndash Dynamic Mechanical Thermal Analysis
FRP ndash Fiber Reinforced Polymer
G - Fibra de vidro
GFRP ndash Glass Fiber Reinforced Polymer Poliacutemero reforccedilado com fibras de vidro
G-S ndash Fibras de Vidro de elevada resistecircncia
G-AR ndash Fibras de Vidro de resistecircncia meacutedia
G-E ndash Fibras de Vidro com propriedades similares a G-AR mas de densidade inferior
IBC ndash International Existing Building Code
JCI ndash Japan Concrete Institute
JCSS ndash Joint Committee on Structural Safety
K - Fibra de Kevlar
LNEC ndash Laboratoacuterio Nacional de Engenharia Civil
NACE ndash National Association of Corrosion Engineers
RBA ndash Regulamento do Betatildeo Armado
REBA ndash Regulamento de Estruturas de Betatildeo Armado
REBAP ndash Regulamento de Estruturas de Betatildeo Armado e Preacute-Esforccedilado
RSA ndash Regulamento de Seguranccedila e Accedilotildees para Estruturas de Edifiacutecios e Pontes
6
SIMBOLOGIA
Maiuacutesculas Latinas
AgCl ndash Cloreto de prata
119860119904119890119902
ndash Aacuterea de armadura equivalente
119860119904119894 ndash Aacuterea da armadura existente
119860119904119903 ndash Aacuterea da armadura de reforccedilo
119860119888119894 ndash Aacuterea do betatildeo existente
119860119888119903 ndash Aacuterea do betatildeo de reforccedilo
119860119888119888119903 ndash Aacuterea do betatildeo de recobrimento que natildeo se considera confinado
119860119904119903 ndash Aacuterea da armadura de reforccedilo
119860119904119908119894 ndash Aacuterea da armadura de esforccedilo transverso inicial por metro
119860119904 ndash Aacuterea da armadura convencional de traccedilatildeo
119860119891 ndash Aacuterea de FRP
119860119891119907 ndash Aacuterea de reforccedilo de FRP ao corte
119860119887 ndash Aacuterea da seccedilatildeo das armaduras longitudinais
119860119904119895 ndash Aacuterea estimada dos aneacuteis de accedilo
CaCO3 ndash Carbonato de Caacutelcio
Ca(HCO3)2 ndash Bicarbonato de Caacutelcio
Ca(OH)2 ndash Hidroacutexido de Caacutelcio
CaO ndash Oacutexido de Caacutelcio
CL- ndash Cloro
Ca+ ndash Caacutelcio
CO2 ndash Dioacutexido de Carbono
119862119864 ndash Coeficiente de reduccedilatildeo da accedilatildeo do meio ambiente
C1 ndash Concentraccedilatildeo de CO2 no exterior [gm3]
C2 ndashConcentraccedilatildeo de CO2 na frente de carbonataccedilatildeo [gm3]
119863119895 ndash Diacircmetro externo do encamisamento
D ndash Coeficiente de difusatildeo do CO2 no betatildeo [m2s]
E ndash Moacutedulo de Elasticidade
7 Tiago Pais Boto
119864119904119895 ndash Moacutedulo de elasticidade do accedilo de encamisamento
119864ƒ ndash Moacutedulo de elasticidade do FRP
119865119887 ndash Forccedila de corte resistente de uma bucha metaacutelica
119865119890 ndash Ferro
119865119910119904119895 ndash Tensatildeo de cedecircncia do accedilo de encamisamento
119865119904119889 ndash Forccedila de traccedilatildeo de reforccedilo
H2O ndash Aacutegua
L ndash Comprimento da Ligaccedilatildeo
119871119870 ndash Comprimento da chapa metaacutelica
119871119890 ndash Comprimento de colagem efetivo do FRP
K ndash Coeficiente de carbonataccedilatildeo [m s-05]
K ndash Potaacutessio
119870119868119899119894119888119894119886119897 ndash Caracteriacutesticas iniciais de rigidez
119870119903119890119904119894119889119906119886119897 ndash Caracteriacutesticas residuais de rigidez
K2O ndash Oacutexido de Potaacutessio
Mg ndash Magneacutesio
119872119877119889 ndash Momento resistente da seccedilatildeo reforccedilada
119872119899 ndash Momento fletor resistente de caacutelculo
119872119906 ndash Momento fletor solicitante da combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel Nmm
119872119904 ndash Momento no momento elaacutestico do elemento
119872119877119863 ndash Momento resistente
119873119877119889119891119894119899119886119897
ndash Esforccedilo axial resistente afetado pelo coeficiente de monolitismo
119873119877119889 ndash Esforccedilo axial resistente
119873119904119889 ndash Esforccedilo axial atuante
Na2O ndash Oacutexido de Soacutedio
Na ndash Soacutedio
119877119899 ndash Resistecircncia nominal de um elemento estrutural
119877119899120579 ndash Resistecircncia nominal de um elemento estrutural submetido a temperaturas elevadas
119877119889 ndash Valor de caacutelculo do esforccedilo resistente da estrutura
119877prime119889 ndash Esforccedilo de caacutelculo residual resistente
8
119877119868119899119894119888119894119886119897 ndash Caracteriacutesticas iniciais de resistecircncia
119877119903119890119904119894119889119906119886119897 ndash Caracteriacutesticas residuais de resistecircncia
119877119903 ndash Resistecircncia da estrutura apoacutes reforccedilo
119877119894 ndash Resistecircncia da estrutura supondo que eacute nova
119878119904119895 ndash Espaccedilamento igual agrave unidade
119878prime119889 ndash Esforccedilo de caacutelculo atuante
SO4 ndash Sulfato
119878 ndash Espaccedilamento dos varotildees de accedilo
S ndash Forccedila
119878119889 ndash Valor de caacutelculo atuante na estrutura
Tc ndash Temperatura Criacutetica
Tg ndash Temperatura de transiccedilatildeo viacutetrea
T95 ndash Temperatura Caracteriacutestica
119881119906 ndash Resistecircncia do pilar ao esforccedilo transverso
119881119888 ndash Resistecircncia do betatildeo ao corte
119881119904 ndash Resistecircncia das armaduras ao corte
119881119899 ndash Resistecircncia ao corte da contribuiccedilatildeo das cargas verticais
119881119904119895 = Resistecircncia miacutenima necessaacuteria ao corte do encamisamento de accedilo
1198810 ndash Forccedila de corte induzida pela capacidade de flexatildeo maacutexima provaacutevel da roacutetula plaacutestica
119881119904119889 ndash Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119881119877119889119898119886119909 ndash Esforccedilo transverso maacuteximo
V ndash Velocidade de propagaccedilatildeo do impulso ultra-soacutenico do betatildeo
119881119877119889119898119886119909 ndash Esforccedilo transverso maacuteximo
119881119904119889 ndash Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119881119889 ndash Velocidade do som pelo meacutetodo direto
119881119894 ndash Velocidade do som pelo meacutetodo indireto
119881119901 ndash Velocidade ultrassoacutenica (Kms)
119882 ndash Watt unidade de medida de potecircncia eleacutetrica no sistema internacional de unidades
119882119860119875 ndash Accedilotildees permanentes
119882119878119900119887 ndash Accedilotildees da sobrecarga
119885119890119902 ndash Braccedilo equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
9 Tiago Pais Boto
119885119894 ndash Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
119885119903 ndash Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura de reforccedilo
Minuacutesculas Latinas
a ndash Quantidade necessaacuteria para carbonatar uma unidade de volume de betatildeo [gm3]
119887 ndash Largura da chapa metaacutelica
119887119903 ndash Largura da seccedilatildeo de betatildeo reforccedilada
119887119894 ndash Largura da seccedilatildeo de betatildeo da viga inicial
119887119903 ndash Largura da seccedilatildeo de betatildeo reforccedilada
119887119896 ndash Largura da seccedilatildeo retangular de betatildeo
c ndash Distancia da fibra mais comprimida ao eixo neutro
119889119890119902 ndash Altura uacutetil equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
119889119903 ndash Altura uacutetil da seccedilatildeo reforccedilada relativamente agrave armadura de reforccedilo
119889119894 ndash Altura uacutetil da seccedilatildeo reforccedilada relativamente agrave armadura existente
119889119904 ndash Distancia entre a fibra do betatildeo mais comprimida e o centro geomeacutetrico da armadura de
traccedilatildeo
119889119891 ndash Altura total do elemento de betatildeo armado
119889119891119907 ndash Altura uacutetil do reforccedilo de FRP
119889119904119895 ndash Espessura da placa de encamisamento metaacutelico
119891119888 ndash Resistecircncia do betatildeo agrave compressatildeo
119891119888119889 ndash Valor de caacutelculo da resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
119891119891119890 ndash Tensatildeo de traccedilatildeo efetiva no FRP
119891119897 ndash Tensatildeo maacutexima de confinamento do encamisamento de accedilo
119891119910119895 ndash Tensatildeo limite de proporcionalidade do accedilo
119891prime119888119888 ndash Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo confinado
119891prime119888 ndash Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo natildeo confinado
119891prime119897 ndash Tensatildeo maacutexima de confinamento do encamisamento de accedilo
119891119910 ndash Tensatildeo de cedecircncia das armaduras longitudinais
119891119904119910119889119894 ndash Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura existente
119891119904119910119889119903 ndash Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
10
119891119904119910119889119894 ndash Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura existente
119891119888119905119898 ndash Resistecircncia meacutedia agrave traccedilatildeo do betatildeo
ƒ119891119906 ndash Resistecircncia uacuteltima de caacutelculo do FRP
119891119888119889119888119891 ndash Valor de caacutelculo corrigido da resistecircncia aacute compressatildeo do betatildeo
ƒ119891119906lowast ndash Resistecircncia uacuteltima do FRP segundo o fabricante
119891119891119890 ndash Tensatildeo efetiva no FRP niacutevel alcanccedilado na rotura da seccedilatildeo
119891119904119904 ndash Tensatildeo para o accedilo natildeo preacute-esforccedilado para estados limites de utilizaccedilatildeo
119891119904119910 ndash Tensatildeo de cedecircncia para o accedilo natildeo preacute-esforccedilado
119891119888119904 ndash Resistecircncia de compressatildeo do betatildeo para estados limites de utilizaccedilatildeo
119891119904 ndash Tensatildeo de traccedilatildeo no accedilo
119891119891119904 ndash Tensatildeo no FRP causado pelo momento no regime elaacutestico do elemento de betatildeo armado
119896 ndash Razatildeo entre a profundidade do eixo neutro e a profundidade medida no mesmo lado do
eixo neutro
119896119907 ndash Coeficiente de reduccedilatildeo de aderecircncia
1198961 ndash Coeficiente que tem em conta a resistecircncia do betatildeo
1198962 ndash Fator que tem em conta a configuraccedilatildeo do reforccedilo
119897119904 ndash Comprimento de emenda dos varotildees
mV ndash milivolt (Volt eacute a unidade de tensatildeo eleacutetrica ou diferenccedila de potencial eleacutetrico)
119899 ndash Nuacutemero de buchas colocadas no comprimento L2
119899119891 ndash Nuacutemero de camadas de FRP
119901 ndash Diacircmetro equivalente do betatildeo fissurado em torno da armadura longitudinal
119904119891 ndash Espaccedilamento do FRP na direccedilatildeo do eixo da viga
t ndash Tempo [s]
119905119895 ndash Espessura do encamisamento
119905119891 ndash Espessura de cada camada de FRP
119908119891 ndash Largura por unidade de FRP
χ ndash Profundidade de carbonataccedilatildeo [m]
Maiuacutesculas Gregas
ΔL ndash Variaccedilatildeo de Comprimento
11 Tiago Pais Boto
empty ndash Coeficiente de ductilidade
120579 ndash Angulo das bielas do betatildeo
Φ ndash Coeficiente de capacidade
Minuacutesculas Gregas
120572119888119908 ndash Fator que tem em conta o estado de tensatildeo na biela comprimida
120573 ndash Orientaccedilatildeo das fibras de FRP
1205731 ndash Factor de transformaccedilatildeo do diagrama de tensotildees podendo assumir-se 08
120574119888 ndash Coeficiente de minoraccedilatildeo das propriedades resistentes do betatildeo em estruturas novas
120574119899119877 ndash Coeficiente de monolitismo para a flexatildeo ( 120574119899119877 = 09 valor sugerido por Eurocoacutedio 8
parte14)
120574119899119881 ndash Coeficiente de monolitismo para a esforccedilo transverso ( 120574119899119881 = 08 valor sugerido por
Eurocoacutedio 8 parte14)
120574prime119862 ndash Coeficiente de minoraccedilatildeo para betatildeo projetado e cofrado em obra
120574prime119904 ndash Coeficiente de minoraccedilatildeo para accedilo
120574119899119877 ndash Coeficiente de monolitismo
1205741 e 1205731 ndash Coeficientes Multiplicadores de 119891119888 para determinar a tensatildeo equivalente do betatildeo agrave
compressatildeo
120574119892 ndash Coeficiente de majoraccedilatildeo de accedilotildees permanentes em estruturas novas
120574prime119902 ndash Coeficiente de majoraccedilatildeo de accedilotildees variaacuteveis em estruturas existentes
120574119902 ndash Coeficiente de majoraccedilatildeo de accedilotildees permanentes em estruturas existentes
δ ndash Deformaccedilatildeo
120576119891119906 ndash Extensatildeo uacuteltima de caacutelculo do FRP
120576119891119906lowast ndash Extensatildeo uacuteltima do FRP segundo o fabricante
120576119891119889 ndash Valor de caacutelculo da extensatildeo de rotura do FRP
120576119891119890 ndash Extensatildeo efetiva do FRP
120576119888119906 ndash Extensatildeo maacutexima admitida no betatildeo comprimido
120576119887119894 ndash Extensatildeo do betatildeo no substrato (betatildeo de recobrimento) no momento de instalaccedilatildeo do FRP
120576119904 ndash Extensatildeo nas armaduras
120576119887119894 ndash Extensatildeo do betatildeo (betatildeo de recobrimento) no momento de instalaccedilatildeo do FRP
120576119904119910 ndash Extensatildeo nas armaduras correspondente aacute tensatildeo de cedecircncia
12
120576119891 ndash Extensatildeo no FRP
ξ ndash Fator de Correccedilatildeo (depende da compactaccedilatildeo da fluidez e das adiccedilotildees presentes no betatildeo)
120588119904 ndash Percentagem de reforccedilo da armadura convencional
120588119891 ndash Percentagem de reforccedilo de FRP
120590119878119889 ndash Tensatildeo normal aplicada
120590119877119889 ndash Tensatildeo normal resistente
120590119873 ndash Tensatildeo Normal
120591119878119889 ndash Tensatildeo de corte aplicada
120591119877119889 ndash Tensatildeo de corte resistente
120591119877 ndash Tensatildeo de Corte
1205911 ndash Tensatildeo tangencial na seccedilatildeo do betatildeo existente
1205912 ndash Tensatildeo tangencial na seccedilatildeo do betatildeo novo e o betatildeo existente
120591119898aacute119909 ndash Tensatildeo tangencial limite
120591119904119889 ndash Tensatildeo de aderecircncia resistente accediloresinabetatildeo
ϕ ndash Fator de reduccedilatildeo de resistecircncia ACI 318-05 (ϕ = 085)
120593119877 ndash Coeficiente empiacuterico para reduccedilatildeo de resistecircncia
120593119870 ndash Coeficiente empiacuterico para reduccedilatildeo de rigidez
micro ndash Coeficiente de Fricccedilatildeo
1205921 ndash Fator redutor da tensatildeo de compressatildeo do betatildeo fendilhado
120595119891 ndash Coeficiente de minoraccedilatildeo da resistecircncia do FRP na flexatildeo pode assumir-se 085
13 Tiago Pais Boto
1 INTRODUCcedilAtildeO
11 Enquadramento
ldquoO betatildeo armado surge como elemento primordial nas construccedilotildees em Portugal logo
apoacutes o iniacutecio da produccedilatildeo em 1894 de cimento Portland na Faacutebrica de Cimento Tejo em
Alhandra A construccedilatildeo da Igreja de Nordf Srordf de Faacutetima em 1938 nas Avenidas Novas marcou
o iniacutecio do atual domiacutenio do betatildeo armado nos nossos haacutebitos construtivosrdquo (Coias 2006)
O betatildeo eacute um material heterogeacuteneo caracterizado pela estrutura porosa constituiacutedo
essencialmente por cimento agregados brita areia aacutegua e nalguns betotildees por adjuvantes e
adiccedilotildees tais como siacutelicas de fumo cinzas volantes e escoacuterias Como o betatildeo eacute um material que
pode apresentar uma boa trabalhabilidade no estado fresco e uma elevada resistecircncia mecacircnica
(resistecircncia agrave compressatildeo) foi utilizado exaustivamente na construccedilatildeo
A durabilidade do betatildeo eacute influenciada pela sua composiccedilatildeo (razatildeo aacutegua-cimento
quantidade miacutenima e tipo de cimento) recobrimento das armaduras fendilhacatildeo processo de
cura entre outros factores As propriedades do betatildeo vatildeo-se alterando ao longo do tempo por
isso a anaacutelise de uma estrutura de betatildeo jaacute construiacuteda deve ser diferentes adaptada
comparativamente com uma a anaacutelise de betatildeo armado nova Portanto todas as estruturas de
betatildeo armado devem ser um alvo de uma atenccedilatildeo especial tanto na sua execuccedilatildeo como durante
as fases de intervenccedilatildeo durante o seu periacuteodo de vida uacutetil
ldquoEntende-se por reparaccedilatildeo todas as accedilotildees que visam repor os niacuteveis de desempenho da
estrutura para os padrotildees inicialmente previstos ou que visam corrigir e prevenir os efeitos da
degradaccedilatildeo da estrutura Uma intervenccedilatildeo de reforccedilo define-se como uma Acatildeo que incide
sobre o comportamento da estrutura visando o aumento da resistecircncia eou ductilidade dos seus
elementos melhorando assim o desempenho da estrutura relativamente ao seu estado inicialrdquo
(Rodrigues 2005)
Para tomar a decisatildeo de reforccedilar ou reparar um a estrutura eacute absolutamente necessaacuterio efetuar
um estudo preacutevio da estrutura jaacute existente onde satildeo necessaacuterias observaccedilotildees in situ que na
maioria das vezes satildeo complementadas com a realizaccedilatildeo de ensaios O historial da estrutura
tambeacutem tem que ser analisado fatores como redistribuiccedilatildeo de cargas carregamentos sucessivos
eou excessivos efeitos de retraccedilatildeo e fluecircncia satildeo condicionantes importantes que devem ser
conhecidos para que a intervenccedilatildeo de reparaccedilatildeo ou reforccedilo seja bem-sucedida Geralmente a
decisatildeo de reparar ou reforccedilar uma estrutura depende do resultado da inspeccedilatildeo agrave estrutura
existente e da anaacutelise da relaccedilatildeo custobenefiacutecio (Rodriguez 1991)
A reparaccedilatildeo e reforccedilo estrutural do patrimoacutenio construiacutedo dependendo do grau e
extensatildeo das intervenccedilotildees tecircm implicaccedilotildees de ordem arquitetoacutenica estrutural econoacutemica
histoacuterica e social pelo que todos os aspetos deveratildeo ter tido em conta (LNEC Pompeu 2008)
14
De acordo com o trabalho de JAVieitez e JLRamirez (1984) os principais fatores que
levam agrave necessidade de reparaccedilatildeo e reforccedilo satildeo a existecircncia de erros de projeto presentes em
515 dos casos e os agentes agressivos de degradaccedilatildeo satildeo a razatildeo para 31 das situaccedilotildees
Em relaccedilatildeo aos defeitos de execuccedilatildeo estes estatildeo presentes em cerca de 385 dos casos mas
apenas 187 eacute que conduzem a intervenccedilotildees Os defeitos na qualidade dos materiais aparecem
em 162 dos casos Por fim o mau uso ou falta de manutenccedilatildeo das estruturas justificam 134
das intervenccedilotildees e as causas naturais excecionais justificam apenas 4 Os resultados
apresentados satildeo referentes a Espanha mas satildeo substancialmente parecidos com estatiacutesticas nos
restantes paiacuteses europeus
Segundo o relatoacuterio da AECOPS Portugal ainda tem grande carecircncia no peso da
reabilitaccedilatildeo em funccedilatildeo da produccedilatildeo total da construccedilatildeo com cerca de 7 O paiacutes que lidera o
volume de produccedilatildeo no sector da reabilitaccedilatildeo eacute a Alemanha com cerca de 33 seguindo-se a
Itaacutelia com 29 e a Finlacircndia com 26
Figura 1-1 Peso () da Reabilitaccedilatildeo Residencial na Produccedilatildeo Total da Construccedilatildeo para 14
paiacuteses da Europa (AECOPS 2009)
Existem hoje vaacuterias teacutecnicas de reparaccedilatildeo e reforccedilo de estruturas de betatildeo armado umas
com mais aplicaccedilatildeo que outras mas que partilham o objetivo comum de aumentar a
durabilidade e a capacidade resistente da construccedilatildeo Seja qual for a teacutecnica escolhida todas
devem seguir um conjunto de consideraccedilotildees recomendaccedilotildees Neste tipo de intervenccedilotildees
necessaacuterio natildeo soacute conhecer bem a teacutecnica de reforccedilo ou reparaccedilatildeo mas tambeacutem as
caracteriacutesticas dos materiais empregues e garantir que a sua aplicaccedilatildeo eacute a mais correta
12 Objetivos
O trabalho desenvolvido nesta dissertaccedilatildeo tem como principal objetivo sistematizar a
informaccedilatildeo de um projeto de reforccediloreparaccedilatildeo em estruturas de betatildeo armado A presente
compilaccedilatildeo bibliograacutefica refere um conjunto de estrateacutegias que os intervenientes na elaboraccedilatildeo
de um projeto de reforccedilo em estruturas de betatildeo armado podem consultar e assim enriquecer
15 Tiago Pais Boto
os conhecimentos necessaacuterios na elaboraccedilatildeo deste Como objetivo mais especiacutefico procurou-se
com este documento contribuir para o esclarecimento dos seguintes toacutepicos
Qual a regulamentaccedilatildeo aplicaacutevel normas e boletins teacutecnicos (neste assunto dar-se-aacute
grande relevacircncia agrave Norma EN NP 1504)
Breve descriccedilatildeo das metodologias de inspeccedilatildeo caracterizaccedilatildeo das propriedades dos
materiais atraveacutes de ensaios laboratoriais e em situ
Identificaccedilatildeo dos principais erros de exploraccedilatildeo e manutenccedilatildeo que estatildeo associados agraves
patologias em estruturas de betatildeo armado
Apresentaccedilatildeo das principais teacutecnicas de reparaccedilatildeoreforccedilo com especial enfase na
utilizaccedilatildeo de FRPacutes
Introduccedilatildeo do mecanismo de transferecircncia de tensotildees ao abrigo do CEB boletim nordm162
e descriccedilatildeo geral da metodologia em caso de reforccedilo estrutural
Consideraccedilotildees gerais sobre o dimensionamento do reforccedilo agrave flexatildeo e ao corte de seccedilotildees
retangulares em betatildeo armado
13 Estrutura da dissertaccedilatildeo
A estrutura desta dissertaccedilatildeo estaacute organizada em seis capiacutetulos incluindo a introduccedilatildeo
conclusotildees e desenvolvimentos futuros as referecircncias bibliograacuteficas e um anexo Segue-se a
descriccedilatildeo de cada capiacutetulo abrangendo os objetivos gerais pretendidos
No Capitulo 1 onde se encontra a introduccedilatildeo procurou-se dar a conhecer a importacircncia
do betatildeo como material na engenharia civil expondo o porquecirc da necessidade em reparar e
reforccedilar as estruturas de betatildeo armado
No Capitulo 2 descreve-se de forma sucinta e atualizada as Normas Regulamentaccedilatildeo
e documentaccedilatildeo teacutecnica que abrange uma intervenccedilatildeo de reparaccedilatildeo e reforccedilo em estruturas de
betatildeo armado dando especial enfase e descriccedilatildeo agrave norma EN NP 1504
O Capitulo 3 reporta a avaliaccedilatildeo e diagnoacutestico do estado de conservaccedilatildeo das estruturas
de betatildeo armado sugerindo uma possiacutevel metodologia de inspeccedilatildeo Satildeo descritos vaacuterios ensaios
in situ e em laboratoacuterio detalhando os mais utilizados e aqueles que melhor ajudam a
caracterizar as propriedades mecacircnicas dos materiais assim como o estado de conservaccedilatildeo da
estrutura
Apresentam-se no Capitulo 4 as causas das patologias mais comuns nas estruturas
nomeadamente os erros de projeto e as causas dos principais erros cometidos no processo de
execuccedilatildeo Satildeo ainda indicados os mecanismos mecacircnicos quiacutemicos e fiacutesicos de deterioraccedilatildeo
das estruturas de betatildeo armado
O Capitulo 5 reporta um dos principais capiacutetulos da dissertaccedilatildeo as teacutecnicas de reparaccedilatildeo
e reforccedilo de estruturas em betatildeo armado Comeccedilando com uma breve introduccedilatildeo e depois
passando para os aspetos teacutecnicos que devem ser tidos em consideraccedilatildeo no projeto de
intervenccedilatildeo numa estruturas de betatildeo armado Descreve-se ainda uma possiacutevel metodologia de
16
intervenccedilatildeo sugerida pelo ACI Committee 364 onde os seguintes itens satildeo abordados breve
caracterizaccedilatildeo do tipo de intervenccedilatildeo verificaccedilatildeo da seguranccedila das estruturas existentes e
paracircmetros principais no dimensionamento de reforccedilo No reforccedilo estrutural eacute fundamental
compreender o mecanismo de transferecircncia de tensotildees Neste capiacutetulo satildeo descritos
minuciosamente cinco mecanismos de transferecircncia de tensotildees de acordo com o boletim nordm162
do CEB
Jaacute no capiacutetulo 6 capiacutetulo apresenta-se 4 exemplos de casos reais de reparaccedilatildeo e reforccedilo
em estruturas de betatildeo armado expondo as patologias o procedimento adotado material
utilizado recomendaccedilotildees dimensionamento etc
As conclusotildees finais acerca de toda a abordagem feita na temaacutetica de reparaccedilotildees e reforccedilo
em estruturas de betatildeo armado assim como a sugestatildeo dos desenvolvimentos futuros
encontram-se no Capitulo 7
A dissertaccedilatildeo termina com as referecircncias bibliograacuteficas que serviram de suporte na
concretizaccedilatildeo da mesma
Na seccedilatildeo de anexo seguindo o ACI 440 e o ACI 318 satildeo descritas consideraccedilotildees gerais
acerca do criteacuterio de dimensionamento de reforccedilo agrave flexatildeo e ao esforccedilo transverso com recurso
a FRPacutes para secccedilotildees retangulares
17 Tiago Pais Boto
2 Normas Regulamentaccedilatildeo e Documentaccedilatildeo teacutecnica
A facilidade de acesso e partilha de informaccedilatildeo teacutecnica eacute cada vez maior e o trabalho
de investigaccedilatildeo cientiacutefica realizado nos uacuteltimos anos conduziu a um vasto leque de informaccedilatildeo
na temaacutetica da reparaccedilatildeoreforccedilo de estruturas de betatildeo armado
Agrave semelhanccedila de um projeto de uma estrutura nova de betatildeo armado a realizaccedilatildeo de um
projeto de reparaccedilatildeo ou reforccedilo em estruturas de betatildeo armado existentes deve ter em
consideraccedilatildeo a regulamentaccedilatildeo nacional coacutedigos europeus em vigor Na falta de
regulamentaccedilatildeo nacional ou em complemento desta deve-se recorrer a regulamentos normas
internacionais ou documentaccedilatildeo teacutecnica de referecircncia emitidos por entidades crediacuteveis
Poreacutem este tipo de recomendaccedilotildees nem sempre eacute seguida na praacutetica conduzindo por
vezes a prejuiacutezos para o projetista e para o dono de obra resultantes da reduccedilatildeo dos padrotildees
de qualidade exigidos De acordo com um artigo do CONREPNET em 2004 ldquoVinte e cinco por
cento dos donos-de-obra estatildeo descontentes com o desempenho dos materiais de reparaccedilatildeo e
proteccedilatildeo no periacuteodo de 5 anos apoacutes a reabilitaccedilatildeo setenta e cinco por cento estatildeo insatisfeitos
no periacuteodo de 10 anosrdquo (CONREPNET 2004)
Realccedila-se a importacircncia da necessidade em avaliar em cada situaccedilatildeo qual eacute a
documentaccedilatildeo teacutecnica adequada pois natildeo existem dois projetos iguais
21 Normas europeias mais relevantes e que devem consultadas na
realizaccedilatildeo de um projeto de reabilitaccedilatildeo estrutural
Eurocoacutedigo 1 - Bases de Projeto e Accedilotildees em Estruturas (CEN 2002)
Eurocoacutedigo 2 - Projeto de Estruturas de Betatildeo (CEN 2004)
Eurocoacutedigo 7 - Projeto Geoteacutecnico (CEN 2004)
Eurocoacutedigo 8 - Parte 1-4 Reforccedilo e Recuperaccedilatildeo de Edifiacutecios (CEN 2004)
Norma EN NP 1504 - Produtos e Sistemas para a Proteccedilatildeo e Reparaccedilatildeo de Estruturas
de Betatildeo
22 Importacircncia da Norma EN NP 1504 em projetos de reforccediloreparaccedilatildeo
Como resultado da lacuna de normas e regulamentaccedilatildeo nesta aacuterea foi criado a Norma
NP EN 1504 pelo Comiteacute Europeu de Normalizaccedilatildeo (CEN) com o tiacutetulo de ldquoProdutos e
sistemas para a proteccedilatildeo reparaccedilatildeo de estruturas de betatildeordquo em meados da deacutecada de 80
apresentando um conjunto de normas alusivas agrave reparaccedilatildeo e proteccedilatildeo de estruturas de
betatildeoCom esta norma o projetista pode em funccedilatildeo das caracteriacutesticas da obra fazer a melhor
opccedilatildeo com abrigo de um documento normativo Desde 1 de Janeiro de 2009 que a Norma NP
EN 1504 estaacute implementada por todos os organismos do CEN Salienta-se que ao tornar esta
norma nacional por cada um dos paiacuteses foram retiras em Dezembro de 2008 todas as normas
que estariam em conflito com esta Esta norma reuacutene toda a informaccedilatildeo sobre produtos e
18
sistemas para a manutenccedilatildeo e proteccedilatildeo reabilitaccedilatildeo e reforccedilo de estruturas de betatildeo (Silva
2008)
Para uma melhor organizaccedilatildeo e consulta a norma encontra-se dividida em dez partes
como descrito na tabela que se segue
Tabela 2-1 Organizaccedilatildeo da Norma EN NP 1504
Nuacutemero do
Documento Descriccedilatildeo
EN 1504- 1 Descreve os termos e definiccedilotildees compreendidos na norma
EN 1504- 2 Fornece especificaccedilotildees para produtossistemas de proteccedilatildeo superficial do betatildeo
EN 1504- 3 Fornece especificaccedilotildees para a reparaccedilatildeo estrutural e natildeo-estrutural
EN 1504- 4 Fornece especificaccedilotildees para colagem estrutural
EN 1504- 5 Fornece especificaccedilotildees para injeccedilatildeo do betatildeo
EN 1504- 6 Fornece especificaccedilotildees para ancoragem de armaduras
EN 1504- 7 Fornece especificaccedilotildees para proteccedilatildeo contra a corrosatildeo das armaduras
EN 1504- 8 Descreve o controlo da qualidade e avaliaccedilatildeo da conformidade das empresas fabricantes
EN 1504- 9 Define os princiacutepios gerais para o uso de produtos e sistemas na reparaccedilatildeo e proteccedilatildeo de betatildeo
EN 1504- 10 Fornece informaccedilatildeo sobre a aplicaccedilatildeo e o controlo da qualidade dos trabalhos
A primeira parte (EN NP1504-1) como referido no quadro anterior remete para os
termos e definiccedilotildees gerais compreendidos na norma Estas definiccedilotildees satildeo entatildeo orientadas para
a classificaccedilatildeo constituiccedilatildeo quiacutemica e definiccedilotildees dos principais produtos abordando tambeacutem
os sistemas para a reparaccedilatildeo proteccedilatildeo manutenccedilatildeo e reforccedilo de estruturas de betatildeo armado
A parte 2 da NP EN 1504 (2006) especifica os sistemas para a proteccedilatildeo superficial do
betatildeo em estruturas novas ou todas as que necessitem de intervenccedilotildees de reparaccedilatildeo eou
reforccedilo Caracteriza e descreve o desempenho de cada um dos sistemas de acordo com os
requisitos miacutenimos definidos pela norma e de acordo os princiacutepios definidos na parte 9
(incluindo aspetos de durabilidade)
A parte 3 da NP EN 1504 (2006) especifica as reparaccedilotildees estruturais e natildeo estruturais
nomeadamente betotildees e argamassas caracterizadas em 4 classes (R4 R3 R2e R1) Estas
classes estatildeo subdivididas em argamassas de reparaccedilatildeo estrutural e natildeo estrutural quer isto
dizer que o projetista tem ou natildeo de considerar as transferecircncias de carga Esta parte enuncia
tambeacutem os requisitos necessaacuterios caracteriacutesticas de desempenho (incluindo aspetos de
durabilidade) dos produtos utilizados em reparaccedilotildees estruturais e natildeo estruturais para prolongar
a vida uacutetil das estruturas
19 Tiago Pais Boto
A parte 4 da NP EN 1504 (2006) especifica sistemas e caracteriacutesticas de desempenho
(incluindo aspetos de durabilidade) para os produtos utilizados na reparaccedilatildeo e reforccedilo de
estruturas de betatildeo atraveacutes de
Colagem atraveacutes de placas exteriores em accedilo compoacutesitos armados com fibras ou outros
materiais que verifiquem os requisitos necessaacuterios
Colagem de componentes betatildeo endurecido sobre betatildeo endurecido geralmente esta
praacutetica eacute efetuada com elementos de betatildeo preacute-fabricado
Utilizaccedilatildeo de uma cola adesiva de junta entre uma superfiacutecie de betatildeo fresco com uma
superfiacutecie de betatildeo endurecido resultando em uma nova estrutura
A parte 5 da NP EN 1504 (2006) especifica sistemas e caracteriacutesticas de desempenho
(incluindo aspetos de durabilidade) para produtos de injeccedilatildeo para tratamento de fendas com
larguras entre 01 e 08mm medido agrave superfiacutecie As caracteriacutesticas de desempenho dividem-se
em 3 classes referidas
Caracteriacutestica de desempenho e requisitos agrave base de poliuretanos e acriacutelicos utilizados
para o enchimento duacutectil de fendas
Caracteriacutestica de desempenho e requisitos agrave base de epoxys polieacutesteres e produtos de
base cimentosa utilizados para o enchimento de fendas com transmissatildeo de forccedilas
Caracteriacutestica de desempenho e requisitos agrave base de poliuretanos e acriacutelicos para
enchimento expansivo das fendas
A parte 6 da NP EN 1504 (2008) especifica sistemas e caracteriacutesticas de desempenho
(incluindo aspetos de durabilidade) e seguranccedila de produtos utilizados na realizaccedilatildeo de
ancoragens para deste modo funcionarem como uma estrutura monoliacutetica seja em estruturas
que necessitem de reparaccedilatildeo ou reforccedilo Esta parte da norma abrange especificaccedilotildees do
Principio 4 (reforccedilo estrutural) - meacutetodo 42 e a parte 9 ldquo ldquoInstalaccedilatildeo de armaduras aderidas em
orifiacutecios preformados ou perfurados no betatildeordquo
A parte 7 da NP EN 1504 (2008) especifica sistemas e caracteriacutesticas de desempenho
(incluindo aspetos de durabilidade) de produtos de proteccedilatildeo contra a corrosatildeo das armaduras
Esta parte refere particularmente dois tipos de revestimento de armaduras
Revestimento ativo para armaduras estes revestimentos contecircm pigmentos
electroquimicamente ativos fornecendo proteccedilatildeo catoacutedica ou entatildeo funcionam apenas
inibidores um exemplo eacute o cimento Portland devido agrave sua elevada alcalinidade
Revestimentos de barreira este tipo de revestimento de base polimeacuterica isola a armadura
da aacutegua envolvente na matriz cimentosa
A parte 8 da NP EN 1504 (2006) especifica ensaios para verificaccedilatildeo de conformidade
rotulagem e marcaccedilatildeo CE dos produtos Menciona tambeacutem que os produtos usados em
reparaccedilatildeo e reforccedilo de estruturas de betatildeo armado tecircm que verificar um requisito de
conformidade designado por 2+ que significa que os produtos precisam de verificar
20
Controlo de produccedilatildeo de faacutebrica (CPF)
Ensaios de tipo iniciais
Inspeccedilatildeo e fiscalizaccedilatildeo contiacutenua e aprovaccedilatildeo do CPF
Fiscalizaccedilatildeo continua avaliaccedilotildees e aprovaccedilotildees do CPF
A parte 9 da NP EN 1504 (2009) especifica meacutetodos e princiacutepios gerais da reparaccedilatildeo
de betatildeo baseados na experiencia e no sucesso de muitos anos No entanto eacute admitida a opccedilatildeo
de utilizaccedilatildeo ou necessidade de novos meacutetodos em certas condiccedilotildees especiacuteficas
Os 11 princiacutepios referidos pela norma estatildeo organizados essencialmente em duas partes
Defeitos do betatildeo devido agrave deterioraccedilatildeo princiacutepio 1 ao 6
Defeitos das armaduras devido agrave deterioraccedilatildeo princiacutepio 7 ao 11
O meacutetodo apresentado pela parte 9 da norma e exemplificado na figura seguinte
representa as quatro fases de reparaccedilatildeo de uma estrutura de betatildeo armado a fase de diagnoacutestico
a fase deliberativa a fase de dimensionamento e a fase de execuccedilatildeo
21 Tiago Pais Boto
Figura 2-1 Etapas de um processo de reparaccedilatildeoreforccedilo (Silva 2008)
A parte 10 da NP EN 1504 (2008) especifica a aplicaccedilatildeo dos produtos e o controlo da
qualidade na execuccedilatildeo dos trabalhos de reparaccedilatildeo e reforccedilo de estruturas de betatildeo armado
Abrange tambeacutem o controlo de seguranccedila sauacutede e manutenccedilatildeo
Esta parte refere alguns ensaios para determinaccedilatildeo das causas das patologias existentes
distribuiacutedos em
Ensaios destrutivos
Ensaios natildeo destrutivos
22
Ensaios quiacutemicos
O controlo da qualidade dos trabalhos executados deve apresentar informaccedilotildees especiacuteficas tais
como
Preparaccedilatildeo da superfiacutecie
Aplicaccedilatildeo dos produtos
Controlo da qualidade e higiene e seguranccedila
23 Os regulamentos publicados em Portugal na aacuterea do projeto estrutural
Regulamento para o emprego do Beacuteton Armado (Dec 4036 de 2831918)
Regulamento do Betatildeo Armado ndash RBA (Dec25948 de 16101935)
Regulamento de Estruturas de Betatildeo Armado ndash REBA (Dec 47723 de 2551967)
Regulamento de Estruturas de Betatildeo Armado e Preacute-Esforccedilado ndash (REBAP Dec 349-c83
de 3071983)
Regulamento de Seguranccedila e Accedilotildees para Estruturas de Edifiacutecios e Pontes ndash (RSA
1983)
24 Por fim aconselha-se consulta da seguinte documentaccedilatildeo que apresenta
recomendaccedilotildees relevantes para na realizaccedilatildeo de um projeto de
reabilitaccedilatildeo estrutural
Boletim de informaccedilatildeo nordm 162 (1983) ndash ldquoAssessment of Concrete Structures and Design
Procedures for Upgrading (Redesign)rdquo [13] Comiteacute Euro-Internacional do Betatildeo
(CEB)
Boletim de informaccedilatildeo nordm14 ndash ldquoExternally bonded FRP reinforcement for RC
structuresrdquo
Technical report October 2001 [14] Emitido pela Federaccedilatildeo Internacional do Betatildeo
(FIB)
Boletim de informaccedilatildeo nordm18 ndash ldquoManagement maintenance and strengthening of
concrete structuresrdquo Technical report April 2001 Emitido pela FIB
ldquoGuidelines for the design and construction of externally FRP systems for
strengthening concrete sctruturesrdquo ACI Comiteacute 440 Sub-Comiteacute 440F Emitido pelo
Instituto Americano do Betatildeo (ACI ndash American Concrete Institute)
Manual Nordm 4 ndash ldquoStrengthening Reinforced Concrete Structures with Externally-Bonded
Fibre Reinforced Polymers (FRPs)rdquo Emitido pelo ldquoIntelligent Sensing for Innovative
Structures Canada Research Networkrdquo (ISIS Canada)
CANCSA-S806-02 (R2007) F - ldquoDesign and Construction of Building Components
with Fibre - Reinforced Polymersrdquo Emitido pela ldquoCanadian Standards Associationrdquo
(CSA)
23 Tiago Pais Boto
JCI TC952 1998 ldquoContinuous fiber reinforced concreterdquo Emitido pelo Instituto
Japonecircs do Betatildeo (JCI ndash Japan Concrete Institute)
ldquoPractical Guideline for Investigation Repair and Strengthening of Cracked Concrete
Structuresrdquo 2003 Emitido pelo JCI
ldquoDesign guidelines of FRP reinforced concrete building sctruturesrdquo 1993 Emitido
pelo ldquoBuilding Research Instituterdquo (BRI) pertencente aoMinisteacuterio da Construccedilatildeo
Japonecircs
International Building Code (IBC) Chapter 34 ldquoExisting building allowancesrdquo
Emitido por International code council 2009
SIA 462 Pre-Standard SIA 462 Assessment of the Structural Safety of Existing
Structures Swiss Society of Engineers and Architects Zurich Switzerland 1994
SIA 269 Swiss Standard SIA 269 Existing Structures ndashBasis for Examination and
Interventions Swiss Society of Engineers and Architects Zurich Switzerland 2011
ASCE 41-06 2006 Seismic Rehabilitation of Existing Buildings American Society of
Civil Engineers Reston Virginia
ACI 437R -03 ldquoStrength Evaluation of Existing Concrete Buildingsrdquo American
Concrete Institute 2003
Joint Committee on Structural Safety (JCSS) Report 032 Probabilistic Assessment of
Existing Structures 2001
ldquoGuide for the design and construction of externally bonded FRP systems for
strengthening existing sctruturesrdquo 2004 Emitido pelo CNR (Consiglio Nazionale
delle Ricerche)
Fichas teacutecnicas dos produtores de FRP tais como SampP SIKA MBT etc
24
25 Tiago Pais Boto
3 Avaliaccedilatildeo e diagnoacutestico do estado de conservaccedilatildeo das estruturas
de betatildeo armado
31 Introduccedilatildeo
Antes de realizar uma intervenccedilatildeo numa estrutura de betatildeo armado com o objetivo de
reforccedilar ou de reparar eacute essencial proceder a uma inspeccedilatildeo direcionada e minuciosa para
detetar todas as anomalias que satildeo necessaacuterias de ser corrigidas para garantir a seguranccedila e
estabilidade da estrutura
Como em geral a maioria dos ensaios satildeo monetariamente caros e a sua realizaccedilatildeo pode
afetar eou danificar a construccedilatildeo estes deveratildeo ser previamente delineados nomeadamente
quanto ao nuacutemero e locais de realizaccedilatildeo
Os ensaios podem ser definidos em ensaios natildeo-destrutivos (NDT) ou ensaios
destrutivos Os natildeo-destrutivos satildeo claramente preferenciais para as construccedilotildees devido agrave baixa
intrusatildeo que conferem agrave estrutura
Sempre que possiacutevel as inspeccedilotildees devem obedecer a procedimentos normalizados e a
criteacuterios teacutecnicos adequados ao tipo de estrutura tipo de elemento a inspecionar A inspeccedilatildeo
deve tambeacutem ser exequiacutevel e eficaz de modo a produzir informaccedilatildeo uacutetil e consistente para que
toda a equipa multidisciplinar envolvida seja capaz de assimilar e compreender com clareza
32 Metodologia de inspeccedilatildeo
A seguir apresentam-se as principais etapas genericamente abrangidas numa inspeccedilatildeo Estas
etapas definem de certa a forma uma metodologia a adotar
Consulta recolha e anaacutelise de elementos escritos e desenhados dos projetos anteriores
elementos alusivos a inspeccedilotildees anteriores informaccedilatildeo acerca do meio ambiente Eacute
tambeacutem fundamental a realizaccedilatildeo de um inqueacuterito direcionado aos responsaacuteveis pela
manutenccedilatildeo das estruturas
Preparaccedilatildeo da inspeccedilatildeo isso passa por uma visita preacutevia ao local para identificaccedilatildeo das
construccedilotildees e dos elementos a avaliar e identificaccedilatildeo do programa funcional dos
diversos espaccedilos
Preparaccedilatildeo das fichas de inspeccedilatildeo ou do software previsto para anotaccedilatildeo de toda a
informaccedilatildeo a registar
26
Verificaccedilatildeo de todas as ferramentas e equipamentos necessaacuterios para o dia da inspeccedilatildeo
providenciando os meios de apoio agrave inspeccedilatildeo tais como veiacuteculos de inspeccedilatildeo especial
ou ateacute mesmo autorizaccedilotildees permissotildees municipais
O processo de diagnoacutestico passa por
1) Inspeccedilatildeo visual distinguindo os mecanismos fiacutesicos e quiacutemicos envolvidos
2) Inspeccedilatildeo detalhada de maneira que se compreenda a relaccedilatildeo causaefeito
3) Conhecimento acerca do comportamento dos materiais e teacutecnicas de
construccedilatildeo utilizadas
4) Realizaccedilatildeo de ensaios in situ destrutivos e natildeo destrutivos
5) Recolha se possiacutevel de amostras e carotes para ensaios laboratoriais
6) Anaacutelise de resultados consideraccedilotildees finais e elaboraccedilatildeo de relatoacuterio
33 Ensaios in situ e Ensaios laboratoriais
331 Anaacutelise e monitorizaccedilatildeo de vibraccedilotildees em estruturas
Para uma avaliaccedilatildeo da capacidade de resistecircncia em estruturas de betatildeo armado eacute
fundamental avaliar o comportamento dinacircmico para que desta forma se possam selecionar
medidas de reparaccedilatildeo ou reforccedilo Os dados podem referentes agraves solicitaccedilotildees dinacircmicas a que a
estrutura estaacute constantemente sujeita da envolvente ou a partir da aplicaccedilatildeo de vibraccedilotildees
impostas
3311 Equipamento
Aceleroacutemetros de alta sensibilidade com preacute amplificador incorporado A gama de
frequecircncias de mediccedilatildeo normalmente estaacute compreendida entre 01 Hz a 1KHz e
sensiacuteveis a aceleraccedilotildees da ordem de 005 mms-2
Um computador portaacutetil com software especiacutefico
Cabos de ligaccedilatildeo
Caixas de ligaccedilatildeo dos sensores
3312 Metodologia
Os sinais dos transdutores satildeo introduzidos num PC dotado de software adequado que
executa o processamento de dados e fornece a informaccedilatildeo relevante sobre as vibraccedilotildees da
construccedilatildeo
- Intensidade das vibraccedilotildees
- Valores maacuteximos da aceleraccedilatildeo velocidade ou deslocamento nos pontos analisados
27 Tiago Pais Boto
- Frequecircncias dominantes nos sinais das vibraccedilotildees
- Representaccedilatildeo graacutefica dos sinais de aceleraccedilatildeo velocidade ou deslocamentos medidos ao
longo do tempo
- Verificaccedilatildeo automaacutetica e alarme se forem excedidos os valores limites preacute-estabelecidos
Figura 3-1 Esquema do equipamento para registo de vibraccedilotildees (oz diagnostico2015)
332 Ensaios de ultrassons em betatildeo
Os ensaios ultrassoacutenicos resume-se na determinaccedilatildeo da velocidade de propagaccedilatildeo dum
impulso ultrassoacutenico entre dois pontos de mediccedilatildeo tendo em vista adquirir informaccedilotildees sobre
Caracteriacutesticas mecacircnicas do betatildeo nomeadamente o seu moacutedulo de elasticidade
Homogeneidade
Presenccedila de fendas vazios ou outras descontinuidades
O impulso ultrassoacutenico eacute gerado num ponto do elemento em estudo atraveacutes de um
transdutor emissor a partir dum sinal eleacutetrico Apoacutes atravessar o betatildeo o sinal ultrassoacutenico eacute
captado por um outro transdutor-recetor colocado num outro ponto que o transforma
novamente em sinal eleacutetrico O tempo gasto no percurso eacute medido na unidade de medida central
sendo assim possiacutevel calcular a velocidade de propagaccedilatildeo
28
A correlaccedilatildeo existente entre a velocidade de propagaccedilatildeo do impulso ultrassoacutenico no
betatildeo (V) e o seu moacutedulo de elasticidade (E) permite ter uma ideia da classe a que pertence o
betatildeo ensaiado (Viacutetor Coias ldquoInspeccedilotildees e Ensaios na reabilitaccedilatildeo de edifiacuteciosrdquo 2006)
3321 Equipamento
O equipamento eacute geralmente composto por uma unidade central onde alberga o
gerador de impulsos eleacutetricos o circuito de leitura e os dois transdutores Para calibraccedilatildeo do
equipamento utiliza-se um invar (barra padratildeo)
Figura 3-2 Equipamento para ensaios de ultrassons no betatildeo (ATCP Physical Engineering)
3322 Metodologia
Existem trecircs meacutetodos possiacuteveis para a realizaccedilatildeo deste tipo de ensaios
Direto
Semidirecto
Indireto
Figura 3-3Ilustraccedilatildeo das trecircs metodologias para realizaccedilatildeo de ensaios ultrassons (ATCP
Physical Engineering)
29 Tiago Pais Boto
Os meacutetodos diretos e semidirecto tecircm como finalidade a avaliaccedilatildeo das caracteriacutesticas
mecacircnicas a homogeneidade e a deteccedilatildeo de descontinuidades no betatildeo O meacutetodo semidirecto
aplica-se apenas na impossibilidade de colocaccedilatildeo de transdutores segundo o meacutetodo direto
O meacutetodo indireto aplica-se fundamentalmente na determinaccedilatildeo da profundidade de
fendas
Para melhorar a transmissatildeo acuacutestica eacute aconselhaacutevel a utilizaccedilatildeo de uma massa de
contato entre os tradutores e a superfiacutecie do betatildeo Aconselha-se tambeacutem que esses pontos de
contato sejam efetuados em superfiacutecies lisas
Considerando-se que o resultado do teste pelo meacutetodo indireto eacute menos preciso
recomenda-se comparar esses resultados com os resultados do teste pelo meacutetodo direto
Meacutetodo direto 119881119901 (119898119898
120583119904) =
119889119894119904119905119886119899119888119894119886 (119898119898)
119905119890119898119901119900 119889119890 119901119903119900119901119886119892119886ccedilatilde119900 (120583119904)lowast 105 (31)
Meacutetodo indireto 119881119894 (119898119898
120583119904) =
119889119894119904119905119886119899119888119894119886 (119898119898)
119905119890119898119901119900 119889119890 119901119903119900119901119886119892119886ccedilatilde119900 (120583119904) (32)
119881119889 = 105 lowast 119881119894 (33)
Onde
Vd = velocidade do som pelo meacutetodo direto
Vi = velocidade do som pelo meacutetodo indireto
Vp= velocidade ultrassoacutenica (Kms)
Para obter a resistecircncia do betatildeo satildeo apresentadas vaacuterias expressotildees deduzidas por diversos
autores como por exemplo a expressatildeo seguinte referida na Japanese Society of Construction
119865119888 = 215 lowast 119881119901 minus 620 (34)
Onde
119865119888= Resistecircncia do betatildeo agrave compressatildeo (MPa)
30
Tabela 3-1 Qualidade do betatildeo em funccedilatildeo da velocidade de propagaccedilatildeo dos ultrassons
(Japanese Society of Construction)
Velocidade (ms) Qualidade do betatildeo
gt4500 Excelente
3500 a 4500 Bom
3000 a 3500 Regular
2000 a 3000 Mediacuteocre
lt2000 Mau
O ensaio deve ser realizado segundo as normas de referecircncia
BS 1881-2031986 ldquoRecommendations for measurement of velocity of ultrasonic pulses
in concreterdquo
ASTM C597-09 ldquoStandard test method for pulse velocity through concreterdquo
333 Deteccedilatildeo de armaduras com recurso do pacoacutemetro
Os ensaios realizados com recurso a um pacoacutemetro aleacutem de permitirem medir o
recobrimento tambeacutem satildeo utilizados para deteccedilatildeo posicionamento dimensatildeo e direccedilatildeo das
armaduras em estruturas de betatildeo armado ou betatildeo preacute-esforccedilado A deteccedilatildeo de cabos de preacute-
esforccedilo apresenta algumas limitaccedilotildees devido agraves caracteriacutesticas proacuteprias dos elementos de preacute-
esforccedilo e agraves capacidades do equipamento (Viacutetor Coias ldquoInspeccedilotildees e Ensaios na reabilitaccedilatildeo de
edifiacuteciosrdquo 2006)
3331 Equipamento
O pacoacutemetro eacute um aparelho portaacutetil composto pela unidade de leitura por dois detetores
e por dois espaccediladores O alcance de mediccedilatildeo depende do diacircmetro do varatildeo e do tamanho do
detetor podendo ir ateacute 360 mm com uma precisatildeo de aproximadamente 2 mm ou 5 ateacute 75 por
cento do alcance O ajuste do zero eacute automaacutetico bastando para tal afastar o elemento detetor de
elementos metaacutelicos O meacutetodo de deteccedilatildeo de armaduras eacute auxiliado por um sistema aacuteudio
variaacutevel com a distacircncia agraves armaduras
31 Tiago Pais Boto
Figura 3-4 Pacoacutemetro (geotechpedia 2012)
3332 Metodologia
Apoacutes a calibragem do aparelho e caso se tenha acesso ao projeto seleciona-se a
dimensatildeo dos varotildees de accedilo e o recobrimento se pretende controlar Se natildeo tivermos informaccedilatildeo
acerca do tipo de armadura que estamos a tentar identificar poderaacute ser vantajoso nesta fase
remover o recobrimento da armadura num local onde natildeo seja muito inconveniente a fim de
acertar a calibraccedilatildeo e eventualmente identificar o tipo de armadura
O recobrimento eacute medido usando a face normal de trabalho do elemento detetor grande
Tendo-se identificado a face normal de trabalho do elemento detetor pode-se explorar a
superfiacutecie do elemento a inspecionar A identificaccedilatildeo da posiccedilatildeo dos varotildees quando o som
emitido for alto e agudo
Para determinar a direccedilatildeo da armadura move-se e roda-se o elemento detetor no sentido
de aumentar o sinal sonoro Quando o elemento detetor estiver cuidadosamente posicionado
dessa maneira o eixo do varatildeo estaraacute paralelo com o eixo longitudinal do elemento detetor O
recobrimento em miliacutemetros poderaacute ser observado na parte esquerda do visor O
microprocessador do aparelho determina automaacutetica o diacircmetro dos varotildees a partir de duas
leituras no mesmo local utilizando um espaccedilador apropriado
O elemento detetor pequeno deve ser usado quando se estaacute na presenccedila de malha soldada
ou de varotildees proacuteximos ou entatildeo quando o elemento detetor grande for incapaz de fornecer
uma discriminaccedilatildeo mais pormenorizada da zona a sondar
Este equipamento fornece boa capacidade de resoluccedilatildeo para desenhar
pormenorizadamente as armaduras que se encontram mais proacuteximas Para uma faacutecil perceccedilatildeo
da disposiccedilatildeo das armaduras nos elementos de betatildeo armado a superfiacutecie do elemento a sondar
vai sendo marcada agrave medida que vatildeo sendo detetadas armaduras
O ensaio deve seguir as recomendaccedilotildees da norma de referecircncia Norma BS 1881-204 1988
Testing concrete ldquoRecommendations on the use of electromagnetic cover metersrdquo
32
334 Deteccedilatildeo de corrosatildeo em armaduras por mediccedilatildeo dos potenciais eleacutetricos
A corrosatildeo das armaduras pode ser avaliada atraveacutes da mediccedilatildeo dos potenciais eleacutetricos
aplicados na superfiacutecie do betatildeo relativamente a um eleacutetrodo de referecircncia Este tipo de ensaios
permite localizar as aacutereas onde a corrosatildeo estaacute presente ou prestes a verificar-se antes de os
efeitos se tornarem visiacuteveis
Esta teacutecnica permite localizar as aacutereas onde a estrutura de betatildeo armado precisa de ser
reparada ou protegida e atraveacutes da sua aplicaccedilatildeo repetida pode ser usada para minimizar assim
os seus custos de manutenccedilatildeo
3341 Equipamento
O equipamento eacute composto por
Ceacutelula de mediccedilatildeo em cloreto de prata (AgCl)
Medidor com ligaccedilatildeo que permite leituras digitais em unidades de tensatildeo (volt) ou
resistecircncia (ohm)
Recipientes com liacutequido para reabastecer a ceacutelula de mediccedilatildeo
Cabo de ligaccedilatildeo
Brocas diamantadas de 10 e 18 mm de diacircmetro
Martelo e escopro
Alicate de aperto
Bico para contacto com armadura e chave de Allen
Cabo de ligaccedilatildeo
Extensatildeo telescoacutepica para fixaccedilatildeo da ceacutelula de mediccedilatildeo
Berbequim com percussatildeo
Balde e esponja
3342 Metodologia
Apoacutes a escolha de uma aacuterea em funccedilatildeo do estado aparente do betatildeo definem-se zonas
de leitura da aacuterea a estudar e define-se o nuacutemero de leituras a realizar em funccedilatildeo da degradaccedilatildeo
aparente do betatildeo Procede-se agrave limpeza com uma escova de accedilo de um varatildeo da armadura
previamente localizado com o detetor de armaduras Fixa-se o eleacutetrodo secundaacuterio atraveacutes do
alicate de aperto ao varatildeo da armadura e liga-se o eleacutetrodo ao voltiacutemetro atraveacutes do cabo
fornecido Procede-se agrave molhagem das superfiacutecies vatildeo onde seratildeo efetuadas as leituras de modo
a humedecer em profundidade o betatildeo a estudar Coloca-se o eleacutetrodo primaacuterio sucessivamente
em cada ponto de leitura medindo-se no voltiacutemetro do equipamento o potencial eleacutetrico
33 Tiago Pais Boto
Durante a realizaccedilatildeo de todas as mediccedilotildees o operador deve assegurar-se que a esponja do topo
do eleacutetrodo primaacuterio se encontra devidamente humedecida
Tabela 3-2Risco de corrosatildeo ativa em funccedilatildeo do niacutevel de potencial
Niacutevel de Potencial (mV) Risco de corrosatildeo ativa ()
-260 a -410 Ateacute 95
-110 a -260 Incerto
gt-100 Ateacute 5
Esta metodologia estaacute descrita em Norma ASTM C 876-91 (R1999) Standard Test Method
for Half-Cell Potentials of Uncoated Reinforcing Steel in concrete
335 Determinaccedilatildeo do teor de cloretos no betatildeo
A determinaccedilatildeo do teor de cloretos no betatildeo consiste precisamente em determinar o
teor soluacutevel em aacutecido de cloretos existentes no betatildeo Em traccedilos gerais uma amostra de poacute de
betatildeo a ensaiar eacute dissolvida numa soluccedilatildeo aacutecida normalizada para que os iotildees de cloreto reajam
com o aacutecido Um eleacutetrodo dotado de um sensor de temperatura eacute introduzido na soluccedilatildeo
medindo a reaccedilatildeo eletroquiacutemica A tensatildeo gerada pela concentraccedilatildeo de iotildees afeta
simultaneamente a temperatura da soluccedilatildeo a qual eacute medida pelo aparelho eletroacutenico Este
aparelho apresenta instantemente a percentagem de iotildees num mostrador (Viacutetor Coias
ldquoInspeccedilotildees e Ensaios na reabilitaccedilatildeo de edifiacuteciosrdquo 2006)
3351 Equipamento
O equipamento utilizado eacute composto por
Eleacutetrodo com sensor de temperatura montado exteriormente
Cabos e ligaccedilotildees
Aparelho eletroacutenico de leitura com circuitos compensadores da temperatura e
microprocessador para conversatildeo direta em percentagens de cloretos
Embalagens contendo soluccedilotildees aacutecidas com coloraccedilatildeo diferente para calibraccedilatildeo do
eleacutetrodo
Balanccedila para pesar as amostras
Embalagens contendo a soluccedilatildeo aacutecida onde se vai misturar cada amostra
Garrafa com agente de molhagem do eleacutetrodo
34
Concha para recolha do poacute e soprador para amostragem
Alicate de fixaccedilatildeo broca buchas chave de bocas e chave de fendas
Detetor de armaduras
A calibragem eacute feita antes de cada ensaio utilizando duas soluccedilotildees padratildeo
Figura 3-5 Equipamento para mediccedilatildeo do teor de cloretos in situ (oz diagnostico 2015)
3352 Metodologia
Haacute que localizar previamente a posiccedilatildeo das armaduras com um detetor de armaduras
Selecionado o local de ensaio preferencialmente onde a posiccedilatildeo das armaduras se encontra
mais exteriormente do elemento estrutural em estudo Em seguida posiciona-se a concha de
recolha do poacute fixando-a com o alicate de fixaccedilatildeo atraveacutes de uma bucha de fixaccedilatildeo Depois
fazem-se trecircs furos no betatildeo a ensaiar agrave profundidade a que se pretende determinar o teor em
cloretos de modo a recolher cerca de 20 g de poacute que devem guardados num saco de plaacutestico
hermeticamente fechado Se se pretender um perfil do teor de cloretos haacute que furar e recolher
o poacute em menos trecircs niacuteveis de profundidade (Viacutetor Coias 2006)
Perto da superfiacutecie
Ao niacutevel das armaduras
A uma distacircncia de 2 ou 3 cm abaixo das armaduras
Uma amostragem de 3 g retirada do poacute extraiacutedo eacute dissolvida em 20 ml de uma soluccedilatildeo
aacutecida Coloca-se o eleacutetrodo jaacute calibrado na garrafa de ensaio e lecirc-se o teor de cloretos que seraacute
automaticamente indicado no mostrador do aparelho A leitura pode ser obtida em percentagem
ou PPM (partes por milhatildeo) consoante a funccedilatildeo selecionada
O ensaio deve seguir as recomendaccedilotildees das normas de referecircncia
35 Tiago Pais Boto
Norma BS 1881-6 1971 Methods of testing concrete Analysis of hardened concrete
Norma AASHTO T260‑84 Standard Method of Test for Sampling and testing for
chloride ion in concrete and concrete raw materials
336 Ensaio de aderecircncia por traccedilatildeo (pull-off)
Os ensaios de aderecircncia por traccedilatildeo direta pull-off satildeo fundamentais para o ecircxito de trabalhos
de reparaccedilatildeo e reforccedilo em estruturas de betatildeo armado pois a garantia de uma boa aderecircncia
entre os materiais existentes e os materiais novos eacute fundamental (Viacutetor Coias ldquoInspeccedilotildees e
Ensaios na reabilitaccedilatildeo de edifiacuteciosrdquo 2006) Este tipo de ensaio consiste na aplicaccedilatildeo de uma
forccedila de traccedilatildeo exercida manualmente atraveacutes de um aparelho concebido para esse fim A
traccedilatildeo eacute transmitida axialmente atraveacutes de uma peccedila metaacutelica colada previamente ao provete
O aumento gradual da forccedila pode ser observado diretamente numa escala (MPa) A forccedila
maacutexima eacute registada assim que se daacute o arrancamento do provete na secccedilatildeo mais fraacutegil (Viacutetor
Coias ldquoInspeccedilotildees e Ensaios na reabilitaccedilatildeo de edifiacuteciosrdquo 2006)
Analisando o provete pode-se observar se a secccedilatildeo de rotura pertence a um dos
materiais ou se por outro lado estaacute contida na superfiacutecie de ligaccedilatildeo entre os materiais Dada a
sua grande simplicidade este ensaio pode ser executado na proacutepria estrutura traduzindo melhor
as condiccedilotildees reais existentes
3361 Equipamento
Carotadora portaacutetil
Coroa diamantada
Caixa diferencial
Aparelho mecacircnico de aderecircncia
Equipamento de arrancamento com pastilhas metaacutelicas
Detetor de armaduras
Cola epoxiacutedica
Extensatildeo monofaacutesica
Mangueira para aacutegua
36
Figura 3-6 Esquematizaccedilatildeo do ensaio de aderecircncia por traccedilatildeo pull-off (oz diagnostico 2015)
3362 Metodologia
Com o auxiacutelio de uma carotadora executa-se um entalhe circular com cerca de 4 cm de
diacircmetro perpendicular agrave superfiacutecie do material A profundidade deve ser suficiente para que
ultrapasse o plano de ligaccedilatildeo dos materiais atingindo assim o substrato do betatildeo A superfiacutecie
eacute entatildeo regularizada com o auxiacutelio de uma grossa a poeira deve ser retirada com acetona
Procede-se agrave colagem da peccedila metaacutelica (pastilha) ao provete a de betatildeo com uma cola epoxiacutedica
exercendo uma pressatildeo moderada durante alguns minutos conforme mencionado nas normas
de referecircncia (Viacutetor Coias 2006)
Apoacutes uma hora pode-se entatildeo colocar o aparelho de ensaio de modo que este acople a
peccedila metaacutelica coloca-se o indicador a zero e inicia-se o ensaio propriamente dito
O ensaio deve seguir as recomendaccedilotildees das normas de referecircncia
Norma BS 1881-207 1992 Testing concrete Recommendations for the assessment of
concrete strength by near-to-surface test
Norma ASTM D4541-95 Stand Test Method for Pull-Off Strength
337 Resistecircncia aacute compressatildeo com recurso ao escleroacutemetro do tipo Schmidt
O ensaio com o escleroacutemetro permite obter de forma simples e natildeo destrutiva a
resistecircncia agrave compressatildeo de elementos de betatildeo Sendo um ensaio baseado na resistecircncia
37 Tiago Pais Boto
superficial os valores obtidos satildeo apenas representativos de uma camada ateacute 5 cm de
profundidade Contudo o ensaio eacute uacutetil para avaliar a homogeneidade do betatildeo verificar se
existe um determinado niacutevel miacutenimo de resistecircncia e decidir sobre a necessidade de fazer
ensaios mais completos A tensatildeo de rotura agrave compressatildeo referente a provetes cuacutebicos ou
ciliacutendricos pode ser estimada com base numa correlaccedilatildeo com o iacutendice escleromeacutetrico
3371 Equipamento
O equipamento utilizado eacute denominado de escleroacutemetro do tipo Schmidt Quando se
pressiona o veio de compressatildeo do escleroacutemetro contra a superfiacutecie de betatildeo a ensaiar
comprime-se uma mola existente no interior do aparelho Quando o veio atinge o fim do seu
curso eacute libertada instantaneamente uma massa que choca com a sua extremidade interior O
choque eacute transmitido agrave superfiacutecie a ensaiar a qual reage provocando um ressalto O mesmo
veio transmite esse ressalto agrave massa moacutevel que ao deslocar-se faz mover um ponteiro visiacutevel
no exterior do invoacutelucro do aparelho e regista o ponto maacuteximo do ressalto da massa Quanto
mais dura e compacta for a superfiacutecie do betatildeo maior seraacute o ressalto
O valor de referecircncia obtido atraveacutes da escala do aparelho iacutendice escleromeacutetrico
permite avaliar o valor de resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo tendo em conta o acircngulo entre o
eixo longitudinal do escleroacutemetro e a superfiacutecie ensaiada (Viacutetor Coias 2006)
Figura 3-7 Escleroacutemetro de Schmidt (Nabrande Wikipedia 2015)
O ensaio deve seguir as recomendaccedilotildees das normas de referecircncia
BS 1881 parte 202
ASTM C 505-85
38
3372 Registo e anaacutelise de dados
A mediccedilatildeo num determinado local deve corresponder 5 ou 10 leituras O registo de
dados deve ser efetuado num impresso proacuteprio incluindo
Identificaccedilatildeo da obra
Nome do operador
Data
Localizaccedilatildeo da aacuterea ensaiada na estrutura
Acircngulo do escleroacutemetro com a horizontal
Descriccedilatildeo da aacuterea ensaiada
Descriccedilatildeo do betatildeo
A resistecircncia de caacutelculo
Idade e condiccedilotildees de cura
Observaccedilotildees do aspeto da superfiacutecie do betatildeo
Zonas em que o ensaio natildeo teve validade
Nuacutemero de seacuterie do escleroacutemetro utilizado ou a sua identificaccedilatildeo simplificada
O tratamento dos dados depende do fim a que destina a informaccedilatildeo final podendo-se
registar apenas os valores meacutedios da tensatildeo de rotura agrave compressatildeo do betatildeo referente a provetes
cuacutebicos os ciliacutendricos incluindo os valores meacutedios de dispersatildeo Ou entatildeo pode-se tambeacutem
estimar os valores caracteriacutesticos da tensatildeo de rotura
338 Avaliaccedilatildeo da profundidade de carbonataccedilatildeo com indicador de fenolftaleiacutena
Este ensaio eacute de execuccedilatildeo simples A escolha adequada do local onde seraacute feita a anaacutelise
eacute fundamental sobretudo quando se trata de edifiacutecios de elevado valor patrimonial
Geralmente a carbonataccedilatildeo progride com a frente paralela agrave superfiacutecie a frente de
carbonataccedilatildeo quando atravessa o recobrimento das armaduras o accedilo despassiva iniciando o
processo de corrosatildeo das armaduras originando uma perda de resistecircncia e comprometendo a
durabilidade do betatildeo (Viacutetor Coias 2006) Conhecendo a posiccedilatildeo da frente de carbonataccedilatildeo eacute
possiacutevel estimar a extensatildeo das zonas a reparar
3381 Equipamento
Fazem parte do equipamento
Berbequim com percussatildeo
Martelo e escopro
Aspersor
Reacutegua graduada em miliacutemetros
Soluccedilatildeo alcooacutelica de fenolftaleiacutena a 01 por cento
Detetor de armaduras
39 Tiago Pais Boto
3382 Metodologia
Os pontos de mediccedilatildeo devem ser criteriosamente selecionados de forma a poderem-se
comparar diferentes mediccedilotildees Esta seleccedilatildeo deve ter tambeacutem em conta o tipo de controlo que
se pretende fazer e o grau de rigor pretendido Nomeadamente os elementos estruturais com as
superfiacutecies expostas aos agentes ambientais devem ser objeto de um maior nuacutemero de mediccedilotildees
A seleccedilatildeo exata do ponto de mediccedilatildeo deveraacute ter em conta a posiccedilatildeo das armaduras que devem
ser localizadas previamente com um detetor de armaduras a fim de natildeo serem danificadas
Os pontos selecionados devem ser previamente identificados e localizados numa planta
da estrutura
A profundidade dos furos ou cavidades seraacute superior em pelo menos 1 cm ao
recobrimento medido com o detetor de armaduras A limpeza correta do furo eacute essencial para a
fiabilidade dos resultados que deixaratildeo de ter validade se existirem resiacuteduos de poacute nas zonas
interiores natildeo carbonatadas
Utilizando um aspersor com a soluccedilatildeo alcooacutelica de fenolftaleiacutena molham-se a
superfiacutecies internas do furo do ensaio e observa-se a sua coloraccedilatildeo rosada sendo possiacutevel medir
a profundidade da frente de carbonataccedilatildeo na transiccedilatildeo de uma zona para a outra (Viacutetor Coias
2006)
O ensaio deve seguir as recomendaccedilotildees da norma de referecircncia RILEM CPC ndash 18 e E391 ndash
LNEC
Figura 3-8 Reaccedilatildeo da fenolftaleiacutena numa carote de betatildeo (oz diagnostico 2015)
40
339 Observaccedilatildeo boroscoacutepica de cavidades e fendas
O diagnoacutestico de patologias das estruturas e dos materiais bem como o seu
levantamento satildeo em muitos casos facilitados pela possibilidade de inspecionar o interior de
cavidades e fendas de pequenas dimensotildees existentes nesses materiais ou elementos estruturais
A boroscopia eacute uma teacutecnica baseada na utilizaccedilatildeo de um instrumento oacutetico o boroscoacutepio e
constitui uma forma muito pouco intrusiva de efetuar tais observaccedilotildees
3391 Equipamento
Na sua versatildeo mais simples o boroscoacutepio consiste numa haste delgada dotada numa
das extremidades de um ocular e na outra duma objetiva e um prisma A fim de permitir a
iluminaccedilatildeo da cavidade a observar um segundo sistema oacutetico montado no interior da mesma
haste conduz um feixe luminoso intenso que eacute dirigido para o campo observado (Viacutetor Coias
2006) A haste pode ser ligeiramente inclinada em relaccedilatildeo agrave vertical e rodada a toda a volta o
que aliado ao grande acircngulo do sistema oacutetico montado na sua extremidade possibilita uma
observaccedilatildeo com poucos acircngulos mortos
Aleacutem da observaccedilatildeo direta a ocular pode permitir atraveacutes de adaptadores apropriados
montar uma maacutequina fotograacutefica de 35 mm ou uma cacircmara de viacutedeo possibilitando o registo
de imagens do campo observado
Figura 3-9 Esquematizaccedilatildeo de um boroscoacutepio (oz diagnostico 2015)
41 Tiago Pais Boto
3392 Metodologia
Uma vez selecionados os pontos de observaccedilatildeo torna-se necessaacuterio a menos que se
trate de fendas suficientemente largas executar um ou mais furos com cerca de 10 mm de
diacircmetro Depois de montado o sistema e feita a ligaccedilatildeo agrave fonte de iluminaccedilatildeo a haste de
observaccedilatildeo eacute introduzida no orifiacutecio observando-se visualmente o seu interior
3310 Mediccedilatildeo de deslocamentos em juntas e fendas com o alongacircmetro
As construccedilotildees apresentam com frequecircncia fissuras ou fendas resultantes de
deformaccedilotildees ocasionadas por variadas causas como sejam por exemplo assentamentos
diferenciais variaccedilotildees de temperatura alteraccedilatildeo das solicitaccedilotildees ou das propriedades
mecacircnicas dos materiais execuccedilatildeo de obras subterracircneas na vizinhanccedila de construccedilotildees
existentes etc Sendo aquelas fissuras ou fendas manifestaccedilotildees do comportamento estrutural
haacute normalmente interesse em acompanhar a variaccedilatildeo da sua abertura ao longo do tempo em
diversos pontos do seu desenvolvimento (Viacutetor Coias 2006)
O alongacircmetro eacute um dispositivo mecacircnico que se utiliza para medir com precisatildeo
pequenos deslocamentos em juntas e fissuras
33101 Equipamento
O alongacircmetro mecacircnico tem uma base que pode medir 200 mm mas haacute outras medidas
e eacute utilizado para medir as distacircncias entre os pontos definidos por cada par de bases circulares
metaacutelicas com um diacircmetro de 5 mm Usa-se um invar para corrigir os valores lidos devido agrave
influecircncia tanto de variaccedilotildees de temperatura no aparelho como de esforccedilos a que este possa ser
submetido durante a sua utilizaccedilatildeo
Figura 3-10Alongacircmetro mecacircnico (oz diagnostico 2015)
42
33102 Metodologia
Apoacutes seleccedilatildeo e marcaccedilatildeo dos locais onde seratildeo realizadas as mediccedilotildees satildeo previamente
colocados simetricamente pares de bases metaacutelicas especialmente concebidas com 5 mm de
diacircmetro coladas ao elemento em estudo A anaacutelise das leituras ao longo do tempo permite ter
uma ideia da tendecircncia do movimento agravamento estabilizaccedilatildeo recuperaccedilatildeo ou uma
variaccedilatildeo ciacuteclica Esta base de dados permitiraacute eventualmente ajudar a estabelecer relaccedilotildees de
causa-efeito com as accedilotildees a que a construccedilatildeo estaacute sujeita
3311 Determinaccedilatildeo da resistecircncia de betotildees a partir de provetes ciliacutendricos
Sendo este tambeacutem um ensaio semi-destrutivo ou mesmo destrutivo torna-se necessaacuterio
a escolha criteriosa dos locais para recolha dos provetes O ensaio consiste genericamente na
determinaccedilatildeo da resistecircncia atual dos betotildees atraveacutes do ensaio de rotura agrave compressatildeo de
provetes ciliacutendricos
33111 Equipamento
Para a realizaccedilatildeo deste ensaio eacute necessaacuterio
bull Pacoacutemetro
bull Caroteadora
bull Coroas diamantadas com diacircmetro miacutenimo interior de 75 mm
bull Aspirador para extraccedilatildeo de carotes na direccedilatildeo ascendente ou para extraccedilatildeo de carotes
segundo qualquer direccedilatildeo
33112 Metodologia
A seleccedilatildeo exata do local de extraccedilatildeo das carotes deveraacute ter sempre em conta a seguranccedila
estrutural do elemento a sondar no sentido de ser o menos possiacutevel afetada Deste modo em
pilares correntes (de edifiacutecios) o furo de extraccedilatildeo deveraacute localizar‑se sensivelmente a meio da
altura ou o mais possiacutevel afastado das ligaccedilotildees aos restantes elementos estruturais (vigas ou
lajes) Do mesmo modo em vigas o furo de extraccedilatildeo das carotes deveraacute localizar‑se entre 15
e 14 do vatildeo na zona onde os esforccedilos de flexatildeo satildeo mais reduzidos Para aleacutem dos
condicionamentos atraacutes referidos deveraacute ser tido em conta que recolha das carotes deve ser
feita de modo a interferir o miacutenimo com as armaduras do elemento a sondar Para tal deve ser
usado um pacoacutemetro antes da extraccedilatildeo das carotes
As carotes apoacutes a sua extraccedilatildeo deveratildeo ser imediatamente identificadas marcando-as
com laacutepis de cera ou por outro processo igualmente eficaz Depois deveratildeo ser devidamente
acondicionadas a fim de natildeo sofrerem quaisquer danos durante o transporte No caso de alguma
43 Tiago Pais Boto
carote ter intersectado uma armadura o corte dessa carote antes do ensaio deveraacute ser feito de
modo a eliminar o troccedilo afetado pela presenccedila da armadura
Os ensaios de rotura agrave compressatildeo simples dos provetes devem ser realizados em laboratoacuterio
de acordo com a Norma E 226 do LNEC (Viacutetor Coias 2006)
Figura 3-11 Extraccedilatildeo de carote com localizaccedilatildeo preacutevia da malha de armaduras (oz
diagnostico 2015)
33113 Registo e anaacutelise de resultados
O registo dos dados eacute efetuado em impresso proacuteprio incluindo
Identificaccedilatildeo da obra
Nome do operador
Data
Localizaccedilatildeo e identificaccedilatildeo dos pontos de extraccedilatildeo das carotes recorrendo a um
desenho esquemaacutetico
Observaccedilotildees sobre o aspeto da superfiacutecie do betatildeo
Zonas em que as extraccedilotildees natildeo foram vaacutelidas
Os resultados obtidos deveratildeo ser processados tendo por base a metodologia
preconizada na publicaccedilatildeo da Concrete Society Technical Report nordm 11 onde satildeo indicados
vaacuterios fatores de correccedilatildeo a aplicar sobre os resultados dos provetes ensaiados que tecircm em
conta entre outros a direccedilatildeo da carotagem a relaccedilatildeo alturadiacircmetro do provete o corte dos
agregados a presenccedila de material de recobrimento a forma dos provetes a resistecircncia
potencial etc (Viacutetor Coias 2006)
44
3312 Mediccedilatildeo da espessura da seccedilatildeo atraveacutes de ensaios impacto-eco
Este meacutetodo consiste em emitir um impacto mecacircnico sobre uma superfiacutecie originando
impulsos que satildeo projetados ao longo do material As ondas refletidas por uma falha interna
satildeo captadas por um recetor posicionado na mesma superfiacutecie do impacto (Malhotra 1984
ACI-364 1993)
33121 Equipamento
Para a realizaccedilatildeo deste ensaio eacute necessaacuterio
Computador portaacutetil preparado para operar em condiccedilotildees adversas que deveraacute
ter instalado o software adequado para o processamento dos sinais (possibilidade
de definir diferentes resoluccedilotildees dos sinais) e uma placa especiacutefica para aquisiccedilatildeo
dos sinais
Transdutor piezoeleacutetrico com extremidade coacutenica acoplado ao suporte das
massas impactoras ou outro equivalente
Massa impactoras esferas metaacutelicas com diacircmetros de 5 8 125 mm ou outras
equivalentes
Todo o sistema deveraacute estar devidamente operacional e calibrado pelo que deveraacute fazer-
se acompanhar da folha de calibraccedilatildeo devidamente atualizada Para apoio agrave execuccedilatildeo dos
ensaios deveraacute prever-se a eventual utilizaccedilatildeo de um boroscoacutepio ou de equipamento de ultra-
sons (Viacutetor Coias 2006)
Figura 3-12 Parte do equipamento para realizaccedilatildeo do ensaio (impacto-ecoimpact Echo
instruments 2015)
45 Tiago Pais Boto
33122 Metodologia
Para a colocaccedilatildeo dos transdutores os pontos selecionados devem ser em zonas onde natildeo
existem juntas e irregularidades superficiais para que desta forma natildeo influenciem os
resultados
Deve-se portanto remover quaisquer materiais de revestimento nomeadamente os
rebocos jaacute no caso de pinturas de espessura reduzida deve-se comparar os resultados com zonas
sem a referida pintura
Na superfiacutecie do elemento a ensaiar marca-se uma malha de pontos de referecircncia onde
a abertura e quantidade vem em funccedilatildeo da espessura ou largura da seccedilatildeo transversal do
elemento Devem tambeacutem ser garantidos no miacutenimo 9 pontos e em elementos laminares 16
pontos
Sobre cada um dos pontos eacute realizado o ensaio utilizando a massa de impacto previamente
selecionada atraveacutes de testes preliminares
A realizaccedilatildeo deste ensaio deve seguir a norma Norma ASTM C1383-98a Standard Test
Method for Measuring the P-Wave Speed and the Thickness of Concrete Plates Using the
Impact-Echo Method
46
47 Tiago Pais Boto
4 Patologias em Estruturas de Betatildeo Armado
41 Introduccedilatildeo
Em Engenharia Civil o conceito de patologia estaacute associado aos fenoacutemenos que afetam
o comportamento anoacutemalo de uma construccedilatildeo Este conceito pode ser diferenccedilado em patologia
estrutural e em patologia natildeo estrutural Patologia estrutural eacute para os fenoacutemenos que afetam a
funcionalidade estrutural dos elementos da construccedilatildeo nomeadamente as fundaccedilotildees
infraestrutura e superestrutura Patologia natildeo estrutural alberga todos os outros fenoacutemenos que
afetam os restantes elementos da construccedilatildeo
Dada a natureza quiacutemica do betatildeo a sua macro e micro estrutura encontra-se em
constante mudanccedila devido agrave sua estrutura porosa estar sempre em contato com o meio
ambiente Atraveacutes de diversos mecanismos nomeadamente a permeaccedilatildeo difusatildeo e absorccedilatildeo
satildeo transportados diversos agentes necessaacuterios agrave corrosatildeo ao accedilo CO2 aacutegua sulfatos cloretos
Devido agrave sua constituiccedilatildeo e caracteriacutesticas dos constituintes do betatildeo estes podem desenvolver
reaccedilotildees quiacutemicas internas originando patologias
A existecircncia de armaduras no interior do betatildeo e a deficiente proteccedilatildeo das mesmas pode
originar processos de corrosatildeo acelerados originando severas patologias que podem colocar
em causa a proacutepria estabilidade da estrutura
As patologias podem verificar-se devido a erros de projeto erros de execuccedilatildeo erros de
exploraccedilatildeo e manutenccedilatildeo O uacuteltimo erro remete essencialmente para os mecanismos
mecacircnicos fiacutesicos e quiacutemicos a que o betatildeo armado poderaacute estar exposto Este assunto seraacute
abordado com mais detalhe nesta dissertaccedilatildeo Jaacute em relaccedilatildeo aos erros de projeto e de execuccedilatildeo
estando intrinsecamente ligados agrave construccedilatildeo de estruturas novas seratildeo apenas enunciados
neste documento
Segundo um modelo proposto por Tuutti para o mecanismo de detioraccedilatildeo das estruturas
satildeo identificadas principalmente duas fases distintas a iniciaccedilatildeo e a propagaccedilatildeo Na fase de
iniciaccedilatildeo a penetraccedilatildeo e alojamento das substacircncias agressivas vai aumentando ateacute valores
criacuteticos de forma pouco significativa ateacute ao iniacutecio da fase de propagaccedilatildeo Na fase de
propagaccedilatildeo segundo o modelo de Tuutti a evoluccedilatildeo eacute idecircntica a um crescimento exponencial
ao longo da vida uacutetil da estrutura exemplificado pelo graacutefico apresentado na figura seguinte
48
Figura 4-1 Modelo de Tuutti evoluccedilatildeo dos niacuteveis de deterioraccedilatildeo ao longo da vida uacutetil de
uma estrutura (Concrete Institute of Australia 2015)
Segundo Tuutti os instantes representados no graacutefico da Figura 4-1 correspondem agraves
diferentes condiccedilotildees de deterioraccedilatildeo que ocorrem na fase de propagaccedilatildeo
Instante T0 Iniacutecio da corrosatildeo das armaduras
Instante T1 Ocorrecircncia da propagaccedilatildeo da corrosatildeo
Instante T2 Niacutevel de corrosatildeo elevado
42 Erros de projeto
Geralmente os erros de projeto estrutural mais recorrentes e significativos satildeo
Falta de detalhes nos projetos
Erros de dimensionamento
Falta de compatibilidade entre os vaacuterios projetos de especialidade
Deficiente avaliaccedilatildeo das accedilotildees e esforccedilos impostos nomeadamente o efeito teacutermico
Ausecircncia de pormenorizaccedilatildeo adequada do recobrimento e das armaduras
Deficiecircncia avaliaccedilatildeo da agressividade da classe de exposiccedilatildeo
Especificaccedilotildees inadequadas dos materiais
Deficiente avaliaccedilatildeo do controlo de deformaccedilatildeo fendilhacatildeo
Deficiente avaliaccedilatildeo na drenagem e impermeabilizaccedilatildeo
49 Tiago Pais Boto
43 Deficiente execuccedilatildeo
Jaacute na fase de execuccedilatildeo das estruturas de betatildeo armado os erros mais comuns geralmente
satildeo
Falta de rigor e controlo tecnoloacutegico
Erro de interpretaccedilatildeo de projetos
Armaduras mal posicionadas
Deslocamentos das cofragens
Descofragem prematura
Ausecircncia de espaccediladores para garantir recobrimentos
Deficiente vibraccedilatildeo do betatildeo
Segregaccedilatildeo do betatildeo
Falta de fiscalizaccedilatildeo
Juntas de dilataccedilatildeo mal posicionadas ou mesmo ausecircncia das mesmas
Escolha de materiais inadequados ou sem homologaccedilatildeo e marcaccedilatildeo CE
Abatimentos das superfiacutecies de betonagem
44 Erros de Exploraccedilatildeo Manutenccedilatildeo
Como referido anteriormente os erros de exploraccedilatildeomanutenccedilatildeo satildeo remetidos para
os principais mecanismos mecacircnicos fiacutesicos e quiacutemicos a que o betatildeo armado poderaacute estar
exposto
441 Mecanismos Mecacircnicos
Cristalizaccedilatildeo dos sais
A cristalizaccedilatildeo dos sais acontece na passagem da situaccedilatildeo de natildeo saturaccedilatildeo para a de
saturaccedilatildeo ou sobressaturaccedilatildeo e acontece na circunstacircncia de abaixamento da temperatura
evaporaccedilatildeo ou por acreacutescimo de sal Comeccedilam-se entatildeo a formar sais cristalizaccedilatildeo nos espaccedilos
porosos do betatildeo exercendo deste modo uma pressatildeo de nas paredes capilares do betatildeo (Viacutetor
Coias 2006)
Retraccedilatildeo (secagem por evaporaccedilatildeo quiacutemica e teacutermica)
O efeito da retraccedilatildeo do betatildeo seja ela secagem por evaporaccedilatildeo retraccedilatildeo plaacutestica ou por
efeito teacutermico origina uma diminuiccedilatildeo no volume das peccedilas de betatildeo Por consequecircncia pode
originar tensotildees de traccedilatildeo no betatildeo e se estes esforccedilos natildeo forem libertados por exemplo
atraveacutes de juntas de dilataccedilatildeo Quando as tensotildees de traccedilatildeo forem superiores agrave resistecircncia do
betatildeo agrave traccedilatildeo surge o aparecimento de fendas
A retraccedilatildeo por secagem acontece devido agrave evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua presente nos
poros capilares que natildeo foi usada no processo de hidrataccedilatildeo do cimento Este processo sendo
50
lento pode demorar anos ateacute se evidenciarem as primeiras patologias em elementos estruturais
espessos
A retraccedilatildeo quiacutemica tambeacutem designada por endoacutegena ou autogeacutenea ocorre devido agrave
evoluccedilatildeo quiacutemica resultante da hidrataccedilatildeo da pasta de cimento Este processo pode ocorrer
mesmo sem trocas de aacutegua quando o betatildeo tem uma idade jovem e provoca fendas de pequena
profundidade
Por uacuteltimo a retraccedilatildeo teacutermica ocorre apoacutes um arrefecimento teacutermico ateacute atingir a
temperatura ambiente consequecircncia de uma elevaccedilatildeo preacutevia e acentuada da temperatura Uma
peccedila monoliacutetica de betatildeo sujeita a variaccedilotildees de temperatura da ordem dos 40ordmC ou 50ordmC sofre
uma deformaccedilatildeo de alguns deacutecimos de miliacutemetros por cada metro de comprimento Os efeitos
deste alongamento e encurtamento satildeo despreziacuteveis se a peccedila dilatar livremente mas surgem
tensotildees internas se estiver rigidamente confinada (Viacutetor Coias 2006)
Abrasatildeo
Esta caracteriza-se essencialmente por accedilotildees repetidas de fricccedilatildeo ou impacto repetido
Eacute um mecanismo de deterioraccedilatildeo no betatildeo importante para estruturas em que estejam em
contato com a aacutegua em escoamento em especial quando esta arraste detritos e areias A erosatildeo
pode desenvolver-se rapidamente assim que a camada superficial do betatildeo desaparecer (Rui
Ferreira 2000)
Cavitaccedilatildeo
A cavitaccedilatildeo acontece devido aacute formaccedilatildeo de bolhas de vapor provocada por uma variaccedilatildeo
brusca da velocidade do escoamento ou diminuiccedilatildeo de pressatildeo na aacutegua que por sua vez
quando atingem zonas de pressatildeo normal rebentam Esta accedilatildeo hidrodinacircmica ganha
preponderacircncia apenas em estruturas total ou parcialmente submersas
Variaccedilotildees de temperatura
O efeito da temperatura em estruturas de betatildeo armado pode causar enormes esforccedilos
quando natildeo existem juntas de dilataccedilatildeo As tensotildees originadas podem ser de compressatildeo ou de
traccedilatildeo consoante a variaccedilatildeo da temperatura seja positiva ou negativa respetivamente A
principal consequecircncia nas estruturas eacute a fendilhacatildeo do betatildeo que se inicia assim que as tensotildees
originadas forem superiores agrave resistecircncia de traccedilatildeo ou compressatildeo do betatildeo
Temperaturas elevadas (incecircndio)
Dependendo da temperatura do tempo de exposiccedilatildeo e da velocidade de arrefecimento
as propriedades dos materiais nomeadamente o betatildeo e o accedilo satildeo alteradas levando a um
51 Tiago Pais Boto
decreacutescimo da resistecircncia dos elementos estruturais alteraccedilatildeo na coloraccedilatildeo esfarelamento
superficial fendilhaccedilatildeo e ateacute ao proacuteprio colapso da estrutura
Segundo Rosso (1975) o ciclo caracteriacutestico de um incecircndio numa edificaccedilatildeo eacute
categorizada em trecircs fases a inicial a intermeacutedia e a final Na fase inicial verifica-se um
aumento severo da temperatura ateacute cerca dos 250-300ordmC provocando perdas da resistecircncia
mecacircnica agrave compressatildeo em cerca de 5 Quando os elementos satildeo sujeitos a temperaturas
superiores a 300ordmC a perda da resistecircncia mecacircnica agrave compressatildeo jaacute eacute bastante consideraacutevel e
agrava-se em situaccedilotildees de arrefecimento raacutepido Na entrada da segunda fase ocorre um
fenoacutemeno designado por ldquoflash overrdquo Nesta fase ocorrem os efeitos mais nocivos para as
estruturas de betatildeo armado Segundo Rosso (1975) raramente excede temperaturas de 1250-
1300ordmC Na uacuteltima fase jaacute caracterizada pela extinccedilatildeo do fogo o aspeto mais relevante eacute a
velocidade de arrefecimento Quando este eacute feito lentamente existe a possibilidade de uma
recuperaccedilatildeo da resistecircncia inicial de ateacute 90 dependendo da temperatura maacutexima atingida
(Rosso T FAUUSP 1975)
Tabela 4-1 Caracteriacutesticas do betatildeo em funccedilatildeo da temperatura (Adaptado de Rosso (1975)
Neville (1923)
Temperatura [ordmC] Cor Aspeto Visual Desempenho
lt250 Cinza Perda de resistecircncia pequena e irregular
285-300 Cinza-Rosa Fissuraccedilatildeo superficial lascamento explosivo
300 Rosa Iniacutecio de mudanccedila de cor
50-400 Rosa Reduccedilatildeo do Modulo de deformaccedilatildeo
535-550 Roxo Fissuraccedilatildeo profunda friabilidade superficial
575 Vermelho claro Destacamento dos gratildeos de quartzo
650 Cinza esbranquiccedilado Perda das propriedades mecacircnicas
790-800 Cinza esbranquiccedilado Lascamentos do recobrimento das armaduras com
exposiccedilatildeo ateacute 25 da superfiacutecie das mesmas
900 Amarelo alaranjado Superfiacutecie pulverulenta
1000 Amarelo claro Superfiacutecie pulverulenta
Ciclos de gelodegelo
O betatildeo sendo um material poroso absorve e reteacutem aacutegua nos seus poros Quando sujeito a
temperaturas negativas a aacutegua presente nos poros congela originando um aumento de volume
em cerca de 9 Se este aumento de volume for restringido geram-se tensotildees no interior do
betatildeo causando fendilhaccedilatildeo agrave superfiacutecie Por sua vez quando o processo se inverte resulta na
degradaccedilatildeo do material verificando-se escamaccedilatildeo do betatildeo Esta accedilatildeo depende da frequecircncia
dos ciclos gelodegelo da porosidade do betatildeo da classe de exposiccedilatildeo em que se encontra o
betatildeo da rapidez e duraccedilatildeo do arrefecimento e da idade do betatildeo que por sua vez eacute proporcional
agrave resistecircncia (Viacutetor Coias 2006)
52
442 Mecanismos Quiacutemicos
Reaccedilotildees alcalis-agregado
As reaccedilotildees mais importantes satildeo as aacutelcalis-siacutelica e aacutelcalis-silicatos Estas reaccedilotildees
resultam da reaccedilatildeo dos metais alcalinos presentes no betatildeo (K2O e Na2O) e os silicatos
presentes nos agregados
Os paracircmetros fundamentais que influenciam esta reaccedilatildeo satildeo a compactaccedilatildeo cura
razatildeo aacuteguacimento quantidade de agregado ativo e a quantidade de aacutelcalis no betatildeo (COSTA
A ldquoPatologia do Betatildeo Armado 2007)
Agregados Reativos + Humidade + Alcalinidade Elevada rarrRisco de Reaccedilatildeo aacutelcalis-agregado
Ataque pelos aacutecidos sais e aacuteguas puras
Atraveacutes da interaccedilatildeo da pasta de cimento com hidroacutexido de caacutelcio silicato de caacutelcio e o
aluminato de caacutelcio formam-se sais de caacutelcio soluacuteveis destruindo os poros da pasta A
agressividade dos aacutecidos depende da solubilidade dos sais de caacutelcio que satildeo originados quer
isto dizer que quanto maior eacute a solubilidade mais acelerado seraacute o ritmo de deterioraccedilatildeo
As aacuteguas puras sendo estas aacuteguas correntes contecircm um elevado poder dissolvente
dissolvem o hidroacutexido de caacutelcio originando a perda das propriedades ligantes e a decomposiccedilatildeo
da pasta de cimento Estas aacuteguas quando contecircm um teor elevado de iotildees de caacutelcio a
agressividade diminui Jaacute quando haacute a presenccedila de dioacutexido de carbono e alcalis dissolvidos a
agressividade aumenta
Ataque pelos sulfatos
A deterioraccedilatildeo eacute originada pela Formaccedilatildeo de Etringite Retardada (DEF) A origem daacute-
se no processo da reaccedilatildeo do aluminato do cimento Portland endurecido com o iatildeo sulfato
provocando uma reaccedilatildeo expansiva do betatildeo A principal causa eacute um aumento da temperatura
durante o endurecimento do betatildeo e o seu efeito eacute devido a tensotildees internas que podem
provocar a fendilhaccedilatildeo do betatildeo
As causas mais importantes desta accedilatildeo quiacutemica eacute o ambiente agressivo a que a estrutura
de betatildeo estaacute exposta e a permeabilidade do betatildeo
Accedilatildeo da aacutegua do mar
A grande quantidade de iotildees agressivos na aacutegua do mar tais como CL- SO4-- Ca++
Mg++ Na+ K+ entram em reaccedilatildeo com a pasta de cimento levando agrave deterioraccedilatildeo do betatildeo
Corrosatildeo das armaduras
O betatildeo eacute um composto com alto teor alcalino essencialmente devido agraves reaccedilotildees de
hidrataccedilatildeo dos silicatos de caacutelcio constituintes do cimento originando hidroacutexidos de caacutelcio
Em condiccedilotildees onde o pH eacute elevado proporciona agraves armaduras presentes no betatildeo um
comportamento passivo originado por uma pelicula de oacutexido de ferro ou seja uma pelicula
passivante (Politico G 2006)
53 Tiago Pais Boto
Quando a pelicula passivante do accedilo eacute destruiacuteda inicia-se o mecanismo de corrosatildeo As
armaduras funcionam como condutores eleacutetricos e o betatildeo como eletroacutelito isto quer dizer que
funciona como um condutor ioacutenico abrangendo simultaneamente as zonas anoacutedicas e
catoacutedicas A dissoluccedilatildeo do accedilo no acircnodo origina a libertaccedilatildeo de iotildees ferrosos permanecendo
um excesso de eletrotildees no accedilo e estes devido agrave diferenccedila de potencial migram para a zona
catoacutedica atraveacutes da armadura Quando reagem com a aacutegua formam-se iotildees hidroacutexidos que
migram para a zona anoacutedica (Joana Silva 2007)
As principais equaccedilotildees no processo de corrosatildeo das armaduras satildeo
Dissoluccedilatildeo do accedilo (Reaccedilatildeo Anoacutedica) 119865119890 rarr 119865119890++ + 2119890minus (41)
Reduccedilatildeo do oxigeacutenio (Reaccedilatildeo Catoacutedica) 119874221 + 1198672119874 + 2119890minus rarr 2119874119867minus (42)
Produtos da corrosatildeo 119865119890++ + 2119874119867minus rarr 119865119890(119874119867)2 (43)
ldquoNa zona anoacutedica ocorrem em geral reaccedilotildees secundaacuterias cujos produtos da corrosatildeo
podem originar aumentos de volume significativos criando no betatildeo elevadas tensotildees internas
que podem promover fenoacutemenos de fissuraccedilatildeo eou delaminaccedilatildeo do recobrimento das
armadurasrdquo (A Costa J Appleton 1999) As reaccedilotildees referidas satildeo
119865119890 + 31198672119874 rarr 119865119890(119874119867)3 + 3119867+ + 3119890minus (44)
3119865119890 + 41198672119874 rarr 11986511989031198744 + 8119867+ + 8119890minus (45)
119865119890 + 21198672119874 rarr 119865119890119874(119874119867minus) + 3119867+ + 3119890minus (46)
119865119890119874(119874119867minus) + 1198742 rarr 11986511989031198744 (47)
54
Figura 4-2Modelo simplificado do processo de corrosatildeo nas armaduras (ACosta1997)
Accedilatildeo dos cloretos
A accedilatildeo dos cloretos ocorre devido a trecircs mecanismos de transporte permeaccedilatildeo absorccedilatildeo
e difusatildeo Estes mecanismos podem ocorrer isoladamente ou em simultacircneo estando
dependentes do grau de humidade do betatildeo da presenccedila de aacutegua e do coeficiente de
permeabilidade do betatildeo Os cloretos no betatildeo armado provocam uma aceleraccedilatildeo das reaccedilotildees
anoacutedicas promovendo o processo de dissoluccedilatildeo das armaduras
De acordo com Rozenberg no mecanismo de corrosatildeo provocado pela accedilatildeo dos
cloretos o cloreto de ferro originado no acircnodo originaacuterio da combinaccedilatildeo dos iotildees de ferro e
cloretos reage com os iotildees de hidroacutexido consumindo-os e originando hidroacutexido de ferro Da
diminuiccedilatildeo dos iotildees hidroacutexido leva a uma diminuiccedilatildeo do pH do betatildeo proporcionando a
destruiccedilatildeo da peliacutecula passiva das armaduras (I M Rozenberg 2002)
2119865119890 + 6119862119897minus rarr 21198651198901198621198973minus + 4119890minus (48)
119865119890119862119897minus + 2119874119867minus rarr 119865119890(119874119867)2 + 3119862119897minus (49)
Carbonataccedilatildeo do betatildeo
Este eacute um fator de grande importacircncia na deterioraccedilatildeo das estruturas de betatildeo armado
Quanto maiores forem as percentagens de cimento Portland no betatildeo menor seraacute a
profundidade de carbonataccedilatildeo na estrutura havendo mais cal a carbonatar aumenta a
impermeabilidade agrave penetraccedilatildeo do CO2 Face ao aumento dos niacuteveis de concentraccedilatildeo de CO2
verificado nos uacuteltimos anos este mecanismo de deterioraccedilatildeo tem importacircncia significativa na
deterioraccedilatildeo das armaduras
55 Tiago Pais Boto
Figura 4-3 Evoluccedilatildeo dos niacuteveis de concentraccedilatildeo de CO2 nos uacuteltimos 50 anos
ldquoQuando o processo de corrosatildeo atinge as armaduras torna-se de extrema importacircncia
avaliar a profundidade da mesma ldquoEste processo pode ser dividido em trecircs zonas distintas a
zona carbonatada o hidroacutexido de caacutelcio jaacute foi consumida pelo dioacutexido de carbono
transformando-o em carbonato de caacutelcio (CaCO3) a zona natildeo carbonatada onde ainda natildeo
existe penetraccedilatildeo de dioacutexido de carbono e finalmente a fronteira delimitadora das duas zonas
descritas chamada frente de carbonataccedilatildeordquo (A Costa J Appleton 1999)
De acordo com a 1ordf lei de Fick e sendo este um processo de difusatildeo de dioacutexido de
carbono a corrosatildeo avanccedila em profundidade ao longo do tempo podendo entatildeo ser
representada atraveacutes de
120594 = 119870radic119905 (410)
Onde
χ - Profundidade de carbonataccedilatildeo [m]
K - Coeficiente de carbonataccedilatildeo [m s-05]
t - tempo [s]
Sendo que a constante de carbonataccedilatildeo (K) depende da razatildeo aacuteguacimento (AC) do
coeficiente de difusatildeo do CO2 no betatildeo e da quantidade presente na atmosfera do tipo e
quantidade de cimento e do teor de humidade do betatildeo relacionando as condicionantes
mencionadas da seguinte formardquo (A Costa 1997)
56
119870 = radic2119863
119886(1198621 minus 1198622) (411)
Onde
D - coeficiente de difusatildeo do CO2 no betatildeo [m2s]
a - Quantidade necessaacuteria para carbonatar uma unidade de volume de betatildeo [gm3]
1198621 - Concentraccedilatildeo de CO2 no exterior [gm3]
1198622 - Concentraccedilatildeo de CO2 na frente de carbonataccedilatildeo [gm3]
O processo da carbonataccedilatildeo do betatildeo pode ser explicado da seguinte forma
No processo de cura do betatildeo atraveacutes da hidrataccedilatildeo dos silicatos e do oacutexido de caacutelcio
(CaO) contido no cimento gera-se o hidroacutexido de caacutelcio Ca(OH)2
CaO + H2O rarr Ca(OH) (412)
O hidroacutexido de caacutelcio em contato com a atmosfera reage com o dioacutexido de carbono CO2
formando assim o carbonato de caacutelcio CaCO3 insoluacutevel Esta reaccedilatildeo eacute ainda afetada pela
humidade relativa presente na atmosfera potenciando o consumo do hidroacutexido de caacutelcio
Ca(OH)2 presente diminuindo a alcalinidade da estrutura ou seja diminuiccedilatildeo dos iacuteons OH-
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (413)
Em seguida o ataque do dioacutexido de carbono CO2 presente na aacutegua e na atmosfera sobre
o hidroacutexido de caacutelcio Ca(OH)2 e o carbonato de caacutelcio CaCO3 gera o bicarbonato de caacutelcio
Ca(HCO3)2
Ca(OH)2 + 2CO2 rarr Ca(HCO3)2 (414)
CaCO3 + CO2 + H2O rarr Ca(HCO3)2 (415)
O bicarbonato de caacutelcio Ca(HCO3)2 eacute soluacutevel na aacutegua Portanto a exposiccedilatildeo da estrutura
a ambientes com altos teores de dioacutexido de carbono potencia a degradaccedilatildeo do betatildeo ao longo
do tempo
443 Mecanismos Fiacutesicos
Os mecanismos fiacutesicos responsaacuteveis pelas patologias nas estruturas podem para melhor
enquadramento ser divididos em dois grupos accedilotildees previsiacuteveis e accedilotildees imprevisiacuteveis ou de
carater acidental Nas accedilotildees previsiacuteveis estatildeo os problemas patoloacutegicos resultantes da ausecircncia
ou inadequada manutenccedilatildeo da estrutura Por sua vez estas causas satildeo ldquofrutordquo da falta de
conhecimento teacutecnico da falta de rigor profissional e problemas econoacutemicos As accedilotildees
imprevisiacuteveis satildeo caracterizadas pela ocorrecircncia de accedilotildees acidentais e accedilotildees sem contribuiccedilatildeo
da accedilatildeo humana resultado da agressividade do meio Provocando vaacuterias deterioraccedilotildees nas
estruturas de betatildeo (enunciadas nas accedilotildees acidentais seguidamente descritas)
57 Tiago Pais Boto
Vento e Sismo
As accedilotildees do vento e sismo satildeo accedilotildees dinacircmicas nas estruturas que por vezes quando
significativas causam ataques mecacircnicos significativos
Crescimento de vegetaccedilotildees
O crescimento de vegetaccedilotildees (tais como musgos algas raiacutezes etc) quando se formam em
zonas porosas do betatildeo e fendas originam forccedilas expansivas causando ataques mecacircnicos
Acumulaccedilatildeo de sujidades ou lixos e contaminaccedilatildeo por oacuteleos e gorduras
Este tipo de contaminaccedilatildeo quando promove a criaccedilatildeo de bacteacuterias anaeroacutebicas e aeroacutebicas
causando um ataque quiacutemico da passa de cimento
Microorganismos
Os microrganismos que produzem aacutecido huacutemico causam um ataque quiacutemico aacute pasta de
cimento
58
59 Tiago Pais Boto
5 Reparaccedilatildeo e Reforccedilo de Estruturas de betatildeo armado
51 Enquadramento Geral de uma intervenccedilatildeo de reforccedilo
A decisatildeo de intervenccedilatildeo numa estrutura existente em betatildeo armado com o objetivo de
reforccedilar prende-se agrave necessidade de melhorar ou corrigir uma situaccedilatildeo deficiente de seguranccedila
estrutural independentemente dos vaacuterios estados limites sendo que habitualmente eacute relacionado
ao estado limite uacuteltimo
Uma intervenccedilatildeo sobre as accedilotildees traduz-se normalmente pela imposiccedilatildeo de restriccedilotildees agrave
utilizaccedilatildeo da estrutura Eacute o caso por exemplo do procedimento apoacutes a ocorrecircncia dum acidente
estrutural em que se aplicam regra geral de imediato restriccedilotildees de utilizaccedilatildeo do edifiacutecio ateacute
se esclarecer a situaccedilatildeo geral em que a estrutura se encontra (Joseacute Vasconcelos Paiva at all
LNEC 2006)
Satildeo igualmente consideradas accedilotildees de reparaccedilatildeo ou reforccedilo quando existe uma
redistribuiccedilatildeo de esforccedilos entre os diversos elementos estruturais quer isto dizer que neste tipo
de intervenccedilotildees natildeo eacute executada nenhuma teacutecnica de reforccedilo especiacutefica mas sim uma
intervenccedilatildeo ativa com a aplicaccedilatildeo de sistemas de forccedilas autoequilibradas
52 Aspetos teacutecnicos a considerar em situaccedilotildees de reparaccedilatildeo ou reforccedilo
estrutural
Na tabela seguinte indicam-se os principais aspetos teacutecnicos que devem ser alvo de
anaacutelise em projetos de reparaccedilatildeo ou reforccedilo (Joseacute Vasconcelos Paiva et all LNEC 2006)
60
Tabela 5-1 Aspetos teacutecnicos a considerar para situaccedilotildees de reparaccedilatildeo e reforccedilo (Joseacute
Vasconcelos Paiva et all LNEC 2006)
Seguranccedila
Estrutural
Caracteriacutesticas geomeacutetricas e propriedades dos materiais constituintes dos elementos
estruturais jaacute construiacutedos e estado de conservaccedilatildeo desses materiais
Aplicabilidade das accedilotildees das regras de combinaccedilatildeo e dos coeficientes de seguranccedila
estabelecidos para construccedilotildees novas
Periacuteodo de vida uacutetil da estrutura apoacutes a intervenccedilatildeo
Anaacutelise
Estrutural
Distribuiccedilatildeo de esforccedilos antes da intervenccedilatildeo
Distribuiccedilatildeo de esforccedilos depois da intervenccedilatildeo
Soluccedilotildees de
interligaccedilatildeo entre
elementos ou
materiais
Por colagem
Por soldadura
Por fricccedilatildeo ou atrito
Por confinamento (pressatildeo transversal)
Com ferrolhos (corte e traccedilatildeo)
Com ligadores metaacutelicos (ex parafusos pregos)
Por comportamento diferido
Dimensionamento
(definiccedilatildeo da
capacidade
resistente)
Funcionamento em serviccedilo
Resistecircncia uacuteltima
Interaccedilatildeo entre materiais novos e jaacute existentes
Funcionamento em seacuterie ou em paralelo
Tipo de esforccedilo dominante (compressatildeo traccedilatildeo flexatildeo esforccedilo transverso)
Durabilidade
Durabilidade relativa dos materiais
Coexistecircncia natildeo reativa
Resistecircncia agrave corrosatildeo e ao fogo
Resistecircncia das ligaccedilotildees agrave fadiga
53 Metodologias de intervenccedilatildeo
Embora seja difiacutecil propor uma sequecircncia de etapas adequada a todos os casos de
reparaccedilatildeoreforccedilo sugere-se a metodologia apresentada por (ACI Committee 364 1999)
61 Tiago Pais Boto
Tabela 5-2Metodologia a seguir para projeto de reparaccedilatildeoreforccedilo (ACI Committee 364
1999)
FASE A ndash AVALIACcedilAtildeO DO ESTADO DA ESTRUTURA
A1 Recolha de informaccedilatildeo
A11 Elementos de
projeto
i Peccedilas desenhadas
ii Peccedilas escritas
A12 Elementos de obra
i Telas finais
ii Registos da fiscalizaccedilatildeo
iii Livro de obra
A13 Histoacuteria da
estrutura
i Registo de alteraccedilotildees de uso da estrutura
ii Registo de anteriores intervenccedilotildees de reparaccedilatildeoreforccedilo
A14 Levantamento da
geometria da estrutura
atual
i Recolha da dimensatildeo real dos elementos estruturais
ii Verificaccedilatildeo da introduccedilatildeo supressatildeo de elementos
estruturais
iii Verificaccedilatildeo da conformidade do sistema estrutural do
projetoobra
A2 Inspeccedilatildeo da estrutura
A21 Abordagem niacutevel
1
i Registo visualizaccedilatildeo anaacutelise e eventual quantificaccedilatildeo
de defeitos visiacuteveis e potenciais nos elementos estruturais
(fendilhacatildeo deformaccedilatildeo deterioraccedilatildeo do betatildeo
deterioraccedilatildeo do accedilo etc)
A22 Abordagem niacutevel
2
i Quantificaccedilatildeo das propriedades mecacircnicas do betatildeo e do
accedilo atraveacutes de ensaios in-situ ou em laboratoacuterio
ii Quantificaccedilatildeo das anomalias registadas na abordagem
niacutevel 1 atraveacutes de ensaios in-situ ou em laboratoacuterio
FASE B ndash AVALIACcedilAtildeO DA SEGURANCcedilA DA ESTRUTURA
B11 Verificaccedilatildeo da
seguranccedila da estrutura
face agraves condiccedilotildees
iniciais de projeto
i Verificaccedilatildeo aos estados limites uacuteltimos
ii Verificaccedilatildeo aos estados limites de utilizaccedilatildeo
B12 Verificaccedilatildeo da
seguranccedila da estrutura
face agraves novas exigecircncias
de utilizaccedilatildeo
i Verificaccedilatildeo aos estados limites uacuteltimos
ii Verificaccedilatildeo aos estados limites de utilizaccedilatildeo
FASE C ndash CARACTERIZACcedilAtildeO DO TIPO E OBJECTIVOS DA INTERVENCcedilAtildeO
C1Face aos resultados
das fases A e B deveraacute
adotar-se uma das
seguintes estrateacutegias
i Natildeo intervir
ii Reparar em pequena escala
iii Reparar e eventualmente reforccedilar
iv Reforccedilar
v Demolir
FASE D ndash PROJECTO DE REPARACcedilAtildeOREFORCcedilO
62
54 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de estruturas existentes
Tendo em conta que natildeo se trata de estruturas novas a escolha do modelo de
comportamento estrutural deve ser adequada agrave realidade da estrutura possibilitando assim a
verificaccedilatildeo da seguranccedila em relaccedilatildeo aos estados limites de utilizaccedilatildeo e estados limites uacuteltimos
Deste modo a verificaccedilatildeo dos estados uacuteltimos eacute exposta pela seguinte equaccedilatildeo
119878119889 le 119877119889 (51)
O valor de caacutelculo do esforccedilo que atua na estrutura eacute caracterizado por Sd este valor
deve ser calculado tendo em consideraccedilatildeo o historial de cargas da estrutura O valor de caacutelculo
do esforccedilo resistente residual do elemento eacute caracterizado por Rd Define-se por esforccedilo
resistente residual a capacidade de resistecircncia a cargas apoacutes este ter sido sujeito ao historial de
cargas durante toda a sua vida uacutetil
Apoacutes a execuccedilatildeo das etapas definidas na metodologia de intervenccedilatildeo apresentada por
(ACI Committee 364 1999) deve-se proceder agrave modelaccedilatildeo da estrutura existente tendo em
conta as propriedades mecacircnicas dos materiais e a disposiccedilatildeo estrutural Depois eacute necessaacuterio
quantificar as accedilotildees obter os coeficientes de majoraccedilatildeo de accedilotildees e definir quais os modelos de
anaacutelise mais adequados e por fim utilizar um software de caacutelculo automaacutetico para determinar
os esforccedilos atuantes Sd
Quantificaccedilatildeo de accedilotildees Regulamento de Seguranccedila e Accedilotildees Para Estruturas de Edifiacutecios e
Pontes (RSA 1983) e Eurocoacutedigo 1 (CEN 2002)
Coeficientes de majoraccedilatildeo de accedilotildees Coeficientes de seguranccedila propostos no Boletim nordm 162
do CEB (CEB 1983)
120574prime119892 = 1375 times (120574119892 minus 01) rarr 119864119904119905119903119906119905119906119903119886119904 119889119886119899119894119891119894119888119886119889119886119904
125 times (120574119892 minus 01) rarr 119864119904119905119903119906119905119906119903119886119904 119904atilde119904 (52)
120574prime119902 = 165 times 120574119902 rarr 119864119904119905119903119906119905119906119903119886119904 119889119886119899119894119891119894119888119886119889119886119904
15 times 120574119902 rarr 119864119904119905119903119906119905119906119903119886119904 119904atilde119904 (53)
120574prime119892 = Coeficiente de majoraccedilatildeo de accedilotildees permanentes em estruturas existentes
120574prime119902= Coeficiente de majoraccedilatildeo de accedilotildees variaacuteveis em estruturas existentes
Modelos de anaacutelise
Modelo elaacutestico linear
63 Tiago Pais Boto
Modelo elaacutestico linear com redistribuiccedilatildeo de esforccedilos
Modelo plaacutestico
Modelo natildeo linear
Figura 5-1 Comportamento teoacuterico dos modelos de anaacutelise (Appleton Jamp Costa A 2011)
Onde
S= Forccedila
δ=Deformaccedilatildeo
Para a determinaccedilatildeo de esforccedilos resistentes devem ser tomadas em consideraccedilatildeo as
caracteriacutesticas mecacircnicas residuais dos elementos existentes estas podem ser determinadas a
partir dos seguintes meacutetodos (CEB 1983)
i Estimativa analiacutetica ndash realiza-se uma estimativa das propriedades mecacircnicas dos
materiais a partir de graacuteficos apresentados pelo (CEB1983)
ii Ensaio de carga ndash consiste na realizaccedilatildeo de ensaios de carga da estrutura devidamente
monitorizados
iii Estimativa empiacuterica ndash consiste na multiplicaccedilatildeo das propriedades dos materiais por
coeficientes redutores que procuram ter em conta o efeito dos danos da estrutura
existente
Conforme o meacutetodo simplificado em iii o valor das caracteriacutesticas de rigidez e
resistecircncia dos materiais pode ser adquirido a partir das seguintes expressotildees
119877119903119890119904119894119889119906119886119897=120593119877 times 119877119868119899119894119888119894119886119897 (54)
119870119903119890119904119894119889119906119886119897=120593119870 times 119870119868119899119894119888119894119886119897 (55)
Onde
119877119868119899119894119888119894119886119897 ndash Caracteriacutesticas iniciais de resistecircncia 119870119868119899119894119888119894119886119897 ndash Caracteriacutesticas iniciais de rigidez
119877119903119890119904119894119889119906119886119897 ndash Caracteriacutesticas residuais de resistecircncia
119870119903119890119904119894119889119906119886119897 ndash Caracteriacutesticas residuais de rigidez
120593119877 ndash Coeficiente empiacuterico para reduccedilatildeo de resistecircncia 120593119870 ndash Coeficiente empiacuterico para reduccedilatildeo de rigidez
64
Nas tabelas seguintes satildeo indicados os valores preconizados pelo CEB (CEB ndash Bul 162 1983)
Tabela 5-3 Coeficiente 120593119877 para danos provocados por sismos (CEB 1983)
Tipo de
Construccedilatildeo
Niacutevel de Danos
Niacutevel A Niacutevel B Niacutevel C Niacutevel C
Nova 095 075 045 015
Antiga 08 06 03 0
Niacutevel A
Fendas de flexatildeo isoladas com larguras inferiores a 1 ndash 2 mm desde que um caacutelculo simples
demonstre que estas fendas natildeo satildeo devidas a deficiecircncia da armadura para as accedilotildees de
dimensionamento mas sim devidas a efeitos localizados (juntas de construccedilatildeo restriccedilotildees
devidas a paredes divisoacuterias choques ligeiros accedilotildees teacutermicas iniciais retraccedilotildees etc)
Niacutevel B Vaacuterias fendas de flexatildeo largas ou fendas de corte diagonais isoladas com larguras inferiores a
cerca de 05 mm natildeo existindo deslocamentos residuais
Niacutevel C Fendas de corte bi-diagonais eou esmagamento localizados no betatildeo devidos a corte e
compressatildeo natildeo existindo deslocamentos residuais apreciaacuteveis ocorrecircncia de fendilhacatildeo em
noacutes de ligaccedilatildeo viga pilar
Niacutevel D Rotura do nuacutecleo de betatildeo do elemento encurvadura dos varotildees (o elemento perdeu a
continuidade mas natildeo colapsou) existindo apenas pequenos deslocamentos residuais (verticais
e horizontais) ocorrecircncia de danos severos em noacutes de ligaccedilatildeo pilar viga
Tabela 5-4 Coeficiente 120593119877 para danos provocados por incecircndios (CEB 1983)
Tipo de
Construccedilatildeo
Niacutevel de Danos
Niacutevel A Niacutevel B Niacutevel C Niacutevel C
Nova 095 080 065 04
Antiga 090 075 060 030
Niacutevel A Sem danos exceto algum descasque miacutenimo do acabamento eou do betatildeo
Niacutevel B Acabamento bastante afetado algum descasque do betatildeo microfendilhaccedilatildeo generalizada da
superfiacutecie do betatildeo e eventual cor rosada o que dependeraacute dos agregados
Niacutevel C
Arranque generalizado do acabamento descasque significativo do betatildeo e eventual cor
cinzento avermelhado esbranquiccedilado os varotildees ainda estatildeo aderentes ao betatildeo apenas um
varatildeo no caso de pilares ou ateacute 10 da armadura principal no caso de vigas e lajes tenha
encurvado
Niacutevel D
Danos severos descasque generalizado do betatildeo deixando agrave vista praticamente toda a
armadura o betatildeo possui uma cor amarelo acastanhado mais do que um varatildeo no caso de
pilares ou ateacute 50 da armadura principal no case de vigas e lajes encurvou podendo existir
distorccedilatildeo dos pilares eventuais fendas de corte com poucos miliacutemetros de largura nos pilares
65 Tiago Pais Boto
eventuais fendas de flexatildeo corte com vaacuterios miliacutemetros de largura nas vigas e lajes e
possiacuteveis flechas apreciaacuteveis
Tabela 5-5 Coeficiente 120593119877 para danos provocados pela corrosatildeo (CEB 1983)
Tipo de
Construccedilatildeo
Niacutevel de Danos
Niacutevel A Niacutevel B Niacutevel C Niacutevel C
Nova 095 08 06 035
Antiga 085 07 05 025
Niacutevel A Manchas de ferrugem alguma fendilhacatildeo longitudinal perda de secccedilatildeo de armadura
lt1
Niacutevel B Manchas de ferrugem alguma fendilhacatildeo longitudinal e transversal algum descasque do
betatildeo perda de secccedilatildeo da armadura lt5
Niacutevel C Manchas de ferrugem fendilhacatildeo extensa descasque significativo do betatildeo perda de
secccedilatildeo da armadura lt10
Niacutevel D
Manchas de ferrugem fendilhacatildeo extensa descasque do betatildeo em algumas zonas
deixando a armadura agrave vista perda de secccedilatildeo da armadura lt25 eventuais deslocamentos
residuais
Tal como acontece em estruturas novas os valores de caacutelculo das caracteriacutesticas iniciais
de resistecircncia e de rigidez satildeo obtidos pela aplicaccedilatildeo dos coeficientes de minoraccedilatildeo das
propriedades dos materiais caso exista informaccedilatildeo rigorosa acerca dos materiais utilizados
Estes coeficientes de acordo com (CEB 1983) podem ser inferiores aos utilizados no caacutelculo
de estruturas novas no entanto o CEB natildeo refere um valor para os mesmos
Para verificaccedilatildeo dos estados limites de utilizaccedilatildeo satildeo calculados os esforccedilos com
combinaccedilotildees de accedilotildees no Estado Limite de Utilizaccedilatildeo No lado da resistecircncia dos materiais as
caracteriacutesticas de resistecircncia (rigidez axial e de flexatildeo) devem ser reduzidos 20 coeficiente
120593119877 ( consultar tabelas 67 e 8 do CEB 1983) (CEB 1983)
55 Caracterizaccedilatildeo do tipo de intervenccedilatildeo
De acordo com CEB para caracterizar o do tipo de intervenccedilatildeo a utilizar define-se o
coeficiente de capacidade ɸ dado pela expressatildeo seguinte
66
Φ =119877prime119889
119878prime119889 (56)
Onde
Φ = Coeficiente de capacidade
119877prime119889 =Esforccedilo de caacutelculo residual resistente
119878prime119889 =Esforccedilo de caacutelculo atuante
A decisatildeo do tipo de intervenccedilatildeo a adotar deve ter em conta os criteacuterios baseados
apresentados na tabela seguinte sugeridos pelo CEB mas tambeacutem a importacircncia e o tipo de
utilizaccedilatildeo da estrutura
Tabela 5-6Relaccedilatildeo entre Coeficiente de Capacidade e Grau de Intervenccedilatildeo
Coeficiente de Capacidadeɸ Accedilatildeo
ɸ ge 1 Natildeo reforccedilar
067 ˂ ɸ ˂ 1 Reparar e eventualmente reforccedilar
050 ˂ ɸ ˂ 067 Reforccedilar
ɸ le 050 Demolir
56 Paracircmetros principais a considerar no dimensionamento do Reforccedilo
A par do dimensionamento para estruturas novas a filosofia dos estados limites deve
ser a mesma para o dimensionamento de reforccedilo e seguir as recomendaccedilotildees dos regulamentos
em vigor nacionais e europeus
Para materiais de reforccedilo tais como o betatildeo cofrado betatildeo projetado e accedilo o CEB
recomenda coeficientes de seguranccedila de minoraccedilatildeo (120574prime119862 e 120574prime119878) indicados nas tabelas seguintes
(CEB ndash Bul 162 1983)
Tabela 5-7 Coeficientes de minoraccedilatildeo (120574prime119862) para betatildeo cofrado em obra (CEB 1983)
Controlo de Qualidade
e Inspeccedilatildeo
Espessura Adicional
˂ 100mm ˃100mm
Acessibilidade
Baixa Normal Baixa Normal
Alto 180 165 150 150
Meacutedio 195 180 165 150
Tabela 5-8 Coeficientes de minoraccedilatildeo (120574prime119862) para betatildeo projetado (CEB 1983)
Controlo de Qualidade
e Inspeccedilatildeo
Acessibilidade
Baixa Normal
67 Tiago Pais Boto
Alto 195 180
Meacutedio 210 195
Tabela 5-9 Coeficientes de minoraccedilatildeo (120574prime119878) para Accedilo (CEB 1983)
Controlo de Qualidade
e Inspeccedilatildeo Armaduras Novas
Alto 140
Meacutedio
Em relaccedilatildeo aos restantes materiais de reforccedilo os coeficientes de minoraccedilatildeo das
propriedades dos materiais devem ser calculados em funccedilatildeo ao tipo de material e sistema de
reforccedilo aplicado de forma que se mobilizem tensotildees mais baixas compatiacuteveis com a
transmissatildeo de esforccedilos (Ripper 2005)
Jaacute a determinaccedilatildeo dos esforccedilos resistentes das estruturas em betatildeo armado reforccedilada
pode ser realizada atraveacutes de
i Meacutetodos numeacutericos que recorrem agrave simulaccedilatildeo das tensotildees iniciais dos materiais
existentes
ii Meacutetodos numeacutericos que consideram a transferecircncia de tensotildees entre os materiais
existentes e os materiais de reforccedilo
iii Meacutetodos simplificados tais como o meacutetodo dos coeficientes globais
A aplicaccedilatildeo do Meacutetodo dos coeficientes globais baseia-se primeiro na determinaccedilatildeo da
resistecircncia da estrutura atraveacutes dos modelos de comportamento utilizados em estruturas de
betatildeo armado nova excluindo a existecircncia de qualquer dano e estados de tensatildeo preacutevios quer
isto dizer antes de qualquer aplicaccedilatildeo de teacutecnica de reforccedilo Ri Em seguida aplica-se um
coeficiente redutor de monolitismo 120574nR Este representa a imperfeiccedilatildeo da ligaccedilatildeo entre o
reforccedilo e a estrutura existente e supotildee que a estrutura apoacutes o reforccedilo deixa de funcionar como
uma estrutura monoliacutetica O valor eacute definido consoante o tipo de reforccedilo sendo este
responsabilidade do projetista
119877119903 = 120574119899119877 times 119877119894 (57)
119877119903 = Resistecircncia da estrutura apoacutes reforccedilo
120574119899119877 = Coeficiente de monolitismo
68
119877119894 = Resistecircncia da estrutura supondo que eacute nova
A verificaccedilatildeo das tensotildees de corte e as tensotildees normais entre o material de reforccedilo e a
estrutura existente devem ser alvo de anaacutelise neste tipo de projetos
120591119878119889 le 120591119877119889 (58)
120590119878119889 le 120590119877119889 (59)
120591119878119889 = Tensatildeo de corte aplicada
120591119877119889 = Tensatildeo de corte resistente
120590119878119889 = Tensatildeo normal aplicada
120590119877119889 = Tensatildeo normal resistente
57 Mecanismos de transferecircncia de tensotildees de acordo com CEB Nordm162
Nos projetos de reforccedilo o mecanismo de transferecircncia de tensotildees eacute fundamental para que a
estrutura apoacutes o reforccedilo seja o mais monoliacutetica possiacutevel Ou seja o material de reforccedilo e
existente natildeo tenha comportamentos muito independentes tornando-se mais previsiacutevel o seu
comportamento
571 Transferecircncia de tensotildees atraveacutes de compressatildeo direta betatildeo sobre betatildeo
Sendo a compressatildeo a melhor opccedilatildeo para transferir tensotildees entre betatildeobetatildeo devem-se
garantir alguns preacute-requisitos para se conseguir uma ligaccedilatildeo satisfatoacuteria Eacute necessaacuterio limpar a
superfiacutecies de ligaccedilatildeo assegurar uma boa rugosidade e saturar a superfiacutecie com aacutegua pelo
menos 6 horas antes de aplicar o betatildeo novo O novo betatildeo deve ser bem compactado
Geralmente ocorrem deformaccedilotildees devido agraves imperfeiccedilotildees de compactaccedilatildeo e de
confinamento Para minimizar estas deformaccedilotildees eacute necessaacuterio criar uma espessura miacutenima de
betatildeo entre as interfaces Assim esta nova espessura de betatildeo pode apresentar um moacutedulo de
elasticidade inferior comparativamente ao moacutedulo de elasticidade do conjunto
∆119871 =120590
119864times 119871 times (1 +
1198710divide119871
1198640divide119864) times 120585 (510)
Onde
ΔL = Variaccedilatildeo de Comprimento
σ = Tensatildeo no betatildeo
E = Moacutedulo de Elasticidade do betatildeo
L = Comprimento da Ligaccedilatildeo
ξ = Fator de Correccedilatildeo (depende da compactaccedilatildeo da fluidez e das adiccedilotildees presentes no betatildeo)
69 Tiago Pais Boto
572 Transferecircncia de tensotildees atraveacutes de adesatildeo betatildeobetatildeo
A ligaccedilatildeo da interface efetuada atraveacutes da adesatildeo eacute influenciada pela rugosidade e
tratamento das superfiacutecies de ligaccedilatildeo pelo meacutetodo usado na colocaccedilatildeo do betatildeo novo e pela
utilizaccedilatildeo de agentes quiacutemicos de ligaccedilatildeo ou betatildeo especial Fatores como a diferenccedila de idade
entre o betatildeo novo e velho a resistecircncia retraccedilatildeo e fluecircncia do betatildeo novo natildeo influenciam a
adesatildeo entre as superfiacutecies
Em relaccedilatildeo agrave rugosidade das superfiacutecies um estudo conduzido por F Daschner (1976)
aponta essencialmente para trecircs as principais condiccedilotildees de rugosidade (ver Tabela 5-10)
Tabela 5-10Forccedila de Adesatildeo consoante a interface de ligaccedilatildeo
Condiccedilotildees de Interface Forccedila da Adesatildeo (Nmmsup2)
Suave ou liso 10
Jato de Areia 17
Dente de Serra 19
Em 1977 K Steinwede investigou a influecircncia de vaacuterios agentes na ligaccedilatildeo entre betatildeo
velho e betatildeo novo Consegue-se obter valores de adesatildeo entre 80 a 100 da resistecircncia aacute
traccedilatildeo do betatildeo antigo quando a ligaccedilatildeo eacute efetuada com argamassas com poliacutemeros
modificados argamassas com resinas ou betatildeo projetado
Em relaccedilatildeo ao meacutetodo usado para aplicaccedilatildeo do betatildeo novo quando eacute aplicado a teacutecnica
de projeccedilatildeo ou pulverizaccedilatildeo obtecircm-se resultados mais satisfatoacuterios uma vez que a forccedila de
impacto faz com que sejam preenchidos mais poros e vazios no betatildeo existente O resultado
final da ligaccedilatildeo permite que a estrutura seja tratada como uma estrutura monoliacutetica
573 Transferecircncia de tensotildees atraveacutes de fricccedilatildeo betatildeobetatildeo
A quantidade da transferecircncia de tensotildees que se exercem atraveacutes da fricccedilatildeo depende de
vaacuterios fatores tais como
a) Tamanho e forma dos agregados presentes na interface do betatildeo
Estes fatores satildeo importantes para se obter um coeficiente de fricccedilatildeo maior Agregados
com maiores dimensotildees e arestas angulares mais iacutengremes satildeo melhores para aumentar o atrito
120583 = 120591119877 divide 120590119873 (511)
Onde
micro = Coeficiente de Fricccedilatildeo
70
120591119877 = Tensatildeo de Corte
120590119873 = Tensatildeo Normal
b) Rugosidade da superfiacutecie
A rugosidade pode ser classificada como micro-rugosidade ou como macro-rogusidade
neste caso pode-se considerar como macro rugosidade Esta seraacute maior quanto maior o
coeficiente de fricccedilatildeo e quanto maior aacuterea de contacto
Figura 5-2 Tensatildeo de corte em funccedilatildeo da tensatildeo normal em superfiacutecie de betatildeo tratada
com jacto de areia (CEB Bulletin drsquoinformation nordm1621983)
c) Tensatildeo normal de compressatildeo (120590119873) aplicada externamente
A tensatildeo normal de compressatildeo determina a forccedila de compressatildeo a que os agregados
da superfiacutecie estatildeo sujeitos Valores elevados da tensatildeo normal de compressatildeo originam
elevadas rigidez ao corte e diminui a probabilidade de rotura por deslizamento Este aumento eacute
mais evidenciado quando se tratam de superfiacutecies lisas quando as superfiacutecies satildeo mais aacutesperas
o aumento da tensatildeo normal eacute significativo apenas quando as forccedilas de corte satildeo baixas
574 Transferecircncia de tensotildees de compressatildeo atraveacutes camadas de resina
Embora a distribuiccedilatildeo de tensotildees que atua numa camada fina de resina natildeo seja
uniforme esta forccedila de ligaccedilatildeo entre interfaces eacute proporcional agrave aacuterea de superfiacutecie quer seja
betatildeobetatildeo ou betatildeoaccedilo As resinas satildeo caracterizadas pela sua elevada resistecircncia mecacircnica
embora o seu moacutedulo de elasticidade seja consideravelmente menor quando comparado com o
betatildeo A superfiacutecie onde se vai estabelecer a ligaccedilatildeo deve ter uma rugosidade natildeo muito
acentuada de maneira que a peliacutecula de resina natildeo sofra descontinuidades Embora a ligaccedilatildeo
71 Tiago Pais Boto
mecacircnica diminua nas superfiacutecies menos rugosas a ligaccedilatildeo quiacutemica providenciada pela resina
garante que em esforccedilos de flexatildeo ou de corte a rotura acontece no betatildeo
Uma ligaccedilatildeo efetuada com recurso a resinas epoxy ou polyester soacute eacute eficaz garantindo
a transferecircncia de tensotildees quando as interfaces estatildeo completamente secas qualquer presenccedila
de humidade vai influenciar drasticamente a capacidade de adesatildeo das mesmas (CEB Bulletin
drsquoinformation nordm162 1983)
Resumidamente as caracteriacutesticas mecacircnicas responsaacuteveis pela transferecircncia de tensotildees atraveacutes
da camada de resina satildeo
Compressatildeo Uma transferecircncia de tensotildees atraveacutes da compressatildeo eacute conseguida quando
as tensotildees satildeo perpendiculares
Traccedilatildeo A resistecircncia agrave traccedilatildeo com camadas de resina satildeo muitas vezes superiores agrave
resistecircncia do betatildeo agrave traccedilatildeo como jaacute foi dito anteriormente Geralmente quando existe
uma rotura no sistema esta daacute-se no betatildeo e natildeo na resina Esta resistecircncia depende
muito da espessura da camada de resina
Figura 5-3 Espessura da camada de resina e correspondente resistecircncia agrave traccedilatildeo (CEB
Bulletin drsquoinformation nordm162 1983)
Tensatildeo tangencial A resistecircncia ao corte da resina maacutexima eacute mobilizada quando as
superfiacutecies estatildeo secas e os coeficientes de fricccedilatildeo (micro) satildeo baixos com micro rugosidade
inferiores a 002mm
72
Figura 5-4Tensatildeo de corte em funccedilatildeo do deslizamento para vaacuterias espessuras de chapa de accedilo
coladas (CEB Bulletin drsquoinformation nordm162 1983)
575 Transferecircncia de forccedilas das armaduras de reforccedilo para armaduras de reforccedilo ou
armaduras existentes
A transferecircncia de forccedilas eacute feita de uma armadura atraveacutes da ligaccedilatildeo ao betatildeo envolvente
para as outras armaduras Dentro de betatildeo estas forccedilas podem gerar tensotildees de corte elevadas
Quando se utilizam varotildees de accedilo com diacircmetro inferior a 12mm eacute aconselhaacutevel a natildeo se
deixarem as extremidades livres dos varotildees alinhadas
Figura 5-5 Transferecircncia de forccedilas atraveacutes das armaduras de reforccedilo (CED 2015)
Este tipo de transferecircncias de tensotildees tambeacutem pode ser efetuado atraveacutes de ligaccedilotildees
soldadas entre os varotildees de reforccedilo
73 Tiago Pais Boto
Seja qual o tipo de mecanismo de transferecircncia de tensotildees de accedilo para accedilo o uso de
estribos (ou mais geral reforccedilo transversal) na zona de ligaccedilatildeo eacute essencial para o equiliacutebrio de
forccedilas e para aumentar a rigidez do reforccedilo
58 Principais Teacutecnicas de reparaccedilatildeo e reforccedilo estrutural
Quando eacute necessaacuterio reparar e reforccedilar uma estrutura de betatildeo armado torna-se
importante escolher as teacutecnicas mais apropriadas ao caso em estudo minimizando o niacutevel de
intrusatildeo e otimizando a durabilidade e eficiecircncia Desta maneira a escolha da metodologia deve
passar por uma minuciosa anaacutelise das causas e extensatildeo das patologias caracteriacutesticas da
estrutura condicionamentos teacutecnico sociais designo da vida uacutetil funcionalidade e viabilidade
econoacutemica
Satildeo muitas as teacutecnicas jaacute desenvolvidas a enumeraccedilatildeo e descriccedilatildeo de todas as teacutecnicas
possiacuteveis natildeo se enquadra no acircmbito definido para esta dissertaccedilatildeo pelo que se optou por referir
apenas as mais utilizadas e avanccediladas tecnologicamente
581 Meacutetodos de proteccedilatildeoreparaccedilatildeo eletroquiacutemica
Estes meacutetodos tecircm como principio alterar os potenciais das armaduras com recurso agrave
aplicaccedilatildeo de um campo eleacutetrico permitindo a restauraccedilatildeo da passividade das armaduras a
alcalinidade do betatildeo ou eliminaccedilatildeo do agente agressor parcial ou ateacute mesmo total Estes
meacutetodos aleacutem de apresentarem resultados com elevado sucesso a execuccedilatildeo causam
perturbaccedilotildees miacutenimas na funcionalidade da estrutura devido agrave diminuta amplitude das
intervenccedilotildees tais como demoliccedilotildees ou substituiccedilatildeo do betatildeo contaminado (D W Whitmore
2002)
Habitualmente usam-se as teacutecnicas
Proteccedilatildeo catoacutedica
Realcalinazaccedilatildeo
Dessalinizaccedilatildeo ou extraccedilatildeo eletroquiacutemica
Destas trecircs teacutecnicas seraacute apenas exposta a descriccedilatildeo da Proteccedilatildeo catoacutedica por ser a mais eficaz
e utilizada
5811 Proteccedilatildeo Catoacutedica
A proteccedilatildeo catoacutedica consiste genericamente na alteraccedilatildeo do potencial eleacutetrico no accedilo
para valores mais negativos Com recurso a uma fonte de corrente continua e um acircnodo
aplicado no interior do betatildeo ou agrave superfiacutecie satildeo aplicados eletrotildees agraves armaduras aumentando
assim a intensidade das reaccedilotildees catoacutedicas e diminuindo a intensidade das reaccedilotildees anoacutedicas quer
isto dizer que o accedilo passa a funcionar como caacutetodo De todos os meacutetodos eletroquiacutemicos este
eacute o uacutenico enquadrado numa norma europeia a EN 12696 2000 ldquoCathodic protection of steel in
concreterdquo Esta norma abrange a aplicaccedilatildeo de proteccedilatildeo catoacutedica em estruturas novas ou
74
existentes desde que sejam atmosfeacutericas quer isto dizer que estruturas enterradas ou submersas
natildeo satildeo abrangidas (D W Whitmore 2002)
A constituiccedilatildeo de um sistema de proteccedilatildeo catoacutedica abrange
Fonte de alimentaccedilatildeo externa
Acircnodo sistema de distribuiccedilatildeo de corrente
Caacutetodo (armaduras)
Fio eleacutetricos de ligaccedilatildeo para o fecho do sistema
Sensores de controlo e monitorizaccedilatildeo
Existem dois tipos de acircnodos os acircnodos inertes utilizados em sistemas de corrente
imposta e acircnodos galvacircnicos ou de sacrifiacutecio Ambos os tipos de acircnodos podem ser aplicados
de uma forma isoladainterna ou distribuiacuteda ao longo da estrutura Os acircnodos inertes satildeo
consumidos ao longo do tempo necessitando de uma corrente contiacutenua denominando-se
proteccedilatildeo catoacutedica por corrente imposta ou impressa estes sistemas satildeo os mais usados porque
proporcionam uma distribuiccedilatildeo de corrente mais ampla possibilitando que a proteccedilatildeo catoacutedica
atinga uma aacuterea maior Tem ainda a vantagem de alterar a intensidade de corrente transmitida
possibilitando compensar alteraccedilotildees de potencial (D W Whitmore 2002) Jaacute relativamente aos
acircnodos galvacircnicos ou sacrificiais estes satildeo menos dispendiosos e de aplicaccedilatildeo mais simples
quando aplicados na altura da construccedilatildeo da estrutura O natildeo recurso de uma fonte de energia
externa anula o perigo de interaccedilatildeo com outras estruturas em redor No entanto apresentam
algumas desvantagens que podem inviabilizar a sua escolha tais como a dificuldade de
controlar o sistema devido agrave impossibilidade de monitorizaccedilatildeo assim como o tempo de serviccedilo
uacutetil relativamente curto Para garantir um correto funcionamento da proteccedilatildeo catoacutedica eacute
necessaacuterio compreender a seacuterie galvacircnica esta eacute constituiacuteda por uma lista de metais ordenados
pelo seu niacutevel de oxidaccedilatildeo ou seja a suscetibilidade de corrosatildeo quando inseridos no eletroliacutetico
(A V Moreno et all 2007)
Tabela 5-11 Seacuterie galvacircnica dos materiais
Metal Potencial de Eleacutetrodo (volt)
Menos Nobres
Magneacutesio -2340
Anoacutedicos
Alumiacutenio -1670
Zinco -0762
Cromo -0710
Ferro -0440
Caacutedmio -0402
Niacutequel -0250
Estanho -0136
Chumbo -0126
Mais Nobres Cobre 0345
Catoacutedicos Prata 0800
Ouro 1680
75 Tiago Pais Boto
Quanto mais afastado estiver o material do acircnodo na seacuterie galvacircnica relativamente ao accedilo das
armaduras maior seraacute a diferenccedila de potencial entre estes logo o sistema de proteccedilatildeo seraacute
mais eficaz (Electrical Engineering Cathodic Protection 2004)
Figura 5-6Esquema de proteccedilatildeo catoacutedica por corrente imposta com recurso a acircnodo inerte
distribuiacutedo (adaptado de G Kakuba 2005)
Figura 5-7Esquema de proteccedilatildeo catoacutedica por corrente imposta com recurso a acircnodos internos
(adaptado de G Kakuba 2005)
76
Figura 5-8 Esquema de proteccedilatildeo catoacutedica com recurso a acircnodos de sacrifiacutecio sem
necessidade de fonte de corrente contiacutenua (adaptado de G Kakuba 2005)
Os acircnodos internos possibilitam uma proteccedilatildeo mais eficaz possibilitando a distribuiccedilatildeo
em nuacutemero e espaccedilamento conforme a densidade da armadura existente e em zonas com
requisitos de proteccedilatildeo elevados Acresce ainda a vantagem de poderem ser utilizados em
elementos com recobrimento pequeno (Joana Silva 2007) Este tipo de aplicaccedilatildeo apresenta
alguns inconvenientes tais como a possibilidade de ocorrecircncia de curto-circuito caso o acircnodo
toque nas armaduras Quando se utiliza corrente imposta a diferenccedila de potencial pode gerar
gaacutes no interior da estrutura o que leva agrave necessidade de criar um sistema de ventilaccedilatildeo (D W
Whitmore 2002)
Atualmente satildeo comercializados vaacuterios tipos de acircnodos em funccedilatildeo do material de
fabrico desta forma torna-se essencial conhecer as suas propriedades mecacircnicas e fiacutesicas
assim como a classe de exposiccedilatildeo ambiental onde vatildeo ser utilizados
Os principais materiais dos acircnodos para sistemas de corrente imposta satildeo
Malhas de titacircnio
Estas malhas de titacircnio satildeo as mais utilizadas em sistemas com acircnodos de corrente
imposta tecircm cerca de 1 a 2 mm de espessura Satildeo revestidas com oacutexidos de metais nobres
(MMO-mixed metal oxides) em forma tubular varatildeo ou fio e tecircm um periacuteodo de vida uacutetil
superior a 25 anos (ZLoureccedilo 2007) Satildeo fabricadas com tamanhos diferentes de aberturas
proporcionando a distribuiccedilatildeo de diferentes densidades de corrente suportando uma densidade
maacutexima de aproximadamente 100 mAm2
(Joana Silva 2007)
77 Tiago Pais Boto
Figura 5-9Malha de titacircnio (Global Sources 2015)
Fitas de malha de titacircnio
As fitas de malha de titacircnio tecircm geralmente 10 a 20 mm de largura satildeo tambeacutem
revestidas com oacutexidos de metais nobres (MMO) Satildeo fabricadas com vaacuterias espessuras
suportando densidades de corrente entre 3 e 6 mAm linear e tecircm a vantagem dos problemas de
delaminaccedilatildeo do betatildeo serem mais baixos Em termos de vida uacutetil anda na ordem dos 40 anos
(ZLoureccedilo 2007)
Figura 5-10 Fita de malha de titacircnio (Chemical Newtech 2015)
Acircnodos enterrados de titacircnio ativado ferro e grafite
Este tipo de acircnodos tem como constituiccedilatildeo um revestimento com oacutexidos de metais
nobres Os primeiros acircnodos eram constituiacutedos por ferro e accedilo mas como o consumo destes era
muito elevado foram substituiacutedos por acircnodos de grafite cuja taxa de consumo era inferior
dominando o mercado ateacute meados dos anos 70 (Public Works Technical Bulletin 2002) Os
acircnodos com grafite satildeo envoltos em uma composiccedilatildeo de carbono evitando assim um consumo
do acircnodo natildeo uniforme (Electrical Engineering Cathodic Protection 2004) Eacute importante
salientar que a diferenccedila de potencial entre a grafite e o accedilo eacute de 1 Volt atuando a grafite como
caacutetodo Os acircnodos mais eficientes satildeo os de titacircnio apesar do custo mais elevado
78
comparativamente com as outras tipologias Estes satildeo estaacuteveis em qualquer exposiccedilatildeo
ambiental devido ao revestimento com oacutexidos de metais nobres promovem o aumento de vida
uacutetil normalmente na ordem dos 15 a 20 anos ldquoOs acircnodos enterrados de corrente impressa satildeo
aplicados em aberturas no solo sendo posteriormente ligados por fios condutores ao poacutelo
positivo do retificador estabelecendo-se assim as ligaccedilotildees anoacutedicas Agrave semelhanccedila dos sistemas
de proteccedilatildeo catoacutedica jaacute apresentados a promoccedilatildeo das ligaccedilotildees catoacutedicas eacute efetuada atraveacutes da
ligaccedilatildeo das armaduras ao poacutelo negativo da fonte de correnterdquo (Joana Silva 2007)
Figura 5-11 Acircnodo de titacircnio ativado (Global Sources 2015)
Revestimentos ou tintas orgacircnicas condutoras
As tintas condutoras contecircm na sua composiccedilatildeo materiais de elevada condutibilidade
eleacutetrica tais como a grafite e o carbono Este tipo de acircnodos tem a vantagem de serem de
aplicaccedilatildeo muito simples em qualquer tipo de superfiacutecie e natildeo precisam de um revestimento de
proteccedilatildeo No entanto o sistema facilmente entra em curto-circuito em ambientes com
exposiccedilatildeo agrave chuva ou por contacto com a armadura exposta (Joana Silva 2007)
Figura 5-12 Aplicaccedilatildeo de tinta orgacircnica condutora (CONREHAB Cathodic protection 2015)
79 Tiago Pais Boto
Os principais materiais dos acircnodos sacrificiais ou galvacircnicos satildeo
Acircnodos enterrados de zinco alumiacutenio e magneacutesio
Estes acircnodos funcionam muito bem em sistemas de proteccedilatildeo catoacutedica em estruturas
enterradas porque fornecem correntes mais elevadas comparativamente com os outros acircnodos
sacrificiais Estes acircnodos vecircm promovidos de um fio metaacutelico para posteriormente ser ligado
agraves armaduras atraveacutes de solda geralmente satildeo envolvidos em papel para a proteccedilatildeo dos
mesmos A colocaccedilatildeo dos acircnodos deve ser colocada a um agrave distacircncia miacutenima de 1 metro da
estrutura a proteger (Electrical Engineering Cathodic Protection 2004)
Figura 5-13 Acircnodo enterrado de magneacutesio (AEGION 2015)
Acircnodos adesivos
Esta tipologia de acircnodo consiste em chapas de zinco com espessura de cerca de 025
mm que satildeo aplicadas na superfiacutecie da estrutura a proteger com o auxiacutelio de um adesivo
condutor designado por hydrogel Este tecircm a vantagem de manterem permanentemente o
contato entre o acircnodo e o betatildeo funcionando o hydrogel como um segundo eletroliacutetico (Jianhai
Qiu 2002)
Figura 5-14Sistema de acircnodo adesivo de zinco (Jianhai Qiu 2002)
80
Sistemas com nuacutecleos de zinco
A maior parte destes sistemas eacute constituiacuteda por nuacutecleos de zinco envoltos em
argamassas altamente alcalinas para promoverem a corrosatildeo do zinco O zinco ocupa a posiccedilatildeo
na serie galvacircnica do metal que corroacutei mais facilmente logo o risco de corrosatildeo nas armaduras
eacute quase nulo A aplicaccedilatildeo deste sistema eacute feita com a ligaccedilatildeo direta as armaduras atraveacutes de fios
de accedilo que transmitem a corrente galvacircnica Eacute aconselhado a aplicaccedilatildeo de uma camada de betatildeo
a cobrir o acircnodo O tempo de vida uacutetil natildeo chega aos 20 anos dependendo muito das condiccedilotildees
do betatildeo e das caracteriacutesticas do acircnodo (E Gilinsky 2006)
Figura 5-15Acircnodo de zinco envolvido em argamassa de elevada porosidade (CCASMI
Corrosion Services 2015)
Malhas de zinco
As malhas de zinco podem ser aplicadas em pilares de diversas formas devido agrave baixa
complexidade do sistema apresentam uma vida uacutetil de serviccedilo superior a 40 anos e natildeo
necessitam de manutenccedilatildeo Os espaccedilos vazios entre a superfiacutecie de betatildeo e a malha devem ser
preenchidos por uma argamassa cimentiacutecia (S F Daily 2007)
Figura 5-16Sistema de proteccedilatildeo catoacutedica com malha de zinco (FOSROC 2015)
81 Tiago Pais Boto
Metais projetados
Neste tipo de sistema a aplicaccedilatildeo deve ser feita diretamente nas armaduras da estrutura
sem aplicaccedilatildeo de camada de recobrimento apoacutes a remoccedilatildeo do betatildeo deteriorado Em zonas onde
o betatildeo estaacute relativamente seco a corrente proporcionada pelo zinco vai diminuindo ao longo
do tempo como recurso recorre-se a uma combinaccedilatildeo dos metais alumiacutenio zinco e iacutendio de
modo a melhorar a eficiecircncia do sistema ( S F Daily 2007)
Figura 5-17Aplicaccedilatildeo de metais por projeccedilatildeo em estrutura de betatildeo armado (Structural
Technologies 2015)
Os processos de proteccedilatildeo catoacutedica por corrente impressa carecem de uma continuidade
eleacutetrica entre o betatildeo e a armadura logo quanto maior for a resistividade eleacutetrica do betatildeo menor
seraacute a intensidade de corrente necessaacuteria A contaminaccedilatildeo por cloretos estaacute associada a grandes
niacuteveis de humidade aumentando a resistividade eleacutetrica Comparativamente nos casos de
carbonataccedilatildeo do betatildeo a resistividade eleacutetrica eacute muito mais reduzida
Figura 5-18 Diagrama de Pourbaix para Fe-H2O a 25ordmC (SJSU2015)
82
Entenda-se por resistividade a propriedade dos materiais que quantifica a relaccedilatildeo que
existe entre o campo eleacutetrico aplicado e densidade de corrente que percorre a unidade de volume
desse material (JM Miranda et all)
Das desvantagens que o meacutetodo de proteccedilatildeo catoacutedica com corrente impressa destaca-
se o risco de o accedilo sob a tensatildeo do campo eleacutetrico para sofrer alguma fragilizaccedilatildeo Este
fenoacutemeno eacute mais plausiacutevel de acontecer em accedilos de elevada ductilidade como eacute o caso de accedilos
de preacute-esforccedilo A causa proveacutem de valores muito elevados de potenciais negativos no accedilo
originando libertaccedilatildeo de hidrogeacutenio na interface das armaduras A perda de aderecircncia na
interface armadura-betatildeo ocorre sobretudo em varotildees de accedilo lisos Outro acontecimento
embora raro verifica-se quando a proteccedilatildeo catoacutedica nas armaduras aumenta a alcalinidade na
envolvente das armaduras podendo promover reaccedilotildees aacutelcalis-siacutelica em betotildees constituiacutedos com
agregados reativos
As intensidades de corrente que possibilitam o abrandamento ou a paragem da corrosatildeo
oscilam nos 20mAm2 de armadura A repassivaccedilatildeo das armaduras necessita de intensidades
de 20mAm2 (P Pedeferri 1998)
582 Reforccedilo de seccedilotildees com encamisamentocolagem de chapas metaacutelicas (EBR) Externally
bonded reinforcement
5821 Introduccedilatildeo
Apoacutes o sismo de 1971 em San Fernando nos Estados Unidos da Ameacuterica foi
reconhecida a necessidade de dar mais atenccedilatildeo ao reforccedilo dos elementos estruturais
nomeadamente pilares Desde entatildeo na deacutecada de 1990 muitos estudos foram conduzidos
acerca do reforccedilo de seccedilotildees estruturais nomeadamente o departamento de transportes da
Califoacuternia (CALTRAN) Esses estudos foram essencialmente em pilares de pontes com
recurso a encamisamento de chapas metaacutelicas e concluiu-se que esta opccedilatildeo de reforccedilo
proporciona um aumento da ductilidade aumento da resistecircncia ao esforccedilo transverso e maior
dissipaccedilatildeo de energia (Charlotte AC Bouvier 2003)
Este tipo de meacutetodo eacute relativamente simples consiste em colar armaduras (chapas ou
placas) agrave superfiacutecie do betatildeo por aplicaccedilatildeo de uma resina epoxy O adesivo garante a ligaccedilatildeo
entre o betatildeo e a armadura adicionada desta maneira satildeo transferidas as forccedilas da armadura
para o betatildeo por intermeacutedio de tensotildees tangenciais desenvolvidas ao longo da interface de
colagem (Juvandes 1999) Esta teacutecnica permite o reforccedilo de vigas ao esforccedilo transverso agrave
flexatildeo e o reforccedilo de pilares agrave compressatildeo simples e flexatildeo composta
A utilizaccedilatildeo de elementos metaacutelicos apresenta vaacuterias vantagens no reforccedilo e na
reparaccedilatildeo de estruturas entre as quais salientam-se os seguintes (Joseacute V Paiva et all 2006)
83 Tiago Pais Boto
Relaccedilatildeo favoraacutevel pesoresistecircncia mecacircnica
Aptidatildeo para resistir a diferentes tipos de solicitaccedilotildees
Capacidade de adaptaccedilatildeo aos espaccedilos existentes
Elevado grau de prefabricaccedilatildeo que permite a realizaccedilatildeo de operaccedilotildees de montagem
relativamente limpa e assegura a entrada imediata ldquoem serviccedilordquo da nova estrutura
Rapidez e facilidade de execuccedilatildeo
Diminuta alteraccedilatildeo nas dimensotildees arquitetoacutenicas
Natildeo requer matildeo-de-obra especializada
Em relaccedilatildeo as desvantagens as principais satildeo
Vulnerabilidade da estrutura agrave corrosatildeo e ao incendio
Manuseamento das chapas metaacutelicas devido ao seu peso
Limitaccedilatildeo das dimensotildees das chapas metaacutelicas
A solidarizaccedilatildeo do reforccedilo com o material existente eacute por vezes feita atraveacutes de
transmissatildeo de tensotildees tangenciais Deste modo para um melhor aproveitamento do reforccedilo eacute
aconselhaacutevel o uso de teacutecnicas de colagem ou buchas autoexpansiacuteveis
5822 Descriccedilatildeo da teacutecnica
O princiacutepio por traacutes desta teacutecnica eacute o encamisamento de accedilo atuar como um
confinamento passivo de reforccedilo Este encamisamento vai impedir dilataccedilotildees do betatildeo havendo
uma compressatildeo lateral a resistecircncia agrave compressatildeo eacute aumentada assim como a resistecircncia ao
corte e a ductilidade do elemento
Os elementos utilizados satildeo geralmente chapas de accedilo ou perfis metaacutelicos colados com
resinas eacutepoxy podendo ainda ser complementada com buchas metaacutelicas
Para pilares circulares o meacutetodo utiliza duas secccedilotildees semicirculares onde satildeo unidas
atraveacutes de soldadura ao longo de toda a altura do revestimento Eacute deixado um espaccedilo
aproximadamente de 2 centiacutemetros entre o pilar e o revestimento para este ser preenchido com
argamassa possibilitando uma boa ligaccedilatildeo entre os materiais e assim criar um comportamento
monoliacutetico entre os mesmos Um espaccedilo de cerca de 5 centiacutemetros eacute tambeacutem deixado entre a
parte superior e inferior do pilar para evitar possiacuteveis destacamentos do revestimento (Daudey
X and A Filiatrault 2000)
Para pilares retangulares o encamisamento metaacutelico pode ser feito com secccedilotildees
retangulares ou eliacutepticas No caso de um revestimento retangular o procedimento eacute semelhante
ao descrito anteriormente as chapas em forma de ldquoLrdquo satildeo solidarizados atraveacutes de soldadura
Para encamisamento com seccedilotildees eliacutepticas os espaccedilos vazios satildeo preenchidos com betatildeo em
vez de argamassa porque a quantidade a preencher eacute maior (Aboutaha RS et all 1999)
84
Figura 5-19Reforccedilo com encamisamento metaacutelico eliacuteptico para seccedilotildees retangulares
(Aboutaha RS et all 1999)
No caso das vigas de acordo com (Gomes A Appleton J) quando a ligaccedilatildeo do reforccedilo
eacute efetuado sem buchas metaacutelicas eacute recomendado a utilizaccedilatildeo de chapas com larguras inferiores
a 300mm e espessuras entre 3 e 5mm a espessura da resina deve estar entre 1 a 3mm
Figura 5-20 Dimensotildees recomendadas no reforccedilo agrave flexatildeo de uma viga em betatildeo armado
(Gomes A Appleton J1997)
85 Tiago Pais Boto
Figura 5-21 Dimensotildees recomendadas no reforccedilo ao esforccedilo transverso de uma viga em betatildeo
armado (Gomes A Appleton J)
A execuccedilatildeo de um reforccedilo com colagem de armaduras eacute composta por diversas etapas
sendo que as mais importantes satildeo
Tratamento da superfiacutecie do betatildeo
Nesta fase inicial do processo de reforccedilo eacute essencial garantir uma superfiacutecie limpa e
com rugosidade suficiente mas natildeo exagerada de modo que a espessura da resina se mantenha
entre 1 e 3mm
Tratamento das chapas (Gomes A Appleton J)
As chapas apoacutes o fabrico devem ser decapadas e protegidas com peliculas plaacutesticas para
se garantir a limpeza das mesmas ateacute aacute zona de aplicaccedilatildeo Estas devem ser protegidas com
pintura contra a corrosatildeo e accedilatildeo do fogo
Caracteriacutesticas da resina (Gomes A Appleton J)
A resina deve ser do tipo eacutepoxy com caracteriacutesticas relevantes tais como o moacutedulo de
elasticidade tensatildeo de rotura viscosidade e periacuteodo de aplicaccedilatildeo e endurecimento
5823 Pilares - resistecircncia agrave flexatildeo
Uma das vaacuterias razotildees da inadequada capacidade de resistecircncia agrave flexatildeo pode ter origem
na falta de confinamento do nuacutecleo de betatildeo que posteriormente pode provocar a rotura da
roacutetula plaacutestica vigapilar (ver Figura 5-20) As atuais praacuteticas de dimensionamento de pilares
apresentam um espaccedilamento mais reduzido da armadura de esforccedilo transverso o que aumenta
consideravelmente a resistecircncia agrave compressatildeo no nuacutecleo Quando aparecem fendas na interface
accedilo-betatildeo o encamisamento de accedilo vai proporcionar uma pressatildeo radial atraveacutes do
86
confinamento passivo Para aumentar a capacidade de resistecircncia axial do pilar por vezes
tambeacutem eacute utilizado um anel metaacutelico (hoop reinforcement)
Figura 5-22 Deformaccedilatildeo de pilares devido agrave formaccedilatildeo de roacutetulas plaacutesticas ldquoph-plastic hingesrdquo
(SCRIP academic publisher 2015)
Figura 5-23Esquematizaccedilatildeo de um encamisamento metaacutelico (Chai Y H et al 1991)
87 Tiago Pais Boto
Figura 5-24Seccedilatildeo de betatildeo confinada com anel e encamisamento metaacutelico (Attard M M
Setunge S 1996)
Ignorando a contribuiccedilatildeo do anel metaacutelico a contribuiccedilatildeo do encamisamento metaacutelico
para o aumento da tensatildeo de confinamento eacute dada pela expressatildeo seguinte (Chai Y H et al
1991)
119891119897 =2times119891119910119895times119905119895
(119863119895minus119905119895) (512)
Onde
119891119897 = Tensatildeo maacutexima de confinamento do encamisamento de accedilo
119891119910119895 = Tensatildeo limite de proporcionalidade do accedilo
119905119895 = Espessura do encamisamento
119863119895 = Diacircmetro externo do encamisamento
A resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo confinado pode ser estimada a partir da expressatildeo seguinte
(Chai Y H et al 1991)
119891prime119888119888 = 119891prime119888 times (2254radic1 +794119891prime119897119891prime119888
minus2119891prime119897119891prime119888
minus 1254 [MPa] (513)
Onde
119891prime119888119888 = Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo confinado
119891prime119888 = Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo natildeo confinado
119891prime119897 = Tensatildeo maacutexima de confinamento do encamisamento de accedilo
Para os pilares que possuem uma regiatildeo com uma emenda dos varotildees longitudinais na
base do pilar a rotura agrave flexatildeo do pilar ocorre atraveacutes de um mecanismo de deslizamento entre
as armaduras longitudinais e as armaduras de ligaccedilatildeo da base do pilar Verificando-se muitas
vezes este deslizamento antes de se atingir a maacutexima capacidade de resistecircncia agrave flexatildeo da
88
seccedilatildeo Aplicando uma pressatildeo radial com um anel metaacutelico (hoop reinforcement) vai evitar
esse deslizamento A investigaccedilatildeo tem mostrado que um coeficiente de atrito de μ=14 deve ser
garantido na interface da zona prevista de fendilhacatildeo Para garantir este coeficiente de atrito e
evitar que o accedilo do encamisamento entre em cedecircncia a extensatildeo do anel de accedilo (hoop
reinforcement) natildeo deve ultrapassar o valor de 120576119904119895 = 00015 (Daudey X and A Filiatrault
2000)
Entatildeo a espessura necessaacuteria para o encamisamento de accedilo pode ser calculada atraveacutes de
119905119895 =242119860119887times119891119910times119863119895
4times119901times119897119904times(00015119864119904119895) (514)
Onde
119905119895 = Espessura do encamisamento de accedilo
119860119887 = Aacuterea da seccedilatildeo das armaduras longitudinais
119891119910 = Tensatildeo de cedecircncia das armaduras longitudinais
119863119895 = Diacircmetro externo do encamisamento
119901 = Diacircmetro equivalente do betatildeo fissurado em torno da armadura longitudinal
119897119904 = Comprimento de emenda dos varotildees
119864119904119895 = Moacutedulo de elasticidade do accedilo de encamisamento
Resultado de vaacuterios estudos tendem a comprovar que um encamisamento retangular
fornece menos tensatildeo de confinamento na seccedilatildeo de betatildeo comparativamente ao encamisamento
circular ou eliacuteptico Por isso em casos de necessidade de incrementar resistecircncia agrave flexatildeo em
pilares aconselha-se a usar um encamisamento circular ou eliacuteptico Em casos onde o espaccedilo eacute
limitado obrigando a um confinamento retangular verificou-se que a colocaccedilatildeo de duas
ancoragens na parte superior e inferior do pilar iraacute aumentar a resistecircncia agrave flexatildeo do pilar
(Aboutaha RS et all 1999)
5824 Pilares - resistecircncia ao corte
A capacidade de resistecircncia ao corte de um pilar eacute a soma da contribuiccedilatildeo de resistecircncia
de cada um dos elementos constituintes do pilar ou seja
119881119906 = 119881119888 + 119881119904 + 119881119899 (515)
Onde
119881119906 = Resistecircncia do pilar ao esforccedilo transverso
89 Tiago Pais Boto
119881119888 = Resistecircncia do betatildeo ao corte
119881119904 = Resistecircncia das armaduras ao corte
119881119899 = Resistecircncia ao corte da contribuiccedilatildeo das cargas verticais
Para se conseguir melhorar a resistecircncia do pilar ao corte pode-se adicionar a
contribuiccedilatildeo do encamisamento de accedilo para resistir ao corte calculada a partir de
120573 times 119881119904119895 ge 1198810 minus 120573 times (119881119888 + 119881119904 + 119881119899) (516)
Onde
120573 = 07
119881119904119895 = Resistecircncia miacutenima necessaacuteria ao corte do encamisamento de accedilo
1198810 = Forccedila de corte induzida pela capacidade de flexatildeo maacutexima provaacutevel da roacutetula plaacutestica
Para uma estimativa de 119881119904119895 pode ser considerado como uma armadura transversal
continua de seccedilatildeo igual agrave sua espessura e espaccedilamento igual agrave unidade podendo ser calculado
por
119881119904119895 = 119860119904119895 times (119865119910119904119895
2) times
119889119904119895
119878119904119895 (517)
Onde
119881119904119895 = Resistecircncia ao corte do encamisamento de accedilo
119860119904119895 = Aacuterea estimada dos aneacuteis de accedilo
119865119910119904119895 = Tensatildeo de cedecircncia do accedilo de encamisamento (soacute 50 deste calor deve ser
considerado por isso eacute dividido por 2)
119889119904119895 = Espessura da placa de encamisamento metaacutelico
119878119904119895 = Espaccedilamento igual agrave unidade
Para seccedilotildees circulares ou retangulares com necessidade de reforccedilo ao corte o
encamisamento metaacutelico deve ser aplicado em todo o comprimento do pilar conduzindo a bons
resultados Mas devido agrave fraca ligaccedilatildeo na interface betatildeo e encamisamento metaacutelico deve-se
aplicar uma ancoragem com parafusos
5825 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de pilares aos estados limites uacuteltimos
O dimensionamento para a verificaccedilatildeo da resistecircncia agrave compressatildeo simples e resistecircncia
agrave flexatildeo de um pilar de betatildeo armado pode ser realizado pelo meacutetodo dos coeficientes globais
e tendo em conta os modelos e pressupostos semelhantes aos efetuados no caacutelculo de seccedilotildees
novas aacute flexatildeo
90
i) Dimensionamento agrave compressatildeo simples
119873119904119889 le 119873119903119889 = 120574119899119877 times (119860119888119894 times 119891119888119889119888119891 + 119860119904
119894 times 119891119904119910119889119894 ) + 120574119899119877 times (119860119888
119903 times 119891119888119889119888119891 + 119860119904119903 times 119891119904119910119889
119903 ) (518)
Onde
119873119904119889 =Esforccedilo axial atuante
119873119903119889 =Esforccedilo axial resistente
120574119899119877 = Coeficiente de monolitismo para a flexatildeo ( 120574119899119877 = 09)
119860119888119894 =Aacuterea do betatildeo existente
119891119888119889119888119891 =Valor de caacutelculo corrigido da resistecircncia aacute compressatildeo do betatildeo
119860119904119894 =Aacuterea da armadura existente
119891119904119910119889119894 =Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de existente
119860119888119903 =Aacuterea do betatildeo de reforccedilo
119860119904119903=Aacuterea da armadura de reforccedilo
119891119904119910119889119903 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
ii) Dimensionamento agrave flexatildeo e compressatildeo
Figura 5-25 Modelo de caacutelculo de pilares agrave flexatildeo composta (Gomes A Appleton J)
O esforccedilo axial resistente final e o momento devem ser afetados pelos coeficientes de
monolitismo correspondentes
91 Tiago Pais Boto
119873119877119889119891119894119899119886119897
= 119873119877119889 times 120574119899119877 (519)
119872119877119889119891119894119899119886119897
= 119872119877119889 times 120574119899119877 (520)
Onde
119873119877119889119891119894119899119886119897
=Esforccedilo axial resistente afetado pelo coeficiente de monolitismo
119873119877119889= Esforccedilo axial resistente
120574119899119872119873 = Coeficiente de monolitismo
119872119877119889119891119894119899119886119897
= Momento resistente da seccedilatildeo reforccedilada afetado pelo coeficiente de monolitismo
119872119877119889= Momento resistente da seccedilatildeo reforccedilada
5826 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de vigas aacute flexatildeo no estado limite uacuteltimo
O dimensionamento para a verificaccedilatildeo da resistecircncia agrave flexatildeo de uma viga de betatildeo
armado pode ser realizado pelo meacutetodo dos coeficientes globais admitindo que a secccedilatildeo tem
um comportamento monoliacutetico existindo uma aderecircncia perfeita e as secccedilotildees planas mantecircm-
se planas apoacutes a deformaccedilatildeo considerando um coeficiente de monolitismo para a flexatildeo de
120574119899119872 = 10
Deste modo o caacutelculo eacute semelhante ao de uma secccedilatildeo de betatildeo armado considerando-
se duas camadas de armaduras com resistecircncias diferentes exemplificado na figura seguinte
(Gomes A Appleton J)
Figura 5-26 Modelo de caacutelculo agrave flexatildeo de vigas reforccediladas por colagem de chapas metaacutelicas
(Gomes A Appleton J)
i) Caacutelculo do momento resistente
119872119877119863 = 120574119899119877 times (119860119904119890119902 times 119885119890119902 times 119891119904119910119889
119894 ) (521)
119860119904119890119902 = 119860119904
119894 + 119860119904119903 times
119891119904119910119889119903
119891119904119910119889119894 (522)
92
119885119890119902 =119860119904119894times119885119894times119891119904119910119889
119894 +119860119904119903times119885119903times119891119904119910119889
119903
119860119904119894times119891119904119910119889
119894 +119860119904119903times119891119904119910119889
119903 (523)
Admitindo z=09 vem
119872119877119863 = 120574119899119877 times (119860119904
119890119902 times 09 times 119891119904119910119889119894 ) (524)
Com a utilizaccedilatildeo de tabelas de dimensionamento determina-se 119860119904119890119902
e atraveacutes da
expressatildeo seguinte podemos calcular a aacuterea de armadura de reforccedilo (119860119904119903)
119860119904119903 =
119891119904119910119889119894
119891119904119910119889119903 times (119860119904
119890119902 times119889119890119902
119889119903minus 119860119904
119894 times119889119894
119889119903) (525)
Onde
119872119877119863 = Momento resistente
120574119899119877 = Coeficiente de monolitismo para a flexatildeo ( 120574119899119877 = 09 valor sugerido por Eurocoacutedio 8
parte14)
119860119904119890119902
=Aacuterea de armadura equivalente
119885119890119902= Braccedilo equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
119891119904119910119889119894 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura existente
119860119904119894 = Aacuterea da armadura existente
119860119904119903 = Aacuterea da armadura de reforccedilo
119891119904119910119889119903 =Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
119885119894 = Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
119885119903 = Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura de reforccedilo
119889119890119902 = Altura uacutetil equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
119889119903 = Altura uacutetil da seccedilatildeo reforccedilada relativamente agrave armadura de reforccedilo
119889119894 =Altura uacutetil da seccedilatildeo reforccedilada relativamente agrave armadura existente
ii) Verificaccedilatildeo da seguranccedila da ligaccedilatildeo betatildeo existentebetatildeo novo
Sendo a ligaccedilatildeo accedilobetatildeo de elevada importacircncia neste tipo de teacutecnica apresenta-se na
figura seguinte a configuraccedilatildeo de uma viga simplesmente apoiada admitindo uma distribuiccedilatildeo
plaacutestica uniforme das tensotildees de corte
93 Tiago Pais Boto
Figura 5-27 Distribuiccedilatildeo plaacutestica das tensotildees de aderecircncia (Gomes A Appleton J)
Ligaccedilatildeo sem buchas metaacutelicas
119865119904119889 = 119860119904119903 times 119891119904119910119889
119903 le 120591119904119889 times 119887 times119871119870
2 (526)
Sendo que
120591119904119889 = 119891119888119905119898119894119899
2 119872119875119886 (527)
Ligaccedilatildeo com buchas metaacutelicas
119865119904119889 = 119860119904119903 times 119891119904119910119889
119903 le 119899 times 119865119887 + 120574 times 120591119904119889 times 119887 times119871119870
2 (528)
Onde
119865119904119889 =Forccedila de traccedilatildeo de reforccedilo
119860119904119903 =Aacuterea da armadura de reforccedilo
119891119904119910119889119903 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
119899 = Nuacutemero de buchas colocadas no comprimento 1198711198702
119865119887 = Forccedila de corte resistente de uma bucha metaacutelica
120574 = Coeficiente de monolitismo para a flexatildeo ( 120574119899119877 = 10)
120591119904119889 = Tensatildeo de aderecircncia resistente accediloresinabetatildeo
119887 =Largura da chapa metaacutelica
94
119871119870 =Comprimento da chapa metaacutelica
5827 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de vigas ao esforccedilo transverso no estado limite uacuteltimo
Como jaacute referido anteriormente o dimensionamento ao esforccedilo transverso pode ser feito
atraveacutes da teacutecnica dos coeficientes globais tendo em conta a contribuiccedilatildeo para a resistecircncia dos
novos estribos adicionados sob a forma de chapas
i) Caacutelculo do esforccedilo transverso maacuteximo
119881119904119889 le 119881119877119889119898119886119909 =120572119888119908times119887119894times119885119894times1205921times119891119888119889
119888119900119905120579+119905119886119899120579+
120572119888119908times(119887119894minus119887119903)times119885119894times1205921times119891119888119889
119888119900119905120579+119905119886119899120579 (529)
Onde
119881119904119889 = Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119881119877119889119898119886119909 = Esforccedilo transverso maacuteximo
120572119888119908 = Fator que tem em conta o estado de tensatildeo na biela comprimida
119887119894 = Largura da seccedilatildeo de betatildeo da viga inicial
119885119894 = = Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
1205921 = Fator redutor da tensatildeo de compressatildeo do betatildeo fendilhado
119891119888119889 =Valor de caacutelculo da resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
119887119903 = Largura da seccedilatildeo de betatildeo reforccedilada
120579 = Angulo das bielas do betatildeo
ii) Caacutelculo do esforccedilo transverso resistente de caacutelculo
119881119904119889 le 119881119877119889119904 = 120574119899119877 times (119885119894 times119860119904119908119894
119878times coth 120579 times 119891119904119910119889
119894 ) + 120574119899119877 times (119885119903 times119860119904119908119903
119878times coth 120579 times 119891119904119910119889
119903 ) (530)
Onde
119881119904119889 = Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119881119877119889119904 = Esforccedilo transverso resistente de caacutelculo
120574119899119877 = Coeficiente de monolitismo para a flexatildeo ( 120574119899119877 = 09)
95 Tiago Pais Boto
119885119894 = Braccedilo de uma seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
119860119904119908119894 =Aacuterea da armadura de esforccedilo transverso inicial por metro
119878 = Espaccedilamento dos varotildees de accedilo
120579 = Angulo das bielas do betatildeo
119891119904119910119889119894 = Tensatildeo de cedecircncia do accedilo da armadura existente
119885119903 =Braccedilo de uma seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura de reforccedilo
119860119904119908119903 = Aacuterea da armadura de esforccedilo transverso adicional por metro
119891119904119910119889119903 =Tensatildeo de cedecircncia do accedilo da armadura de reforccedilo
583 Reforccedilo de seccedilotildees com encamisamento de betatildeo armado
5831 Introduccedilatildeo
Uma das teacutecnicas de reforccedilo estrutural mais comum para melhorar o desempenho de
elementos de betatildeo armado (pilares paredes vigas e noacutes viga-pilar) eacute o encamisamento das
seccedilotildees com betatildeo armado
Figura 5-28 Encamisamento de pilares com betatildeo armado (Santos 2008)
O reforccedilo de um elemento por encamisamento com recurso ao betatildeo armado eacute uma das
teacutecnicas mais adequadas para aumentar a resistecircncia das zonas comprimidas Pode ser aplicado
em vigas para aumentar a resistecircncia agrave flexatildeo eou a resistecircncia ao esforccedilo transverso Jaacute nos
pilares o reforccedilo garante um aumento de resistecircncia agrave flexatildeo e agrave compressatildeo Esta teacutecnica tem
vaacuterias vantagens (Eduardo S Juacutelio 2011) destacando
Simplicidade de execuccedilatildeo natildeo requer matildeo-de-obra especializada apenas conhecimento
de teacutecnicas de execuccedilatildeo como se tratasse de estruturas novas (Eduardo S Juacutelio 2011)
Distribuiccedilatildeo uniforme do incremento de rigidez (Eduardo S Juacutelio 2011)
Aumento de durabilidade do pilar
96
Como principais desvantagens destacam-se
No caso de necessidade de continuaccedilatildeo do reforccedilo do pilar entre pisos subsiste a
necessidade de perfurar a laje para poder dar continuaccedilatildeo agraves armaduras de reforccedilo caso
a laje seja vigada a armadura longitudinal de reforccedilo pode ficar condicionada (Eduardo
S Juacutelio 2011)
Nos casos de necessidade de proteccedilatildeo contra a corrosatildeo ou incecircndio onde o accedilo fica
exposto e quando satildeo usadas resinas de epoacutexido (Eduardo S Juacutelio 2011)
Aumento das necessidades das dimensotildees da seccedilatildeo transversal (Gomes A Appleton
J)
5832 Descriccedilatildeo das teacutecnicas de encamisamento
A execuccedilatildeo de um encamisamento eacute composta por diversas etapas sendo que as mais
importantes satildeo
Escoramento
A execuccedilatildeo do escoramento natildeo serve soacute para evitar danos ou mesmo o colapso mas
tambeacutem para permitir que o reforccedilo seja aplicado com niacuteveis de tensatildeo mais baixos na estrutura
Interface material existentereforccedilo
Eacute essencial preparar a superfiacutecie de ligaccedilatildeo de modo que a ligaccedilatildeo final entre o material
existente e o reforccedilo possa ter um comportamento o mais monoliacutetico possiacutevel
Disposiccedilatildeo de armaduras
Colocaccedilatildeo de armaduras adicionais de reforccedilo se as armaduras existentes apresentarem
uma perda de seccedilatildeo superior a 10 (Gomes A Appleton J) Exemplificam-se nas figuras
seguintes os vaacuterios tipos de disposiccedilatildeo de armaduras para reforccedilo de vigas e pilares
Figura 5-29Disposiccedilatildeo das armaduras mais utilizado no encamisamento de vigas (Gomes
A Appleton J)
97 Tiago Pais Boto
Figura 5-30 Disposiccedilatildeo das armaduras mais utilizado no encamisamento de pilares (Gomes
A Appleton J)
Fase de Betonagem
A betonagem pode ser feita com betatildeo projetado betatildeo normal ou com uma argamassa
especial os quais devem possuir boa trabalhabilidade baixa retraccedilatildeo elevada resistecircncia agrave
compressatildeo e boa aderecircncia (Gomes A Appleton J)
119890119898119894119899=
50119898119898 119861119890119905atilde119900 119901119903119900119895119890119905119886119889119900 75 119886 100119898119898 119861119890119905atilde119900 119899119900119903119898119886119897 11988811990011989111990311988611988911990040 119886 60119898119898 119860119903119892119886119898119886119904119904119886 119890119904119901119890119888119894119886119897
Figura 5-31Espessura a betonar em funccedilatildeo do material e teacutecnica utilizada (Gomes A
Appleton J)
A ligaccedilatildeo pode ser substancialmente melhorada com a pintura de resina epoacutexida com
ldquopot liferdquo elevado (periacuteodo em que a colagem eacute eficaz apoacutes 1 hora)
98
5833 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de vigas agrave flexatildeo no estado limite uacuteltimo
O dimensionamento para a verificaccedilatildeo da resistecircncia agrave flexatildeo de uma viga de betatildeo
armado pode ser realizado pelo meacutetodo dos coeficientes globais admitindo que a secccedilatildeo tem
um comportamento monoliacutetico uma aderecircncia perfeita e as secccedilotildees planas mantecircm-se planas
apoacutes a deformaccedilatildeo Considera-se um coeficiente de monolitismo para a flexatildeo de 120574119899119877 = 09
Deste modo o caacutelculo eacute semelhante ao de uma secccedilatildeo de betatildeo armado corrente considerando-
se duas camadas de armaduras com resistecircncias diferentes como se exemplifica na figura
seguinte (Gomes A Appleton J 2008)
Figura 5-32Modelo de caacutelculo agrave flexatildeo de vigas reforccediladas por encamisamento de betatildeo
armado (Gomes A Appleton J)
i) Caacutelculo do momento resistente
119872119877119863 = 120574119899119877 times (119860119904119890119902 times 119885119890119902 times 119891119904119910119889
119894 ) (531)
119860119904119890119902 = 119860119904
119894 + 119860119904119903 times
119891119904119910119889119903
119891119904119910119889119894 (532)
119885119890119902 =119860119904119894times119885119894times119891119904119910119889
119894 +119860119904119903times119885119903times119891119904119910119889
119903
119860119904119894times119891119904119910119889
119894 +119860119904119903times119891119904119910119889
119903 (533)
Admitindo z=09 vem
119872119877119863 = 120574119899119877 times (119860119904
119890119902 times 09 times 119891119904119910119889119894 ) (534)
99 Tiago Pais Boto
Com a utilizaccedilatildeo de tabelas de dimensionamento determina-se 119860119904119890119902
e atraveacutes da
expressatildeo seguinte podemos calcular a aacuterea de armadura de reforccedilo (119860119904119903)
119860119904119903 =
119891119904119910119889119894
119891119904119910119889119903 times (119860119904
119890119902 times119889119890119902
119889119903minus 119860119904
119894 times119889119894
119889119903) (535)
Onde
119872119877119863 = Momento resistente
120574119899119877 = Coeficiente de monolitismo para a flexatildeo ( 120574119899119877 = 09 valor sugerido no Eurocoacutedio 8
parte14)
119860119904119890119902
= Aacuterea de armadura equivalente
119885119890119902 = Braccedilo equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
119891119904119910119889119894 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura existente
119860119904119894 = Aacuterea da armadura existente
119860119904119903 = Aacuterea da armadura de reforccedilo
119891119904119910119889119903 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
119885119894 = Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
119885119903 = Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura de reforccedilo
119889119890119902 = Altura uacutetil equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
119889119903 = Altura uacutetil da seccedilatildeo reforccedilada relativamente agrave armadura de reforccedilo
119889119894 = Altura uacutetil da seccedilatildeo reforccedilada relativamente agrave armadura existente
ii) Verificaccedilatildeo da seguranccedila da ligaccedilatildeo entre o betatildeo existentebetatildeo novo
Figura 5-33 Modelo de caacutelculo para verificaccedilatildeo da ligaccedilatildeo betatildeo existentebetatildeo novo
(Gomes A Appleton J)
100
1205911 =119881119904119889
119887119903times119885119890119902 (536)
1205912 =119881119904119889
119887119903times119885119890119902times
119860119904119903times119891119904119910119889
119903
119860119904119903times119891119904119910119889
119903 +119860119904119894times119891119904119910119889
119894 (537)
Para verificaccedilatildeo da ligaccedilatildeo temos de garantir que
1205912 le 120591119898aacute119909 =1
120574119888times
2
3times 119891119888119905119898 (538)
119891119888119905119898 = 119898119894119899 119891119888119905119898119899119900119907119900
119891119888119905119898119890119909119894119904119905119890119899119905119890
(539)
Onde
1205911 = Tensatildeo tangencial na seccedilatildeo do betatildeo existente
119881119904119889 = Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119887119903 = Largura da seccedilatildeo de betatildeo reforccedilada
119885119890119902 = Braccedilo equivalente da seccedilatildeo reforccedilada
1205912 = Tensatildeo tangencial na seccedilatildeo do betatildeo novo e o betatildeo existente
119860119904119903 = Aacuterea da armadura de reforccedilo
119891119904119910119889119903 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
119860119904119894 = Aacuterea da armadura existente
119891119904119910119889119894 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura existente
120591119898aacute119909 = Tensatildeo tangencial limite
120574119888 = Coeficiente de minoraccedilatildeo das propriedades resistentes do betatildeo em estruturas novas
119891119888119905119898 = Resistecircncia meacutedia agrave traccedilatildeo do betatildeo
5834 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de vigas ao esforccedilo transverso no estado limite uacuteltimo
O dimensionamento para a verificaccedilatildeo da resistecircncia ao esforccedilo transverso de uma viga
de betatildeo armado pode ser realizado pelo meacutetodo dos coeficientes globais Com esta teacutecnica eacute
possiacutevel incrementar a resistecircncia associada agraves tensotildees de compressatildeo nas bielas inclinadas do
modelo de treliccedila aumentando a largura da alma da seccedilatildeo de betatildeo e introduzindo novos
estribos (Gomes A Appleton J 2008)
101 Tiago Pais Boto
i) Caacutelculo do esforccedilo transverso maacuteximo
119881119904119889 le 119881119877119889119898119886119909 =120572119888119908times119887119894times119885119894times1205921times119891119888119889
119888119900119905120579+119905119886119899120579+
120572119888119908times(119887119894minus119887119903)times119885119894times1205921times119891119888119889
119888119900119905120579+119905119886119899120579 (540)
Onde
119881119904119889 = Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119881119877119889119898119886119909 = Esforccedilo transverso maacuteximo
120572119888119908 = Fator que tem em conta o estado de tensatildeo na biela comprimida
119887119894 = Largura da seccedilatildeo de betatildeo da viga inicial
119885119894 = Braccedilo da seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
1205921 = Fator redutor da tensatildeo de compressatildeo do betatildeo fendilhado
119891119888119889 =Valor de caacutelculo da resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
119887119903 = Largura da seccedilatildeo de betatildeo reforccedilada
120579 = Angulo das bielas do betatildeo
ii) Caacutelculo do esforccedilo transverso resistente de caacutelculo
119881119904119889 le 119881119877119889119904 = 120574119899119881 times (119885119894 times119860119904119908119894
119878times coth 120579 times 119891119910119889
119894 ) + 120574119899119881 times (119885119903 times119860119904119908119903
119878times coth 120579 times 119891119910119889
119903 ) (541)
Onde
119881119904119889 = Valor de caacutelculo do esforccedilo transverso atuante
119881119877119889119904 = Esforccedilo transverso resistente de caacutelculo
120574119899119881 = Coeficiente de monolitismo para a esforccedilo transverso ( 120574119899119881 = 08 valor sugerido por
Eurocoacutedio 8 parte14)
119885119894 = Braccedilo de uma seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura existente
119860119904119908119894 =Aacuterea da armadura de esforccedilo transverso inicial por metro
119878 = Espaccedilamento dos varotildees de accedilo
120579 = Angulo das bielas do betatildeo
119891119910119889119894 = Tensatildeo de cedecircncia do accedilo da armadura existente
119885119903 = Braccedilo de uma seccedilatildeo de betatildeo relativamente agrave armadura de reforccedilo
119860119904119908119903 = Aacuterea da armadura de esforccedilo transverso adicional por metro
119891119910119889119903 =Tensatildeo de cedecircncia do accedilo da armadura de reforccedilo
102
De acordo com o Eurocoacutedigo 8 parte 14 o reforccedilo ao esforccedilo transverso natildeo conveacutem que seja
muito elevado seguindo a recomendaccedilatildeo de
119881119877119889119903 lt 2119881119877119889
119894 (542)
5835 Verificaccedilatildeo da seguranccedila de pilares aos estados limites uacuteltimos
O dimensionamento para a verificaccedilatildeo da resistecircncia agrave compressatildeo simples e resistecircncia
agrave flexatildeo de um pilar de betatildeo armado pode ser realizado pelo meacutetodo dos coeficientes globais
tendo em conta os modelos e os pressupostos satildeo semelhantes aos efetuados no caacutelculo de
seccedilotildees novas agrave flexatildeo
De acordo com (CEB- Bulletin drsquoinformation nordm 162 ) a contribuiccedilatildeo inicial de betatildeo
para a resistecircncia da peccedila pode ser desprezada se
119860119888119891119894119899119886119897
= 119860119888119903 + 119860119888
119894 ge 2119860119888119894 (543)
Figura 5-34Pilar com encamisamento de betatildeo armado total (Aacutelvaro Sousa 2008)
i) Correccedilatildeo da resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
De acordo com o CEB Bulletin drsquoinformation nordm 213214 o valor corrigido da
resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo 119891119888119870119888119891 pode ser calculado a partir das seguintes expressotildees
119891119888119870119888119891 = 119891119888119896 times (1000 + 50 times1205902
119891119888119896) 119902119906119886119899119889119900 1205902 lt 005 times 119891119888119896 (544)
103 Tiago Pais Boto
119891119888119870119888119891 = 119891119888119896 times (1125 + 25 times1205902
119891119888119896) 119902119906119886119899119889119900 1205902 gt 005 times 119891119888119896 (545)
1205902 =1
2times 120572119899 times 120572119904 times 120596119899 (546)
120596119899 =119881119900119897119906119898119890 119889119886 119886119903119898119886119889119906119903119886 119905119903119886119899119904119907119890119903119904119886119897
119881119900119897119906119898119890 119889119900 119887119890119905atilde119900=
2(1198870+ℎ0)timesempty1198901199041199051199031198941198871199061199042
4times1
119904
1198870timesℎ0 (547)
Onde
119891119888119870119888119891 = Valor caracteriacutestico corrigido da resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
119891119888119896 = Valor caracteriacutestico da tensatildeo de rotura agrave compressatildeo do betatildeo
1205902 = Tensatildeo de confinamento
120596119899 = Percentagem volumeacutetrica da armadura transversal
120572119899 = Coeficiente redutor que tem em conta a aacuterea de betatildeo em planta efetivamente
confinada
120572119904 = Coeficiente redutor que tem em conta a aacuterea de betatildeo em altura efetivamente
confinada
1198870 119890 ℎ0 = Dimensatildeo do nuacutecleo cintado de betatildeo medidas em relaccedilatildeo agrave face interior do
betatildeo
119904 = Espaccedilamento dos varotildees da armadura transversal (espaccedilamento dos estribos)
ii) Dimensionamento agrave compressatildeo simples
119873119904119889 le 119873119903119889 = 120574119899119877 times (119860119888119894 times 119891119888119889119888119891 + 119860119904
119894 times 119891119904119910119889119894 ) + 120574119899119877 times ((119860119888
119903 minus 119860119888119888119903) times 119891119888119889119888119891 + 119860119904
119903 times 119891119904119910119889119903 )
(548)
Onde
119873119904119889 = Esforccedilo axial atuante
119873119903119889 = Esforccedilo axial resistente
120574119899119881 = Coeficiente de monolitismo para a esforccedilo transverso ( 120574119899119881 = 08 valor
sugerido no Eurocoacutedio 8 parte14)
119860119888119894 = Aacuterea do betatildeo existente
119891119888119889119888119891 = Valor de caacutelculo corrigido da resistecircncia aacute compressatildeo do betatildeo
104
119860119904119894 = Aacuterea da armadura existente
119891119904119910119889119894 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de existente
119860119888119903 = Aacuterea do betatildeo de reforccedilo
119860119888119888119903 = Aacuterea do betatildeo de recobrimento que natildeo se considera confinado
119860119904119903 = Aacuterea da armadura de reforccedilo
119891119904119910119889119903 = Tensatildeo de cedecircncia de traccedilatildeo da armadura de reforccedilo
iii) Dimensionamento agrave flexatildeo composta
O modelo de caacutelculo semelhante aos efetuados no caacutelculo de secccedilotildees novas agrave flexatildeo composta
Figura 5-35Modelo de caacutelculo dos esforccedilos resistentes agrave flexatildeo composta (Aacutelvaro Sousa
2008)
O esforccedilo axial e o momento resistente final devem ser afetados pelos coeficientes de
monolitismo correspondentes
119873119877119889119891119894119899119886119897
= 119873119877119889 times 120574119899119877 (549)
119872119877119889119891119894119899119886119897
= 119872119877119889 times 120574119899119877 (550)
Onde
119873119877119889119891119894119899119886119897
=Esforccedilo axial resistente afetado pelo coeficiente de monolitismo
119873119877119889 = Esforccedilo axial resistente
120574119899119881 = Coeficiente de monolitismo para a esforccedilo transverso ( 120574119899119881 = 08 valor
sugerido por Eurocoacutedio 8 parte14)
119872119877119889119891119894119899119886119897
= Momento resistente da seccedilatildeo reforccedilada afetado pelo coeficiente de
monolitismo
119872119877119889 = Momento resistente da seccedilatildeo reforccedilada
105 Tiago Pais Boto
584 Reforccedilo de estruturas em betatildeo com colagem de compoacutesitos FRP (Poliacutemeros reforccedilados
com fibras)
5841 Introduccedilatildeo
O reforccedilo de estruturas com FRP aparece devido agrave necessidade de reforccedilar com
materiais mais leves facilitar a execuccedilatildeo e por atualmente haver uma reduccedilatildeo dos custos de
fabrico das fibras Pode-se dizer que eacute uma evoluccedilatildeo da teacutecnica por colagem de chapas ou placas
de accedilo
Este compoacutesito de FRP eacute constituiacutedo pela conjugaccedilatildeo de fibras orgacircnicas ou inorgacircnicas
agrupadas atraveacutes de uma resina (polieacutesteres vinil ou epoacutexi) termoendureciacutevel ou
termoplaacutestica formando assim a matriz polimeacuterica O compoacutesito de FRP tem ainda cargas de
enchimento designadas por ldquofillersrdquo podendo tambeacutem conter aditivos tais como agentes
catalisadores ou aceleradores De acordo com Juvandes (1999) os FRPrsquos satildeo distinguidos em
dois grupos os sistemas preacute-fabricados conhecidos por ldquoPrefabricated Elementsrdquo (constituiacutedos
pelo laminado de FRP e pelo adesivo) e os sistemas curados ldquoin siturdquo conhecidos por ldquoWet Lay-
up Systemsrdquo (constituiacutedos pela telas de fibras e pela resina de impregnaccedilatildeo) Ainda de acordo
com a disposiccedilatildeo das fibras e da sua geometria podem ser classificados de unidirecionais
bidirecionais e multidirecionais As fibras mais utilizadas satildeo o vidro o carbono e a poliamide
aromaacutetica (aramida ou kevlarreg) sendo os respetivos compoacutesitos reforccedilados assinalados
internacionalmente por GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer) CFRP (Carbon Fiber
Reinforced Polymer) e AFRP (Aramid Fiber Reinforced Polymer)
5842 Sistemas Preacute-Fabricados
O grupo dos Sistemas Preacute-Fabricados adveacutem de um conjunto de fibras com orientaccedilatildeo
unidirecional unificadas atraveacutes de uma resina termoendureciacutevel resultante de um processo
designado por pultrusatildeo este consiste em saturar as fibras continuas com espessuras e larguras
controladas com resina puxadas atraveacutes de um molde aquecido resultando num produto final
com a forma transversal desejada dispensando qualquer polimerizaccedilatildeo do produto em obra
De acordo com (Juvandes1999) o laminado mais utilizado (ldquoLaminaterdquo ldquoStripsrdquo)
apresenta-se com a espessura tiacutepica de 12 a 14mm e com largura variaacutevel As caracteriacutesticas
mecacircnicas e fiacutesicas destes devem ser garantidas pelo fabricante com base em ensaios em
planos de controlo de qualidade Para a colagem dos laminados agrave superfiacutecie do betatildeo eacute utilizado
um compoacutesito que pode ser do tipo epoacutexido de vinil ou polieacutester designado por adesivo
5843 Sistemas ldquoin siturdquo
Ao contraacuterio dos sistemas Preacute-fabricados os sistemas ldquoin siturdquo natildeo apresentam um
produto final consolidado com resina mas sim fibras em forma de fios designados por Tecidos
(ldquoFabricsrdquo) ou Mantas (ldquoSheetsrdquo) em estado seco ou com teores de impregnaccedilatildeo reduzidos
106
De acordo com Juvandes (1999) as Mantas satildeo compostas por fibras unidirecionais
(orientaccedilatildeo 0ordm) e com espessuras de 01 a 02mm (110 dos laminados) e larguras entre 25 e
30cm Os Tecidos tecircm fibras entrelaccediladas (orientaccedilotildees 0ordm90ordm) ou multi direccionalmente com
a largura de cerca de 60cm A percentagem das fibras das Mantas e dos tecidos satildeo indicadas
pelo peso do produto por msup2 (gmsup2) sendo que os valores correntes encontram-se na ordem dos
200 a 400 gmsup2
O produto final conteacutem resina para impregnar as fibras sendo necessaacuterio em obra uma
polimerizaccedilatildeo com resina para criar o FRP Esta polimerizaccedilatildeo funciona tambeacutem como adesivo
agrave superfiacutecie da estrutura de betatildeo
Figura 5-36 Compoacutesito de FRP (Formas Preacute-Fabricada e Curada ldquoin siturdquo) (LJuvandes et all
2007)
5844 Componentes da aplicaccedilatildeo do sistema FRP
Fibras
107 Tiago Pais Boto
As fibras sendo o componente principal nos sistemas FRP tecircm que ser escolhidas
essencialmente em funccedilatildeo da classe de exposiccedilatildeo ambiental do moacutedulo de elasticidade
resistecircncia agrave traccedilatildeo e fadiga durabilidade e custo econoacutemico
As fibras em filamento de configuraccedilatildeo contiacutenua designadas ldquoContinuous Fibersrdquo (ACI
440R-96 1996 JCI TC952 1998) satildeo as mais adequadas para intervenccedilotildees de reforccedilo em
estruturas de betatildeo devido agrave possibilidade de orientaccedilatildeo numa direccedilatildeo especiacutefica otimizando
o desempenho estrutural (Juvandes 1999) As fibras continuas mais usadas no reforccedilo com
recurso a sistemas de FRP satildeo de vidro (G) de carbono (C) e a poliamida aromaacutetica (aramida
(A) ou Kevlarreg (K))
As fibras de carbono (C) destingem-se das outras natildeo soacute pelo elevado preccedilo mas
tambeacutem por apresentarem elevados moacutedulos de elasticidade elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo e
fadiga relaccedilatildeo resistecircnciapeso extremamente altos As fibras de Aramida (A) satildeo as que tecircm
a maior relaccedilatildeo resistecircncia de traccedilatildeo peso assim como o mais baixo peso especiacutefico de entre
as trecircs boa resistecircncia agrave abrasatildeo impacto e resistecircncia teacutermica Em relaccedilatildeo agraves fibras de vidro
(G) aleacutem dos baixos moacutedulos de elasticidade e baixa resistecircncia agrave fadiga distinguem-se pelo
baixo custo econoacutemico elevada resistecircncia teacutermica e resistecircncia agrave traccedilatildeo
Figura 5-37 Comportamento agrave traccedilatildeo de fibras e metais (ACI 440R-96 1996)
Legenda
C-HM = Fibras de Carbono de elevado moacutedulo de elasticidade
C-HS = Fibras de Carbono de elevada resistecircncia
A-HM = Fibras de Aramida de elevado moacutedulo de elasticidade
A-IM = Fibras de Aramida de moacutedulo de elasticidade intermeacutedio
G-S = Fibras de Vidro de elevada resistecircncia
108
G-AR = Fibras de Vidro de resistecircncia meacutedia
G-E = Fibras de Vidro com propriedades similares a G-AR mas de densidade
inferior
Tabela 5-12Propriedades das Principais Fibras (Manoochehr Zoghi 2014)
Adesivos
Os adesivos satildeo utilizados em sistemas ldquoPreacute-Fabricadosrdquo jaacute referido anteriormente e
satildeo constituiacutedos por uma resina e por vezes com a adiccedilatildeo de um endurecedor garantindo assim
a funccedilatildeo de ligaccedilatildeo e transferecircncia de tensotildees entre o sistema FRP e o betatildeo
Primaacuterio (Primers)
O Primaacuterio tambeacutem conhecido por (ldquoPrimersrdquo) eacute um fluido de viscosidade reduzida
geralmente cerca de 10 de soluccedilatildeo do adesivo em solvente orgacircnico que se coloca na
superfiacutecie do betatildeo para melhorar o desempenho da ligaccedilatildeo e criar um revestimento sobre o
qual o adesivo possa fluir mais facilmente (FIB bulletin14 2001)
Massa de enchimento (Puttie filler)
A massa de enchimento designada por (ldquoPuttie fillerrdquo) segundo a norma ACI 4402R-
08 2008 eacute um material relativamente inerte constituiacutedo por calcaacuterio pulverizado siacutelica ou
substancias coloidais adicionado com cimento Portland tinta resina ou outros materiais
podendo reduzir a retraccedilatildeo a densidade os custos e aumentar a trabalhabilidade
109 Tiago Pais Boto
Este material eacute usado para preencher vazios quando a superfiacutecie de betatildeo apresenta
irregularidades significativas das quais o primaacuterio natildeo eacute suficiente para suprimir pequenas
fendas ou orifiacutecios tornando assim a superfiacutecie de betatildeo mais lisa e regular
Resinas de saturaccedilatildeo
As resinas de saturaccedilatildeo ou matriz polimeacuterica (resina termoendureciacutevel) como o nome
indica servem para impregnar as fibras de reforccedilo e moldar a superfiacutecie de betatildeo Tecircm ainda
como funccedilatildeo fornecer um caminho de transferecircncia de tensotildees proteger as fibras de eventuais
choques mecacircnicos essencialmente esforccedilos de compressatildeo accedilotildees teacutermicas e exposiccedilatildeo agrave
agressividade ambiental Por estas razotildees a seleccedilatildeo da matriz polimeacuterica deve ser cuidada
justificando geralmente a escolha por resinas termoendureciacuteveis do tipo epoacutexido (ACI 440R-
96 1996)
Um estudo conduzido por (Juvandes et all 2006) com o tema A temperatura e a teacutecnica
de reforccedilo por colagem de sistemas de FRP com recurso a ensaios DSC e DMTArdquo Permitiu
concluir que a variaccedilatildeo de temperatura critica (Tc) em resinas comerciais correntes se encontra
muito proacuteximo e por vezes abaixo do valor das temperaturas caracteriacutesticas (T95) das obras em
Portugal Esta aproximaccedilatildeo pode conduzir ao amolecimento dos adesivos em determinado
periacuteodo de funcionamento da estrutura pondo em causa as propriedades e todo o sistema de
reforccedilo FRP
Desta forma os autores recomendam a implementaccedilatildeo trecircs criteacuterios [i] ‒ avaliar o
gradiente higroteacutermico esperado para a envolvente da obra no periacuteodo de vida uacutetil [ii] ‒
selecionar ou desenvolver novos adesivosresinas cujo valor da temperatura de transiccedilatildeo viacutetrea
(Tg) seja superior agraves condicionantes ambientais esperadas para a estrutura [iii] ‒ implementar
accedilotildees preventivas na zona reforccedilada de modo a evitar a exposiccedilatildeo direta dos reforccedilos ao
ambiente recorrendo a medidas de proteccedilatildeo
Revestimento protetor
A camada exterior do sistema FRP eacute designada por revestimento protetor Para o
sistema ter um comportamento adequado a longo prazo recomenda-se a execuccedilatildeo de uma
proteccedilatildeo a curto prazo (Proteccedilatildeo Temporaacuteria) incluindo medidas de proteccedilatildeo essencialmente
ambientais na fase em que a resina de saturaccedilatildeo se encontra em processo de cura Apoacutes a
conclusatildeo deste processo eacute entatildeo aplicada a proteccedilatildeo de caraacuteter definitivo (Proteccedilatildeo
Permanente) concebida para proteger contra impactos fogo exposiccedilatildeo a quiacutemicos raios
ultravioleta humidade temperaturas excessivas e vandalismo Poderaacute ainda haver um
acabamento esteacutetico (Mirmiran e Shahawy 2008)
110
Figura 5-38 Aplicaccedilatildeo do sistema FRP (adaptado de BASF 2007)
5845 Apreciaccedilotildees sobre Durabilidade dos FRPrsquos
Figura 5-39Fatores condicionantes para a durabilidade dos FRPrsquos
Humidade
A humidade eacute a principal causa da diminuiccedilatildeo da resistecircncia da matriz devido agraves
ligaccedilotildees moleculares moles Uma escolha apropriada da resina por exemplo a matriz de
vinylester pode diminuir o efeito da humidade Jaacute as resinas de polieacutester natildeo satildeo aconselhadas
em ambientes onde a humidade eacute importante Para sistemas de reforccedilo com CFRP vaacuterios
estudos mostram que em ambientes que envolvem ciclos de molhagem o desempenho do FRP
diminui entre 20 a 30 valores resultantes da descolagem da placa FRP agrave interface do betatildeo
(Aacutelvaro Sousa 2008)
Alcalinidade
DURABILIDADE
TEMPERATURAEXPOSICcedilAtildeO
ULTRA-VIOLETA
HUMIDADE ALCALINIDADE
111 Tiago Pais Boto
A diminuiccedilatildeo da capacidade resistente dos sistemas FRP devido agrave alcalinidade provem
obviamente da exposiccedilatildeo a que o sistema estaacute sujeito mas tambeacutem devido alcalinidade e
porosidade do betatildeo onde usualmente se encontram valores de pH acima de 11 Esta
sensibilidade eacute substancialmente notoacuteria em sistemas GFRP onde a deterioraccedilatildeo da matriz e das
fibras conduzem a perdas de capacidade resistente na ordem dos 20 Para combater estas
vulneraacuteveis situaccedilotildees aconselha-se a usar resinas da matriz do tipo vinylester e uma pintura de
proteccedilatildeo designada por AR-Glass (Alkalin Resistant fibers) Apesar de ser cerca de 10 vezes
monetariamente mais caro comparativamente ao sistema convencional GFRP (E-GLASS)
(Aacutelvaro Sousa 2008)
Temperatura
Os sistemas FRP perdem as suas propriedades mecacircnicas quando expostos a altas
temperaturas A temperatura tiacutepica desta deterioraccedilatildeo eacute a temperatura de transiccedilatildeo viacutetrea que
se situa entre os 60ordm e 120ordm Celsius em sistemas GFRP e AFRP Esta eacute uma das razotildees para os
FRPacutes natildeo serem tatildeo amplamente utilizados em edifiacutecios onde em comparaccedilatildeo com as pontes
a seguranccedila eacute mais exigente Uma das principais preocupaccedilotildees em caso de incecircndio usando
FRP eacute a libertaccedilatildeo de gases extremamente toacutexicos e perigosos para os seres humanos aleacutem da
perda de cerca de 80 da resistecircncia agrave traccedilatildeo para temperaturas acima de 500ordm Celsius
Uma soluccedilatildeo para contornar o problema eacute o uso de sistemas CFRP na verdade satildeo quase
insensiacuteveis a altas temperaturas capazes de suportar temperaturas superiores a 1000ordm Celsius
que eacute entre outras a razatildeo pela qual se utilizam fibras na induacutestria de aviaccedilatildeo
A American Concrete Institute (ACI) publicou um artigo interessante em 2006 que natildeo
recomenda o uso de FRP em edifiacutecios onde a integridade estrutural tem que ser mantida no caso
de um incecircndio
Exposiccedilatildeo ultravioleta
Compreende-se bem que os raios ultra violetas causam danos nas ligaccedilotildees quiacutemicas (foto
degradaccedilatildeo) fenoacutemeno que se verifica para determinados comprimentos de onda Poreacutem este
fenoacutemeno aparece apenas na camada superficial do poliacutemero AFRP onde um revestimento
adequado pode resolver o problema Os sistemas CFRP e GFRP natildeo estatildeo sujeitos a este tipo
de agressatildeo
5846 Consideraccedilotildees Finais vantagens e desvantagens
A teacutecnica de reforccedilo por colagem exterior de Sistemas Compoacutesitos de FRP surge como
uma alternativa aos sistemas de reforccedilo por colagem de chapas ou perfis metaacutelicos
As caracteriacutesticas mecacircnicas notaacuteveis de poliacutemeros reforccedilados com fibras foram
descritas ao longo deste capiacutetulo Apesar do custo econoacutemico mais elevado em comparaccedilatildeo
com os materiais tiacutepicos de engenharia civil tais como betatildeo ou accedilo a relaccedilatildeo pesoresistecircncia
112
capacidade contra ambientes agressivos facilidade e simplicidade de manuseamento em obra
daacute a este material um grande potencial para ser usado em melhorias estruturais apresentando
oacutetimos resultados de resistecircncia durabilidade facilidade e simplicidade de execuccedilatildeo em obra
Natildeo diferindo das restantes teacutecnicas de reforccedilo o seu ecircxito depende em larga escala da sua
correta conceccedilatildeo em projeto e da boa execuccedilatildeo em obra
Tabela 5-13 Principais vantagens e desvantagens das fibras FRP (Aacutelvaro Sousa 2008)
Tipo de Fibra Vantagens Desvantagens
Carbono (CFRP)
Grande resistecircncia agrave traccedilatildeo
compressatildeo e fadiga
Sensibilidade ao choque e
abrasatildeo
Grande resistecircncia a temperaturas
elevadas e agrave accedilatildeo de agentes quiacutemicos Corrosatildeo do tipo galvacircnico
Boa condutividade teacutermica e eleacutetrica Cerca de dez vezes mais cara do
que as fibras de vidro (GFRP)
Imune agrave corrosatildeo
Vidro (GFRP)
Grande resistecircncia agrave temperatura Muito suscetiacutevel a choques e
danos
Boa aderecircncia agrave matriz polimeacuterica Caracteriacutesticas mecacircnicas
inferiores a CFRP e AFRP
Transparente Maior peso especiacutefico
Boa relaccedilatildeo qualidadepreccedilo
Aramida (AFRP)
Baixa densidade Baixa resistecircncia agrave compressatildeo
Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo Sensibilidade agrave fluecircncia e accedilatildeo
dos raios ultra violetas
Boa resistecircncia ao choque desgaste e
vibraccedilotildees Dificuldade de moldagem
Boa resistecircncia a altas temperaturas e a
quiacutemicos Absorccedilatildeo de humidade
113 Tiago Pais Boto
6 Exemplos de casos praacuteticos de reparaccedilatildeo e reforccedilo
61 Cais de carga geral do porto de Aveiro
Figura 6-1 Vista do Cais de Carga do porto de Aveiro (LOURENCcedilO Z 2007)
Descriccedilatildeo da obra
O cais do Porto de Aveiro situa-se na faixa da costa dentro do limite da largura maacutexima legal
do domiacutenio puacuteblico mariacutetimo Este contem cinco zonas portuaacuterias designadas por Terminal
Norte Terminal Sul Terminal de Graneis Liacutequidos Porto de Pesca Costeira e Porto de Pesca
do Largo A intervenccedilatildeo eacute direcionada para as zonas de mareacute e de salpicos da viga frontal do
Cais de Carga Geral este tem um comprimento de 250 metros e a aacuterea total de betatildeo armado
a ser protegida foi de 1046 m2
Inspeccedilotildees Ensaios Anomalias patologias
O ensaio submetido ao cais de carga geral foi a mediccedilatildeo nos pontos de monitorizaccedilatildeo (zona 1
zona 2 e zona 3) do potencial natural
Como esperado os valores mais negativos foram verificados na zona 3 onde a concentraccedilatildeo de
humidade no betatildeo era superior Jaacute os valores menos negativos foram registados na zona 1
zona de salpicos onde a concentraccedilatildeo de humidade eacute inferior e com maior concentraccedilatildeo de
oxigeacutenio
Jaacute no decorrer da obra foram efetuados os seguintes testes antes da betonagem
- Verificaccedilatildeo da continuidade eleacutetrica das armaduras em cada secccedilatildeo
- Continuidade eleacutetrica das ligaccedilotildees catoacutedicas
- Continuidade eleacutetrica entre as ligaccedilotildees anoacutedicas na mesma zona
114
Antes durante e depois da betonagem foram realizados testes para verificaccedilatildeo da ausecircncia de
curto-circuito entre fitas de acircnodo e a armadura Estes testes foram realizados atraveacutes da
mediccedilatildeo da resistecircncia e do potencial entre as ligaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas em cada
zonasecccedilatildeo
Figura 6-2 Corte da viga frontal com a ilustraccedilatildeo das diferentes zonas anoacutedicas do sistema de
proteccedilatildeo catoacutedica (LOURENCcedilO Z 2007)
Intervenccedilatildeo realizada
Um sistema de proteccedilatildeo catoacutedica foi utilizado nesta intervenccedilatildeo constituiacutedo por fitas de malha
de Titacircnio ativado revestida com oacutexidos de metais nobre (TiMMO) com 20 mm de largura e
05 mm de espessura As fitas foram instaladas com espaccedilamento de 250 mm garantido atraveacutes
de espaccediladores apropriados de modo a evitar curto-circuitos e ligadas atraveacutes de soldadura por
pontos a uma outra fita de Titacircnio distribuidor da corrente Os eleacutetrodos de referecircncia
utilizados foram de MnMnO2 sendo fixos nas armaduras com a ajuda de braccediladeiras de
plaacutestico
Para um melhor controlo da informaccedilatildeo gerada e controlo da corrente as trecircs zonas iniciais de
monitorizaccedilatildeo foram subdivididas em subzonas
De modo a que a intensidade de corrente de cada zona se mantivesse constante o sistema foi
carregado em modo de corrente constante permitindo tambeacutem assim que a tensatildeo de saiacuteda de
cada fonte de alimentaccedilatildeo varie automaticamente em funccedilatildeo da resistividade do betatildeo
A monitorizaccedilatildeo e controlo do sistema eacute feito atraveacutes de uma unidade central constituiacuteda
essencialmente por trecircs fontes de alimentaccedilatildeo (uma por zona) voltiacutemetros e amperiacutemetros para
mediccedilatildeo da intensidade da corrente e da voltagem fornecida e voltiacutemetro de alta impedacircncia
para mediccedilatildeo dos potenciais de eleacutetrodo (LOURENCcedilO Z 2007)
115 Tiago Pais Boto
Figura 6-3 Instalaccedilatildeo das fitas de malha de TiMMO (LOURENCcedilO Z 2007)
Figura 6-4 Unidade Central de controlo e monitorizaccedilatildeo (LOURENCcedilO Z 2007)
Ficha teacutecnica e estado atual da obra (conclusotildees)
Decidiu-se efetuar dois ciclos de polarizaccedilatildeodespolarizaccedilatildeo com duraccedilatildeo de dois meses cada
ciclo de polarizaccedilatildeo e 72 horas cada ciclo de despolarizaccedilatildeo Verificou-se que os valores do
decrescimento de potencial ao fim do primeiro ciclo foram inferiores a 100mV portanto
116
decidiu-se aumentar a corrente fornecida a cada sub zona no segundo ciclo de despolarizaccedilatildeo
A tabela 61 apresenta os valores de potencial polarizado (instante OFF) e do decrescimento do
potencial obtidos em cada sub zona
Tabela 6-1 Resultados obtidos durante dois ciclos de polarizaccedilatildeo despolarizaccedilatildeo
(LOURENCcedilO Z 2007)
Tabela 6-2 Meacutedia dos valores de decrescimento de potencial obtido em cada zona e em cada
ciclo de polarizaccedilatildeo (LOURENCcedilO Z 2007)
Em comparaccedilatildeo com o maacuteximo de 2 mAm2 recomendado na Norma Europeia estes resultados
mostram que a densidade de corrente necessaacuteria nesta estrutura para a obtenccedilatildeo de 100 mV de
decrescimento de potencial ao fim de 72 h de despolarizaccedilatildeo eacute da ordem de 35 mA m2 Mas
sendo que o sistema foi dimensionado para receber densidades de corrente muito superiores aos
valores recomendados pela Norma Europeia natildeo existiu qualquer problema de durabilidade
117 Tiago Pais Boto
dos acircnodos e dos restantes componentes do sistema (LOURENCcedilO Z 2007)
Figura 6-5 Meacutedia dos valores do decrescimento do potencial (72 h) em funccedilatildeo da densidade de
corrente (LOURENCcedilO Z 2007)
62 Viaduto Duarte Pacheco
Figura 6-6 Vista geral viaduto Duarte Pacheco (httpwwwpanoramiocom 2014)
118
Descriccedilatildeo da obra
O Viaduto Duarte Pacheco eacute um viaduto de acesso a Lisboa vindo da autoestrada A5 Tem um
tabuleiro com 355m de desenvolvimento e 24 metros de largura Foi projetado em 1937 pelo
Engenheiro Joatildeo Alberto Barbosa Carmona e a obra teve iniacutecio em Abril de 1939 e concluiacuteda
em Dezembro de 1944 (APPLETON J et al 2004)
A estrutura realizada na sua maioria em betatildeo armado eacute composta em 5 partes
Duas passagens superiores em arco uma sobre a linha de caminho-de-ferro e outra sobre
a Avenida do Parque Florestal de Monsanto
Um arco central sobre a Avenida de Ceuta
Dois viadutos com uma extensatildeo de 8580 m entre eixos de vigas contiacutenuas de 5 tramos
com 1635 m de vatildeo apoiadas em pilares articulados longitudinalmente
Figura 6-7 Alccedilado do Viaduto Duarte Pacheco (APPLETON J et al 2004)
Inspeccedilotildees Ensaios Anomalias
Em 1993 e 1994 o LNEC realizou uma inspeccedilatildeo visual onde se detetou fendilhaccedilatildeo de
geometria irregular e fendilhaccedilatildeo orientada com as armaduras longitudinais o que originou a
despassivaccedilatildeo das armaduras e alguma corrosatildeo nas mesmas Da anaacutelise efetuada em amostras
de betatildeo com recurso a raio X foram detetadas reaccedilotildees expansivas no betatildeo nomeadamente
reaccedilotildees aacutelcalis-siacutelica e etringite Em algumas zonas a carbonataccedilatildeo jaacute era significativa
aproximando-se da profundidade das armaduras
Os ensaios de composiccedilatildeo do betatildeo confirmaram a presenccedila de inertes reativos em toda a obra
Os ensaios de humidade indicam que a humidade relativa no interior dos elementos estruturais
eacute superior a 85 Os ensaios de reatividade potencial dos aacutelcalis concluiacuteram que estas reaccedilotildees
estatildeo praticamente terminadas (APPLETON J et al 2004)
119 Tiago Pais Boto
Figura 6-8 Fendilhaccedilatildeo das reaccedilotildees alcali-siacutelica no betatildeo nas vigas do tabuleiro
(APPLETON J et al 2004)
Intervenccedilatildeo realizada
A reabilitaccedilatildeo orientada para suprimir as patologias detetadas foi dividida em 8 fases de
trabalho (APPLETON J et al 2004)
1ordf Reparaccedilatildeo local das zonas com indiacutecios de corrosatildeo de armaduras reconstruindo o
betatildeo da camada superficial com microbetatildeo ou argamassas preacute-doseadas Em zonas
com extensatildeo significativa foi previsto o reforccedilo com malha de accedilo galvanizado que tem
o objetivo de controlar reduzindo a abertura de fendas devidas a novas reaccedilotildees
expansivas
2ordf Reparaccedilatildeo das zonas com fendilhaccedilatildeo acentuada (em particular em pilares e arcos)
provocada pelas reaccedilotildees expansivas com ou sem corrosatildeo de armaduras Nas fendas de
abertura superior a 10 mm foi realizado o seu preenchimento com calda de cimento e a
selagem do bordo com poliuretano (figura 3) As fendas com abertura entre 04 mm e
10 mm foram somente seladas
3ordf Proteccedilatildeo da estrutura em relaccedilatildeo ao mecanismo de corrosatildeo de armaduras e controlo
das reaccedilotildees expansivas aacutelcalis-siacutelica Neste efeito de proteccedilatildeo eacute essencial a eficaacutecia no
controlo das trocas de humidade entre o ambiente exterior e a estrutura de betatildeo Assim
o sistema deveraacute eliminar a penetraccedilatildeo de aacutegua para o interior do betatildeo ao mesmo tempo
que possibilita a saiacuteda de vapor de aacutegua do interior do betatildeo para o meio exterior
Paralelamente o sistema de proteccedilatildeo superficial deveraacute ainda garantir uma adequada
proteccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave penetraccedilatildeo de aniacutedrico carboacutenico (CO2) e deveraacute possuir
capacidade de deformaccedilatildeo para absorver sem fendilhar as deformaccedilotildees expansivas (e
abertura de fendas) devidas agraves reaccedilotildees aacutelcalis-siacutelica Assim este sistema de proteccedilatildeo
superficial multi barreiras eacute composto pelos seguintes elementos
-Impregnaccedilatildeo hidrofugante sistema aplicado por projeccedilatildeo e que penetra na estrutura
porosa superficial do betatildeo revestindo os poros e repelindo a aacutegua
-Barramento das fendas incorporando malha de fibras de vidro
-Pintura (revestimento espesso e flexiacutevel) aplicado pelo menos em duas dematildeos
cruzadas e com maior espessura nos seguintes elementos arcos centrais pilares sobre
os arcos centrais pilastras dos arcos centrais e vigas exteriores do tabuleiro (espessura
superior ou igual a 500 μm)
120
Figura 6-9 Fendilhaccedilatildeo em pilar e trabalho de injeccedilatildeo (APPLETON J et al 2004)
4ordf Reabilitaccedilatildeo de apoios
Figura 6-10 Reabilitaccedilatildeo de apoios moveis (APPLETON J et al 2004)
5ordf Substituiccedilatildeo de apoios moacuteveis
Figura 6-11 Substituiccedilatildeo de apoios moacuteveis bloqueados e deformados (APPLETON J et al
2004)
121 Tiago Pais Boto
6ordf Reforccedilo das vigas externas do tabuleiro com laminados de fibras de carbono
Figura 6-12Reforccedilo com laminados de fibra de carbono (APPLETON J et al 2004)
7ordf Reconstruccedilatildeo das lajes consola dos passeios A laje consola tinha apenas uma espessura
de 007 m o que dificultaria a sua reparaccedilatildeo Assim foi considerado que a sua
reconstruccedilatildeo seria mais apropriada tendo entatildeo a espessura da nova laje sido de 010 m
Na figura 7 ilustram-se os trabalhos de reconstruccedilatildeo dessas lajes
Figura 6-13Reconstruccedilatildeo das lajes consola e dos passeios (APPLETON J et al 2004)
8ordf Trabalhos diversos tais como reconstruccedilatildeo dos topos das pilastras zonas de apoio das
vigas repavimentaccedilatildeo do tabuleiro requalificaccedilatildeo do sistema de drenagem de aacuteguas
pluviais introduccedilatildeo de um sistema de impermeabilizaccedilatildeo
122
Ficha teacutecnica e estado atual da obra
A intervenccedilatildeo foi realizada em 200203 e ficou a cargo do empreiteiro Construtora do Tacircmega
Foram reparados 1930m2 de aacuterea deteriorada o sistema de proteccedilatildeo foi aplicado em 44000m2
Utilizaram-se 968m de laminados para reforccedilo (Saraiva J 2007)
Figura 6-14Vista geral do viaduto Duarte Pacheco apoacutes intervenccedilatildeo (APPLETON J et al
2004)
63 Reabilitaccedilatildeo da ponte cais da Trafaria
Figura 6-15 Ponte Cais da Trafaria (a2p estudos e projetos 2004)
123 Tiago Pais Boto
Descriccedilatildeo da obra
A Ponte Cais construiacuteda em 1983 eacute utilizada para o aprestamento de navios de transporte dos
cereais Eacute constituiacuteda por 9 caixotildees com 210m de largura e 120m de desenvolvimento sobre
os quais apoiam 8 lajes vigadas com 204m de comprimento e 190m de largura Estes satildeo em
betatildeo armado e as lajes vigadas em betatildeo armado preacute-esforccedilado A ponte inclui 3 duques
DrsquoAlba e respetivas passagens para peotildees constituiacutedos por vigas simplesmente apoiadas com
vatildeos que variam entre 22m e 42m (a2p estudos e projetos 2004)
Inspeccedilotildees ensaios e anomalias
Uma inspeccedilatildeo visual mostrou que alguns paineacuteis de laje tinham o betatildeo da face inferior
totalmente delaminado e nalgumas vigas as bainhas de preacute-esforccedilo estavam jaacute aparentes e
sujeitas agrave livre corrosatildeo Constatou-se que as vigas mais altas que estavam em contacto com a
aacutegua por terem um niacutevel de humidade permanente mais elevado se encontravam menos
deterioradas que as vigas mais baixas (poros saturados fazem diminuir a quantidade de oxigeacutenio
junto das armaduras limitando a progressatildeo da corrosatildeo)
Devido aacute elevada exposiccedilatildeo do ambiente mariacutetimo verificou-se a corrosatildeo geral nas armaduras
causada por cloretos Os ensaios concluiacuteram que o valor criacutetico de concentraccedilatildeo de cloretos
situava-se aos 45mm de profundidade
Inclusivamente devido ao elevado estado de deterioraccedilatildeo em 2004 uma das vigas das
passagens de peotildees colapsou com uma rotura fraacutegil O colapso aconteceu apenas para a accedilatildeo
das cargas permanentes Realizou-se uma anaacutelise estrutural que permitiu concluir que tal soacute
podia acontecer com a rotura de dois cabos de preacute-esforccedilo Ensaios posteriores agrave calda de
injeccedilatildeo dos cabos permitiu concluir que esta se encontrava totalmente contaminada com
cloretos que resultou num estado avanccedilado de corrosatildeo dos cordotildees de preacute-esforccedilo (Saraiva J
2007)
Figura 6-16 Estado de degradaccedilatildeo da estrutura (a2p estudos e projetos 2004)
124
Intervenccedilatildeo realizada
Reparaccedilatildeo global com encamisamento da estrutura com microbetatildeo de alta durabilidade de
modo a garantir o recobrimento das armaduras de 50mm complementado por uma proteccedilatildeo
superficial de pintura epoxiacutedica
Para o encamisamento das vigas o empreiteiro estudou a hipoacutetese de utilizar microbetatildeo
autocompactaacutevel ou com inertes preacute-colocados seguidos de injeccedilatildeo de calda de cimento A
necessidade de recorrer a uma destas teacutecnicas relacionava-se com a dificuldade de acesso e
orientaccedilatildeo das superfiacutecies a betonar Realizaram-se testes num modelo agrave escala 11 para
comparar as teacutecnicas e adotou-se a utilizaccedilatildeo de microbetatildeo autocompactaacutevel Esta escolha
deveu-se ao facto que nas condiccedilotildees de execuccedilatildeo era inviaacutevel recorrer a meios de vibraccedilatildeo
mecacircnicos Para aleacutem disso o betatildeo com agregados preacute-colocados originava uma camada
superficial de betatildeo soacute com calda de cimento devido ao agrave deposiccedilatildeo dos agregados
Na face inferior das lajes comeccedilou por se utilizar projeccedilatildeo de betatildeo mas foram detetadas
algumas deficiecircncias na interface de ligaccedilatildeo ao substrato Abandonou-se esta teacutecnica e tambeacutem
aqui se adotou o betatildeo autocompactaacutevel tendo-se realizado furos na laje para colocaccedilatildeo do
betatildeo a partir da face superior da laje e purga do ar apoacutes colocaccedilatildeo de cofragem fixa na face
inferior
A remoccedilatildeo de betatildeo deteriorado foi realizada por fases para manter a ancoragem das armaduras
As passagens de peotildees foram substituiacutedas por novas estruturas de elevada durabilidade (betatildeo
de alto desempenho recobrimento miacutenimo de 50 mm e protecccedilatildeo superficial com pintura
acriacutelica) pois a sua reabilitaccedilatildeo natildeo era economicamente viaacutevel
Figura 6-17 Intervenccedilotildees nas vigas da ponte cais da Trafaria (a2p estudos e projetos 2004)
Ficha teacutecnica da obra e estado atual
A intervenccedilatildeo foi realizada em 2005 com um custo total de 1250000euro sendo reparados 4469
m2 de aacuterea de viga e 490 m2 de aacuterea de laje Para a proteccedilatildeo geral das superfiacutecies reparadas
utilizou-se uma tinta agrave base de resina eacutepoxy da International Paint com nome Interzone B54
com espessura superior de 300 μm que faz cura debaixo de aacutegua Em zonas onde natildeo se aplicou
nova camada de betatildeo mas se detetou a existecircncia de fendas com abertura superior a 02 mm
125 Tiago Pais Boto
aplicou-se revestimento com tinta Sikagard 255 (tinta de resina eacutepoxy muito flexiacutevel e
resistente) armada com tela de fibra de vidro Sika TX 270 (Saraiva J 2007)
O betatildeo autocompactaacutevel apresentava as seguintes caracteriacutesticas
Classe de resistecircncia miacutenima C3545
Quantidade de cimento 300lt clt 400 kgmsup3
Relaccedilatildeo aacutegua cimento aclt 04
Maacuteximo diacircmetro de inerte lt10 mm
O betatildeo adotado tinha a seguinte composiccedilatildeo
Cimento tipo I 425 com 355 kgm3 177 kgm3 de cinzas volantes 195 kgm3 de escoacuterias
relaccedilatildeo aacutegua cimento ac=027 (Saraiva J 2007)
64 Reabilitaccedilatildeo da ponte de Arraacutebida
Figura 6-18 Vista geral Ponte da Arraacutebida (Gaiurb 2015)
Descriccedilatildeo da obra
A ponte da Arraacutebida foi concluiacuteda em 1963 e inaugurada a 22 de Junho do mesmo ano O
projeto e direccedilatildeo estiveram a cargo do Prof Engordm Edgar Cardoso (Porto XXI 2015)
O desenvolvimento total da ponte eacute de 49320 m com um arco de 270 m de corda e 52 m de
flecha O tabuleiro em laje vigada com 12 vigas tem uma largura de 25 m e vatildeos de 2120 m
O tabuleiro apoia em cada alinhamento transversal com 4 pilares atraveacutes de carlingas Na zona
do Rio as accedilotildees satildeo transmitidas pelos pilares a dois arcos geacutemeos com 8m de largura cada e
secccedilatildeo em caixatildeo bicelular (APPLETON J et al 2002)
Inspeccedilotildees ensaios e anomalias
A inspeccedilatildeo visual originou um mapeamento das anomalias representado na figura seguinte
126
Figura 6-19 Ilustraccedilatildeo do mapeamento das Patologias (APPLETON J et al 2002)
Em simultacircneo com a inspeccedilatildeo visual realizou-se o ensaio de deteccedilatildeo de delaminaccedilatildeo por
precursatildeo com martelo nas superfiacutecies de betatildeo que comprovou a extensa delaminaccedilatildeo do betatildeo
e armaduras agrave vista que se observam nas vigas do tabuleiro em especial na zona sobre o arco
Constatou-se tambeacutem que grande parte da corrosatildeo de armaduras ocorre em locais de juntas de
betonagem ou locais de deficiente colocaccedilatildeo e vibraccedilatildeo do betatildeo traduzidas por segregaccedilatildeo dos
inertes e em locais de recobrimento muito pequeno (APPLETON J et al 2002)
Para o efeito e tendo em conta a diversidade de elementos estruturais as diferentes condiccedilotildees
de exposiccedilatildeo e as diferentes condiccedilotildees de acesso definiram-se e selecionaram-se um conjunto
de regiotildees representativas da totalidade da estrutura (figura seguinte) Em cada uma dessas
regiotildees realizaram-se os seguintes ensaios (APPLETON J et al 2002)
a Observaccedilatildeo topograacutefica da obra para se verificar a sua conformidade dimensional com
o projeto incidindo especialmente no nivelamento geomeacutetrico do tabuleiro
configuraccedilatildeo e posiccedilatildeo dos arcos e observaccedilatildeo da verticalidade dos pilares
b Deteccedilatildeo de armaduras e mediccedilatildeo do seu recobrimento (394msup2 que correspondem a
cerca de 05 da aacuterea exposta de betatildeo) utilizando sensores magneacuteticos e um
microprocessador
c Determinaccedilatildeo da profundidade da carbonataccedilatildeo (86 mediccedilotildees) em pequenas carotes
furos e superfiacutecies de fratura aplicando uma soluccedilatildeo alcooacutelica de fenolftaleiacutena
d Determinaccedilatildeo do teor em cloretos (expresso em percentagem da massa do betatildeo) a
vaacuterias profundidades (44 perfis de cloretos) por recolha de poacute de betatildeo obtido por
furaccedilatildeo com broca e utilizaccedilatildeo de equipamento standard
e Ensaios de caracterizaccedilatildeo do betatildeo envolvendo extraccedilatildeo de 16 carotes para realizaccedilatildeo
de
-Ensaios de resistecircncia e mediccedilatildeo do moacutedulo de elasticidade (7 ensaios)
-Ensaios de avaliaccedilatildeo da qualidade do betatildeo absorccedilatildeo por imersatildeo (3) absorccedilatildeo por
capilaridade (5) e permeabilidade (5)
127 Tiago Pais Boto
-Anaacutelise petograacutefica mineraloacutegica e microestrutural com vista a avaliar a estrutura
interna do betatildeo e eventuais reaccedilotildees quiacutemicas expansivas do betatildeo (3 provetes)
f Ensaio de escleroacutemetros (83) para avaliar a homogeneidade do betatildeo e a sua dureza
superficial Ensaios de avaliaccedilatildeo do grau e estado de corrosatildeo das armaduras
envolvendo Mediccedilatildeo do potencial eleacutetrico (6 malhas)
g Mediccedilatildeo da resistividade do betatildeo (6 zonas)
h Mediccedilatildeo da resistecircncia de polarizaccedilatildeo para avaliar a velocidade da corrosatildeo em μmano
(5 locais)
i Ensaios de traccedilatildeo de varotildees de accedilo (6 provetes)
j Avaliaccedilatildeo das caracteriacutesticas dinacircmicas da Ponte
Figura 6-20 Localizaccedilatildeo das zonas ensaiadas (APPLETON J et al 2002)
O estado de deterioraccedilatildeo da Ponte em funccedilatildeo das inspeccedilotildees e ensaios concluiu-se que
- A profundidade de carbonataccedilatildeo eacute apenas de 5 mm
- A penetraccedilatildeo de cloretos eacute muito pequena em geral com exceccedilatildeo das zonas onde se verificam
deficiecircncias de betonagem onde a contaminaccedilatildeo por cloretos atinge 008 do peso do betatildeo a
uma profundidade de 250 cm De referir que um valor de referecircncia do teor criacutetico em cloretos
valor a partir do qual as armaduras satildeo despassivadas eacute de 005
-A corrosatildeo de armaduras associada agrave carbonataccedilatildeo do betatildeo soacute ocorre em locais onde o
recobrimento for muito pequeno (inferior a 610 mm) e a corrosatildeo de armaduras associada agrave
penetraccedilatildeo de cloretos se estaacute a desenvolver na Ponte constituindo o principal mecanismo de
deterioraccedilatildeo o qual eacute jaacute especialmente gravoso nas zonas onde as deficiecircncias de betonagem
conduziram a uma qualidade inferior para o betatildeo
-Os ensaios de resistecircncia agrave compressatildeo conduziram a valores de 5260 a 7850 MPa Os ensaios
de avaliaccedilatildeo da qualidade do betatildeo revelaram que a composiccedilatildeo adotada era muito boa
-A realizaccedilatildeo da anaacutelise petrograacutefica revelou uma pasta de cimento muito compacta e a
inexistecircncia de reaccedilotildees expansivas no betatildeo e permitiu identificar a natureza dos inertes
-Apesar de ter sido utilizado na Ponte da Arraacutebida um betatildeo de alta qualidade e das superfiacutecies
do betatildeo terem sido protegidos por pintura a Ponte apresenta apoacutes 35 anos de serviccedilo uma
128
deterioraccedilatildeo significativa devida agrave corrosatildeo de armaduras associada agrave penetraccedilatildeo de cloretos
nas zonas onde ocorrem deficiecircncias de betonagem (APPLETON J et al 2002)
Intervenccedilatildeo realizada
Realizou-se uma proteccedilatildeo superficial geral da obra com tinta acriacutelica de base aquosa de
espessuras compreendidas entre 180 μm e 250 μm
Realizou-se um sistema de proteccedilatildeo diferenciado reforccedilado nas zonas de deficiecircncias de
betonagem (juntas de construccedilatildeo e zonas de deficiente compactaccedilatildeo) e com uma espessura
superior na zona da Ponte em relaccedilatildeo agrave aos viadutos
As zonas em que as armaduras estatildeo expostas e as zonas em que o betatildeo estaacute delaminado foi
reparado o local com substituiccedilatildeo do betatildeo e com novas argamassas de base cimentiacutecia
repassivando assim as armaduras Os pilares sobre os arcos junto ao fecho nas zonas
fendilhadas e delaminadas e aplicou-se uma junta com selante deformaacutevel por forma a permitir
a rotaccedilatildeo das secccedilotildees de topo e base dos pilares
A reabilitaccedilatildeo geral contempla ainda a reformulaccedilatildeo do sistema do pavimento do tabuleiro
incluindo a sua impermeabilizaccedilatildeo a reformulaccedilatildeo do sistema de drenagem e a substituiccedilatildeo das
juntas de dilataccedilatildeo A intervenccedilatildeo inclui ainda a instalaccedilatildeo de um sistema de monitorizaccedilatildeo
especialmente focado na observaccedilatildeo do processo de deterioraccedilatildeo que conduz agrave corrosatildeo de
armaduras pelo que foram instaladas ceacutelulas de corrosatildeo nas zonas atualmente satildes e nas zonas
sujeitas a reparaccedilatildeo local em especial na estrutura do tabuleiro
Figura 6-21 Corrosatildeo das armaduras (APPLETON J et al 2002)
Ficha teacutecnica da obra e estado atual
129 Tiago Pais Boto
A intervenccedilatildeo foi realizada em 2002 e ficou a cargo do empreiteiro Teixeira Duarte Teve um
custo de 4524000euro sendo que deste valor 964200euro corresponderam agrave pintura geral e 359700euro
agrave reparaccedilatildeo Foram reparados 3650 m2 de aacuterea deteriorada e 150 m de fendas O sistema de
protecccedilatildeo foi aplicado em 65000 m2
130
7 CONCLUSOtildeES E DESENVOLVIMENTOS FUTUROS
71 CONCLUSOtildeES
Ao longo desta dissertaccedilatildeo foram abordadas as vaacuterias etapas constituintes num projeto
de reparaccedilatildeo e reforccedilo em estruturas de betatildeo armado Descreveram-se as principais teacutecnicas
de reforccedilo estrutural dando especial atenccedilatildeo agrave sua aplicaccedilatildeo nalguns elementos estruturais
nomeadamente vigas e pilares Sendo que este trabalho padece de componente pratica eou
laboratorial tentou-se sistematizar o complexo processo de um projeto deste acircmbito de modo
a que a presente dissertaccedilatildeo possa servir de complemento bibliograacutefico ao projetista
Foram referenciadas as normas e regulamentos mais importantes e descreveram-se os
principais ensaios in situ e laboratoriais usados para caracterizar e avaliar o estado da estrutura
Em seguida expuseram-se as patologias e os mecanismos de deterioraccedilatildeo mecacircnicos fiacutesicos e
quiacutemicos mais recorrentes nas estruturas de betatildeo armado Refere-se ainda a metodologia geral
de intervenccedilatildeo a seguir assim como os principais aspetos teacutecnicos a considerar neste tipo de
intervenccedilatildeo nomeadamente mecanismos de transferecircncia de tensotildees
De um modo geral no penuacuteltimo capiacutetulo descreveu-se as principais teacutecnicas de reforccedilo
salientando-se o reforccedilo atraveacutes de materiais compoacutesitos empregues atualmente tais como os
CFRP que possibilitam acreacutescimos elevados na capacidade resistente Realccedilou-se este tipo de
reforccedilo tambeacutem por apresentar um baixo impacto arquitetoacutenico e ser faacutecil aplicaccedilatildeo embora
exija matildeo-de-obra especializada
No uacuteltimo capitulo como jaacute referido anteriormente a ausecircncia de componente praacutetica
nesta dissertaccedilatildeo foram expostos quatro casos praacuteticos de reparaccedilatildeo e reforccedilo em estruturas de
betatildeo armado localizadas em Portugal
Por fim com base no ACI 440 e ACI 318 foram abordadas consideraccedilotildees gerais de
dimensionamento de reforccedilo agrave flexatildeo e ao corte com recurso a FRP (apresentadas no anexo)
Assim torna-se visiacutevel que um estudo criterioso da estrutura existente em conjunto com
o conhecimento dos materiais e teacutecnicas de reforccedilo pode conduzir a intervenccedilotildees viaacuteveis
economicamente e com pouco impacto na estrutura intervencionada Podendo concluir que a
reparaccedilatildeo e reforccedilo de estruturas de betatildeo armado eacute atualmente uma ciecircncia dominada com
apoio normativo e teacutecnicas bastante evoluiacutedas bastante completo comprovado com obras
realizadas de grande sucesso
72 DESENVOLVIMENTOS FUTUROS
Os desenvolvimentos que se consideram mais importantes a realizar no acircmbito desta temaacutetica
satildeo os seguintes
Recolha de novas teacutecnicas de reparaccedilatildeo e reforccedilo agrave medida que sejam realizados novos
trabalhos de investigaccedilatildeo
Elaboraccedilatildeo de um caso praacutetico de reforccedilo numa estrutura real usando por exemplo o
reforccedilo com recurso a FRP e seguindo a metodologia do ACI 440 e ACI 318
131 Tiago Pais Boto
Elaboraccedilatildeo de um manual de dimensionamento para as diversas teacutecnicas aqui
abordadas
REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
ACI COMMITTEE 364 ACI 3641 R-94 - Guide for Evaluation of Concrete Structures
Prior to Rehabilitation American Concrete Institute 1999
ACI COMMITTEE 318 ACI 318M-05 - BUILDING CODE REQUIREMENTS FOR
STRUCTURAL CONCRETE AND COMMENTARY American Concrete Institute 2005
ACI COMMITTEE 440 ACI 4402R-08 - Guide for the Design and Construction of
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Anexo 1
8 Consideraccedilotildees gerais de reforccedilo com FRP agrave flexatildeo e corte em
seccedilotildees retangulares de acordo com ACI 440 e ACI 318
De modo a que a estrutura apresente uma reserva de resistecircncia quando solicitada por
a accedilatildeo do fogo o ACI recomenda que a estrutura anteriormente ao reforccedilo resista a duas
condiccedilotildees A primeira garante a resistecircncia a pelo menos 120 das accedilotildees permanentes e a 85
das sobrecargas A segunda condiccedilatildeo prende-se com a verificaccedilatildeo da capacidade resistente
tendo em conta a diminuiccedilatildeo das propriedades dos materiais apoacutes sujeitos ao fogo
(empty119877119899) 119890119909119894119904119905119890119899119905119890 ge (12119882119860119875 + 085119882119878119900119887) 119899119900119907119900 (81)
(119877119899120579) 119890119909119894119904119905119890119899119905119890 ge 119882119860119875 +119882119878119900119887 (82)
empty= Coeficiente de ductilidade
119877119899= Resistecircncia nominal de um elemento estrutural
119877119899120579= Resistecircncia nominal de um elemento estrutural submetido a temperaturas elevadas
119882119860119875= Accedilotildees permanentes
119882119878119900119887= Accedilotildees da sobrecarga
empty =
090 119904119890 120576119904 ge 0005
065 +025(120576119904minus120576119904119910)
0005minus120576119904119910 119904119890 120576119904119910 lt 120576119904 lt 0005
065 119904119890 120576119904 le 120576119904119910
(83)
Os elementos de reforccedilo FRP indicados nos documentos teacutecnicos dos fabricantes natildeo
satildeo afetados por nenhum coeficiente de minoraccedilatildeo devido aacute exposiccedilatildeo ambiental desta maneira
o ACI 440 recomenda que os alores de resistecircncia agrave traccedilatildeo e da extensatildeo uacuteltima sejam
corregidos por o coeficiente ambiental 119862119864
ƒ119891119906 = 119862119864 times ƒ119891119906lowast (84)
120576119891119906 = 119862119864 times 120576119891119906lowast (85)
ƒ119891119906=Resistecircncia uacuteltima de caacutelculo do FRP
142
ƒ119891119906lowast =Resistecircncia uacuteltima do FRP segundo o fabricante
119862119864=Coeficiente de reduccedilatildeo da accedilatildeo do meio ambiente
120576119891119906= Extensatildeo uacuteltima de caacutelculo do FRP
120576119891119906lowast =Extensatildeo uacuteltima do FRP segundo o fabricante
Tabela 8-1Valores de coeficiente de minoraccedilatildeo 119862119864
Condiccedilotildees de Exposiccedilatildeo Tipo de Fibra Coeficiente de reduccedilatildeo 119862119864
Interior Carbono 095
Vidro 075
Aramida 085
Exterior (pontes docas parques de estacionamento etc)
Carbono 085
Vidro 065
Aramida 075
Ambientes agressivos (ETARs industrias quiacutemicas etc)
Carbono 085
Vidro 050
Aramida 070
Devido aos materiais FRP apresentarem um comportamento linear elaacutestico antes da
rotura e admitindo que natildeo eacute afetado pela exposiccedilatildeo ambiental entatildeo o moacutedulo de elasticidade
pode ser determinado a partir da expressatildeo de Hooke
119864ƒ = ƒ119891119906 divide 120576119891119906 (86)
119864ƒ= Moacutedulo de elasticidade do FRP
ƒ119891119906= Resistecircncia uacuteltima de caacutelculo do FRP
120576119891119906= Extensatildeo uacuteltima de caacutelculo do FRP
143 Tiago Pais Boto
81 Reforccedilo agrave flexatildeo
811 Modos de ruina
Em elementos de betatildeo armado reforccedilado por FRPs a capacidade resistente agrave flexatildeo
estaacute intrinsecamente ligada aos modos de ruina os principais satildeo
Esmagamento do betatildeo comprimido ante da cedecircncia das armaduras de traccedilatildeo
Antes da rotura do FRP a armadura de traccedilatildeo entra em cedecircncia
Cedecircncia da armadura de traccedilatildeo seguindo-se o esmagamento do betatildeo de
compressatildeo
Destacamento do betatildeo de recobrimento devido a esta ser uma zona mais fraacutegil
devido aacute presenccedila de maior nuacutemero de vazios na interface betatildeoarmadura
Descolamento do FRP
Quando a extensatildeo na fibra de FRP atinge o valor de 3 (120576119888 = 120576119888119906=0003) considera-
se que se daacute o esmagamento do betatildeo A rotura do FRP acontece quando a extensatildeo for igual
ao valor de caacutelculo da extensatildeo uacuteltima de rotura (120576119891 = 120576119891119906)
Sendo que as tensotildees instaladas no FRP satildeo transferidas para o betatildeo de recobrimento
das armaduras introduzindo um acreacutescimo de tensotildees de corte e traccedilatildeo a extensatildeo maacutexima do
FRP eacute limitada atraveacutes da expressatildeo seguinte
120576119891119889 = 041radic119891119888
119899119864119891119905119891le 09 120576119891119906 (87)
120576119891119889 = Valor de caacutelculo da extensatildeo de rotura do FRP
119891119888 = Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
n = numero de camadas de FRP
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
119905119891 = Espessura de cada camada de FRP
120576119891119906 = Extensatildeo uacuteltima de caacutelculo do FRP
812 Hipoacuteteses baacutesicas do dimensionamento
De acordo com o ACI 440 as hipoacuteteses baacutesicas do dimensionamento satildeo consideradas
as seguintes suposiccedilotildees
Os caacutelculos de conceccedilatildeo do reforccedilo satildeo baseados nas propriedades dos materiais
existentes e nas disposiccedilotildees das armaduras
144
As extensotildees nas armaduras e no betatildeo satildeo diretamente proporcionais agraves
respetivas distacircncias do eixo neutro Uma seccedilatildeo plana antes da aplicaccedilatildeo do
carregamento devera permanecer plana apoacutes o carregamento (modelo de viga de
Euler-Bernoulli despreza-se a deformabilidade por corte)
A deformaccedilatildeo por corte na camada adesiva eacute desprezada devida a espessura
muito reduzida
A extensatildeo maacutexima de compressatildeo no betatildeo eacute de 0003
A resistecircncia agrave traccedilatildeo do betatildeo eacute desprezada
O FRP eacute caracterizado por um comportamento linear e elaacutestico tensatildeo-extensatildeo
ateacute agrave rotura
O accedilo assume um diagrama tensatildeoextensatildeo linear-elaacutestico ateacute agrave cedecircncia
seguido de um comportamento perfeitamente plaacutestico
Embora algumas das suposiccedilotildees possam natildeo refletir o verdadeiro comportamento do
FRP agrave flexatildeo tornam-se necessaacuterias para a introduccedilatildeo de dados computacionais Por exemplo
natildeo eacute considerado a deformaccedilatildeo por corte que ocorre na camada adesiva fazendo com que
ocorra um deslizamento relativo entre o FRP e o substrato
813 Criteacuterio de seguranccedila da resistecircncia agrave flexatildeo
O criteacuterio de seguranccedila da resistecircncia aacute flexatildeo deve ser verificado comparando o
momento fletor resistente de caacutelculo afetado por um coeficiente de reduccedilatildeo de ductilidade empty
descrito anteriormente e do momento fletor solicitante da combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel
empty119872119899 ge 119872119906 (88)
empty=Coeficiente de ductilidade
119872119899=Momento fletor resistente de caacutelculo
119872119906=Momento fletor solicitante da combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel Nmm
814 Niacutevel de extensatildeo no FRP
O maacuteximo de extensatildeo possiacutevel no FRP designada por extensatildeo efetiva 120576119891119890 acontece
quando
Ocorre o esmagamento do betatildeo de compressatildeo
Alcance do valor da extensatildeo de rotura do FRP
145 Tiago Pais Boto
Ocorrecircncia do descolamento do FRP
Entatildeo a extensatildeo efetiva pode ser calculada atraveacutes da seguinte expressatildeo
120576119891119890 = 120576119888119906 (119889119891minus119888
119888) minus 120576119887119894 le 120576119891119889 times 119896119898 (89)
Em que
119896119898 =
1
60120576119891119889(1 minus
119899119864119891119905119891
360000) le 090 119904119890 119899119864119891119905119891 le 180000
1
60120576119891119889(90000
119899119864119891119905119891) le 09 119904119890 119899119864119891119905119891 ge 180000
[119873119898119898] (810)
Onde
120576119891119890 = Extensatildeo efetiva do FRP
120576119888119906 = Extensatildeo maacutexima admitida no betatildeo comprimido
119889119891 = Distacircncia da face mais comprimida do betatildeo ao centro geomeacutetrico do FRP
c = Distancia da fibra mais comprimida ao eixo neutro
120576119887119894= Extensatildeo do betatildeo no substrato (betatildeo de recobrimento) no momento de instalaccedilatildeo do FRP
120576119891119889= Valor de caacutelculo da extensatildeo de rotura do FRP
n = Numero de camadas de FRP
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
119905119891 = Espessura de cada camada de FRP
815 Niacutevel de tensatildeo no FRP
A tensatildeo maacutexima que o FRP pode suportar antes da rotura da estrutura por flexatildeo pode
ser calculada admitindo um comportamento elaacutestico para o FRP atraveacutes da expressatildeo seguinte
119891119891119890 = 119864119891120576119891119890 (811)
Onde
119891119891119890=Tensatildeo efetiva no FRP niacutevel alcanccedilado na rotura da seccedilatildeo
119864119891=Modulo de elasticidade do FRP
120576119891119890=Extensatildeo efetiva no FRP niacutevel alcanccedilado na rotura da seccedilatildeo
146
816 Fator de reduccedilatildeo de ductilidade
Tendo em conta que a ductilidade de uma viga reforccedilada com FRP eacute inferior ao sistema original
desta maneira eacute importante verificar o niacutevel de deformaccedilatildeo das armaduras no estado limite
uacuteltimo apoacutes o esmagamento do betatildeo e descolamento do FRP de forma a manter a ductilidade
em niacuteveis aceitaacuteveis Este paracircmetro empty seraacute um fator de reduccedilatildeo do momento resistente
Figura 8-1 Fator de reduccedilatildeo do momento resistente em funccedilatildeo da extensatildeo do accedilo (adaptado
por Joaquim barros et al)
817 Estados limites de serviccedilo
Para se poderem evitar ou prevenir deformaccedilotildees plaacutesticas excessivas estas devem ser
limitadas em elementos de betatildeo armado reforccedilados com FRP para os estados limites de
utilizaccedilatildeo especialmente para elementos submetidos a cargas ciacuteclicas (El-Tawil et al 2001)
Desta forma a tensatildeo nas armaduras deve ser limitada a 80 e a tensatildeo de compressatildeo no betatildeo
limitada a 45 exemplificado nas expressotildees seguintes
119891119904119904 le 08 119891119904119910 (812)
119891119888119904 le 045119891119888 (813)
Onde
119891119904119904 = Tensatildeo para o accedilo natildeo preacute-esforccedilado para estados limites de utilizaccedilatildeo
119891119904119910 = Tensatildeo de cedecircncia para o accedilo natildeo preacute-esforccedilado
119891119888119904 = Resistecircncia de compressatildeo do betatildeo para estados limites de utilizaccedilatildeo
119891119888 = Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
147 Tiago Pais Boto
De acordo com Yamaguchi et al (1997) os autores observaram que existe uma relaccedilatildeo
linear entre a resistecircncia e as accedilotildees de longa duraccedilatildeo e o logaritmo do tempo de permanecircncia
do carregamento Chegaram agrave conclusatildeo que depois de aproximadamente 50 anos a resistecircncia
inicial do GFRP reduz em cerca de 30 a resitencia inicial do AFRP apresenta uma reduccedilatildeo
de cerca de 47 e a resistecircncia do CFRP tem uma perda de resistecircncia de aproximadamente
91 De acordo com Malvar (1998) os valores encontrados foram semelhantes
Desta maneira para se evitar a rotura dos sistemas reforccedilados com FRPs devido a accedilotildees
de longa duraccedilatildeo os valores da tensatildeo no FRP 119891119891119904 podem ser obtido segundo uma anaacutelise
elaacutestica e aplicando o momento que resulta das accedilotildees quase permanentes e das accedilotildees ciacuteclicas
Assim os valores das tensotildees para os sistemas GFRP AFRP e CFRP devem ficar limitados aos
valores indicados na tabela seguinte
Tabela 8-2 Limite de tensatildeo no FRP para carregamentos de longa duraccedilatildeo e accedilotildees ciacuteclicas
Tipo de Fibra do sistema FRP GFRP AFRP CFRP
020 119891119891119906 03 119891119891119906 055 119891119891119906
Onde
119891119891119906= Resistecircncia uacuteltima de caacutelculo do FRP
Os valores indicados na tabela satildeo resultado da aplicaccedilatildeo de um fator de seguranccedila de
06 aos valores dos fatores redutores de 03 047 e 091 para as fibras GFRP AFRP e CFRP
respetivamente
818 Aplicaccedilatildeo a seccedilotildees retangulares
Em aplicaccedilotildees de reforccedilo em seccedilotildees retangulares a resistecircncia agrave flexatildeo pode ser
determinada considerando a compatibilidade de deformaccedilotildees e o equiliacutebrio das forccedilas internas
atraveacutes do diagrama paraacutebola-retacircngulo
148
Figura 8-2Distribuiccedilatildeo de extensotildees e de tensotildees na verificaccedilatildeo aos estados limites uacuteltimos
(nas equaccedilotildees h foi substituiacutedo por 119889119891) (adaptado por Joaquim barros et al)
A distribuiccedilatildeo de extensotildees e de tensotildees representadas na figura anterior o momento
fletor resistente da secccedilatildeo na verificaccedilatildeo aos estados limite uacuteltimo pode ser calculado por
intermeacutedio da equaccedilatildeo seguinte
119872119899 = 119860119904119891119904 (119889119904 minus1205731119888
2) + 120595119891119860119891119891119891119890 (119889119891 minus
1205731119888
2) (814)
Onde
119872119899 = Momento fletor resistente da secccedilatildeo
119860119904 = Aacuterea da armadura convencional de traccedilatildeo
119891119904 = Tensatildeo de traccedilatildeo no accedilo
119889119904= Distancia entre a fibra do betatildeo mais comprimida e o centro geomeacutetrico da armadura de
traccedilatildeo
1205731 = Factor de transformaccedilatildeo do diagrama de tensotildees podendo assumir-se 08
c = Distancia da fibra de betatildeo mais comprimida ao eixo neutro
120595119891 =Coeficiente de minoraccedilatildeo da resistecircncia do FRP na flexatildeo pode assumir-se 085
119860119891= Aacuterea de FRP
119891119891119890 =Tensatildeo de traccedilatildeo efetiva no FRP
119889119891 = Altura total do elemento de betatildeo armado
149 Tiago Pais Boto
Por compatibilizaccedilatildeo de extensotildees e jaacute conhecendo a extensatildeo efetiva do FRP 120576119891119890 a
extensatildeo existente na camada de recobrimento logo apoacutes a aplicaccedilatildeo de reforccedilo 120576119887119894 e a posiccedilatildeo
do eixo neutro c podemos calcular a extensatildeo nas armaduras 120576119904 atraveacutes da expressatildeo
120576119904 = (120576119891119890 + 120576119887119894) (119889119904minus119888
119889119891minus119888) (815)
Onde
120576119904 = Niacutevel de extensatildeo nas armaduras
120576119891119890 = Extensatildeo efetiva no FRP niacutevel alcanccedilado na rotura da seccedilatildeo
120576119887119894 = Extensatildeo do betatildeo no substrato (betatildeo de recobrimento) no momento de instalaccedilatildeo do
FRP
119889119904 = Distancia entre a fibra do betatildeo armado mais comprimida e o centro geomeacutetrico da
armadura de traccedilatildeo
119889119891 = Altura total do elemento de betatildeo armado
c = Distancia da fibra de betatildeo mais comprimida ao eixo neutro
Conhecidas as extensotildees de todos os materiais que compotildees a seccedilatildeo e considerando-se
o comportamento linear-elaacutestico ateacute agrave cedecircncia seguido do comportamento perfeitamente
plaacutestico No caso do FRP como tambeacutem jaacute foi dito considera-se um comportamento linear e
elaacutestico Desta forma pode-se obter a correspondente tensatildeo atraveacutes das expressotildees
119891119904 = 119864119904120576119904 119904119890 120576119904 lt 120576119904119910 (816)
119891119904 = 119891119904119910 119904119890 120576119904 ge 120576119904119910 (817)
119891119891119890 = 119864119891120576119891 119904119890 120576119891 le 120576119891119889 (818)
119891119891119890 = 0 119904119890 120576119891 gt 120576119891119889 (819)
Onde
119891119904 =Tensatildeo nas armaduras
119864119904 = Moacutedulo de elasticidade do accedilo
120576119904 = Niacutevel de extensatildeo nas armaduras
150
120576119904119910 =Extensatildeo nas armaduras correspondente aacute tensatildeo de cedecircncia
119891119904119910 = Tensatildeo de cedecircncia para o accedilo natildeo preacute-esforccedilado
119891119891119890 = Tensatildeo de traccedilatildeo efetiva no FRP
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
120576119891 = Extensatildeo no FRP
120576119891119889 =Valor de caacutelculo da extensatildeo de descolamento do FRP ao substrato
Para o caacutelculo do equiliacutebrio interno de forccedilas se a equaccedilatildeo seguinte for satisfeita com a
verificaccedilatildeo da posiccedilatildeo do eixo neutro Os paracircmetros 1205721 e 1205731 de acordo com ACI 318-05 seccedilatildeo
10273 estatildeo associados agrave equivalecircncia do diagrama paraboacutelico das distribuiccedilatildeo de tensotildees no
betatildeo comprimido para o diagrama retangular e consideraccedilatildeo da linearidade fiacutesica dos
materiais Para 1205741 e 1205731 recomenda-se os valores de 085 e 08 respetivamente se a rotura do
sistema ocorrer por delaminaccedilatildeo ou descolamento do FRP segundo o ACI o diagrama
retangular garante resultados bastantes precisos
119888 =119860119904 119891119904+119860119891 119891119891119890
1205741 119891119888 1205731 119887119896 (820)
Onde
c = Distancia da fibra de betatildeo mais comprimida ao eixo neutro
119860119904 =Aacuterea das armaduras
119891119904 = Tensatildeo nas armaduras
119860119891 =Aacuterea de FRP
119891119891119890 = Tensatildeo de traccedilatildeo efetiva no FRP
1205741 e 1205731= Multiplicador de 119891119888 para determinar a tensatildeo equivalente do betatildeo agrave compressatildeo
119891119888 =Resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
119887119896 =Largura da seccedilatildeo retangular de betatildeo
819 Tensatildeo no accedilo para estados limites de utilizaccedilatildeo
Assumindo o betatildeo fendilhado podemos calcular a tensatildeo no accedilo da secccedilatildeo reforccedilada
119891119904119904 e a posiccedilatildeo do eixo neutro para as cargas de serviccedilo kd atraveacutes do conceito de
homogeneizaccedilatildeo dos materiais
151 Tiago Pais Boto
119891119904119904 =[119872119904+ 120576119887119894 119860119891119864119891(119889119891minus
1198961198891199043)](119889119904minus119896119889119904)119864119904
119860119904119864119904(119889119904minus1198961198891199043)(119889119904minus119896119889119904)+119860119891119864119891(119889119891minus
1198961198891199043)(119889119891minus119896119889119904)
(821)
Em que
119896 = radic(120588119904119864119904
119864119888+ 120588119891
119864119891
119864119888)2
+ 2(120588119904119864119904
119864119888+ 120588119891
119864119891
119864119888(119889119891
119889119904)) minus (120588119904
119864119904
119864119888+ 120588119891
119864119891
119864119888) (822)
Onde
119891119904119904 = Tensatildeo nas armaduras para as cargas de serviccedilo
119872119904 =Momento no momento elaacutestico do elemento
120576119887119894 = Extensatildeo do betatildeo no substrato (betatildeo de recobrimento) no momento de instalaccedilatildeo do
FRP
119860119891 = Aacuterea de FRP
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
119889119891 = Altura total do elemento de betatildeo armado
119896 = Razatildeo entre a profundidade do eixo neutro e a profundidade medida no mesmo lado do eixo
neutro
119889119904 = Distancia entre a fibra mais comprimida do betatildeo armado e o centro geomeacutetrico da
armadura de traccedilatildeo
119864119904 = Moacutedulo de elasticidade do accedilo
119860119904 = Aacuterea das armaduras
120588119904 = Percentagem de reforccedilo da armadura convencional
119864119888 = Moacutedulo de elasticidade do betatildeo
120588119891 = Percentagem de reforccedilo de FRP
152
Figura 8-3 Distribuiccedilatildeo de tensotildees e extensotildees na verificaccedilatildeo dos estados limites de
utilizaccedilatildeo (adaptado por Joaquim barros et al)
8110 Tensatildeo no FRP para estados limites de utilizaccedilatildeo
Devido agrave atuaccedilatildeo de cargas de longa duraccedilatildeo e fadiga deve-se limitar a tensatildeo existente
no FRP atraveacutes da expressatildeo seguinte considerando-se as cargas quase permanentes e
comparar aos limites da tabela 16 recomendados pelo ACI
119891119891119904 = 119891119904119904 (119864119891
119864119904)119889119891minus119896119889119904
119889119904minus119896119889119904minus 120576119887119894119864119891 (823)
Onde
119891119891119904 = Tensatildeo no FRP causado pelo momento no regime elaacutestico do elemento de betatildeo armado
119891119904119904 = Tensatildeo nas armaduras para as cargas de serviccedilo
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
119864119904 = Moacutedulo de elasticidade das armaduras
119889119891 = Altura total do elemento de betatildeo armado
k = Razatildeo entre a profundidade do eixo neutro e a profundidade medida no mesmo lado do eixo
neutro
119889119904 = Distancia entre a fibra mais comprimida do betatildeo armado e o centro geomeacutetrico da
armadura de traccedilatildeo
120576119887119894 = Extensatildeo do betatildeo no substrato (betatildeo de recobrimento) no momento de instalaccedilatildeo do
FRP
153 Tiago Pais Boto
8111 Fluxograma para verificaccedilatildeo da capacidade resistente da seccedilatildeo reforccedilada agrave flexatildeo
De acordo com ACI 440 para a verificaccedilatildeo dos estados limites uacuteltimos a resistecircncia agrave
flexatildeo pode ser obtida seguindo o fluxograma indicado na figura seguinte Mas sendo que o
valor de 120576119891119889 diminui com a rigidez do sistema de reforccedilo na situaccedilatildeo em que a extensatildeo do
FRP for superior egrave extensatildeo efetiva torna-se necessaacuterio usar mais fibras de FRP no entanto no
contexto da rigidez e do valor econoacutemico eacute preferiacutevel aumentar a largura das camadas de FRP
do que aplicar mais camadas de FRP
154
Figura 8-4Diagrama para verificaccedilatildeo aos ELU em reforccedilo de seccedilotildees em betatildeo armado com
FRP (adaptado de Joaquim barros et al)
Determinar a extensatildeo inicial
Determinar a rigidez
Determinar o paracircmetro
Impor ruiacutena por esmagamento do betatildeo ( = )e =
Calcular a posiccedilatildeo da linha neutra c
Calcular o estado de extensatildeo no accedilo
lt
Calcular o estado de tensatildeo no accedilo
Tensatildeo no accedilo =
Calcular a tensatildeo efetiva no reforccedilo
Com a meacutedia dos valores de c calcula-se a nova
extensatildeo no reforccedilo
Obter a meacutedia dos dois valores de c Verificaccedilatildeo de equilibrio calcular a
posiccedilatildeo da linha neutra c
lt lt
Alterar a aacuterea do FRP de
Verificaccedilatildeo de dectilidade da seccedilatildeo calcular fAtor de reduccedilatildeo φ
Calcular o momento resistente
Criteacuterio de seguranccedila ao ELU
eacute verificado
Fim
Fornecer as caracteristicas geomeacutetricas da seccedilatildeo e
propriedades mecanicas dos
NAtildeONAtildeO
NAtildeO
SIM
SIM
SIM
155 Tiago Pais Boto
82 Reforccedilo ao esforccedilo transverso de uma viga ou pilar de betatildeo armado
821 Configuraccedilotildees geomeacutetricas de reforccedilo
Existem essencialmente trecircs tipos de revestimento de FRP usados para aumentar a
resistecircncia ao corte de uma viga de betatildeo armado ou pilar
Das trecircs hipoacuteteses a mais eficiente eacute total envolvimento da seccedilatildeo ilustrado na figura seguinte
a) Total envolvimento da seccedilatildeo
b) Em forma de U
c) Colagem em duas faces
Figura 8-5Configuraccedilotildees geomeacutetricas do reforccedilo ao corte com FRP (ACI 4402R-08)
822 Resistecircncia Nominal de corte
De acordo com o ACI 318-05 o valor da resistecircncia nominal de corte deve ser
multiplicado por um fator de reduccedilatildeo ϕ=085
ϕ119881119899 ge 119881119906 (824)
O valor nominal da resistecircncia ao corte tambeacutem pode ser calculado fazendo o
somatoacuterio da contribuiccedilatildeo da armadura resistente ao corte da contribuiccedilatildeo do betatildeo e do
sistema FRP afetado de um coeficiente de minoraccedilatildeo 120595119891 dependente da configuraccedilatildeo de
reforccedilo
Φ119881119899=ϕ(119881119888 + 119881119904 + 120595119891119881119891) (825)
Onde
119881119899 =Valor nominal da resistecircncia ao corte
119881119906 = Valor resistente ao corte requerido
156
119881119888 = Contribuiccedilatildeo do betatildeo para a resistecircncia ao corte de uma seccedilatildeo de betatildeo
119881119904 = Contribuiccedilatildeo das armaduras para a resistecircncia ao corte de uma seccedilatildeo de betatildeo
120595119891 = Coeficiente de minoraccedilatildeo dependente da configuraccedilatildeo de reforccedilo
Figura 8-6Valores correspondentes ao coeficiente 120595119891 (adaptaccedilatildeo de Joaquim barros et al)
823 Valor de caacutelculo da contribuiccedilatildeo do FRP
De acordo com ACI 440 o valor da contribuiccedilatildeo do FRP para aumentar a resistecircncia ao
esforccedilo transverso de uma viga de betatildeo armado eacute calculado com a expressatildeo seguinte
(Joaquim barros et al)
119881119891119889 = ϕ times 120595119891119860119891119907times119891119891119890times(sin120573+cos120573)times119889119891119907
119904119891 (826)
Em que
119860119891119907 = 2 times 119899119891 times 119905119891 times 119908119891 (827)
Onde
119881119891119889 = Valor de caacutelculo da contribuiccedilatildeo do FRP para contribuiccedilatildeo ao corte
ϕ = Fator de reduccedilatildeo de resistecircncia ACI 318-05 (empty = 085)
120595119891 =Coeficiente de minoraccedilatildeo dependente da configuraccedilatildeo de reforccedilo
119860119891119907 = Aacuterea de reforccedilo de FRP ao corte
119891119891119890 = Tensatildeo efetiva do FRP
120573 = Orientaccedilatildeo das fibras de FRP
119889119891119907= Altura uacutetil do reforccedilo de FRP
119904119891 = Espaccedilamento do FRP na direccedilatildeo do eixo da viga
157 Tiago Pais Boto
119899119891 = Nuacutemero de camadas de FRP
119905119891 = Espessura por camada de FRP
119908119891 =Largura por unidade de FRP
Figura 8-7Identificaccedilatildeo dos paracircmetros intervenientes na formulaccedilatildeo do reforccedilo com FRP
(ACI 4402R)
824 Tensatildeo efetiva do FRP
119891119891119890 = 120576119891119890 times 119864119891 (828)
Onde
119891119891119890 = Tensatildeo efetiva do FRP
120576119891119890 = Extensatildeo efetiva do FRP (extensatildeo do FRP na rotura da seccedilatildeo de betatildeo armado)
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
825 Extensatildeo efetiva para configuraccedilatildeo de envolvimento total da seccedilatildeo com FRP
De acordo com o ACI 440 observou-se que em reforccedilo de vigas ou pilares com
envolvimento total da seccedilatildeo ocorria uma perda de ligaccedilatildeo nos agregados do betatildeo onde o niacutevel
de extensatildeo era maior desta maneira o niacutevel de extensatildeo efetiva 120576119891119890 deveraacute ser limitada a
120576119891119890 = 0004 le 075 times 120576119891119906 (829)
Onde
120576119891119890 = Extensatildeo efetiva do FRP (extensatildeo do FRP na rotura da seccedilatildeo de betatildeo armado)
120576119891119906 = Valor de caacutelculo da extensatildeo de rotura do FRP
158
826 Extensatildeo efetiva para configuraccedilatildeo de envolvimento da seccedilatildeo com FRP em forma de U
e nas duas faces
Nestes dois casos de envolvimento da seccedilatildeo de betatildeo com FRP de acordo com o ACI
440 Triantafillou em 1998 observou que antes da perda de ligaccedilatildeo dos agregados ocorreu a
delaminaccedilatildeo do betatildeo desta forma analisaram-se as tensotildees de aderecircncia permitindo chegar a
um coeficiente de reduccedilatildeo aplicaacutevel ao corte 119896119907 de forma a viabilizar estas duas configuraccedilotildees
de envolvimento da seccedilatildeo com FRP
120576119891119890 = 119896119907 times 120576119891119890 le 0004 (830)
Em que
119896119907 =1198961times1198962times119871119890
11900times120576119891119906le 075 (831)
1198961 = (119891119888
27)23frasl
(832)
1198962 =
119889119891119907minus119871119890
119889119891119907 119877119890119891119900119903ccedil119900 119890119898 119891119900119903119898119886 119889119890 119880
119889119891119907minus2times119871119890
119889119891119907 119877119890119891119900119903ccedil119900 119886119901119897119894119888119886119889119900 119899119886119904 119891119886119888119890119904 119897119886119905119890119903119886119894119904
(833)
119871119890 =23300
(119899119891times119905119891times119864119891)058 (834)
Onde
120576119891119890 = Extensatildeo efetiva do FRP (extensatildeo do FRP na rotura da seccedilatildeo de betatildeo armado)
119896119907 =Coeficiente de reduccedilatildeo de aderecircncia
1198961 =Coeficiente que tem em conta a resistecircncia do betatildeo
1198962 =Fator que tem em conta a configuraccedilatildeo do reforccedilo
119871119890 =Comprimento de colagem efetivo do FRP
120576119891119906 = Valor de caacutelculo da extensatildeo de rotura do FRP
119891119888 = Valor caracteriacutestico da resistecircncia agrave compressatildeo do betatildeo
159 Tiago Pais Boto
119889119891119907 = Altura uacutetil do reforccedilo de FRP
119899119891 = Nuacutemero de camadas de FRP
119905119891 = Espessura por camada de FRP
119864119891 = Moacutedulo de elasticidade do FRP
827 Coeficiente de reduccedilatildeo ambiental 119914119942
Como jaacute referido no iniacutecio do capiacutetulo 6 Os elementos de reforccedilo FRP indicados nos
documentos teacutecnicos dos fabricantes natildeo satildeo afetados por nenhum coeficiente de minoraccedilatildeo
devido aacute exposiccedilatildeo ambiental desta maneira o ACI 440 recomenda que os alores de resistecircncia
agrave traccedilatildeo e da extensatildeo uacuteltima sejam corregidos por o coeficiente ambiental 119862119864
ƒ119891119906 = 119862119864 times ƒ119891119906lowast (835)
120576119891119906 = 119862119864 times 120576119891119906lowast (836)
ƒ119891119906=Resistecircncia uacuteltima de caacutelculo do FRP
ƒ119891119906lowast =Resistecircncia uacuteltima do FRP segundo o fabricante
119862119864=Coeficiente de reduccedilatildeo da accedilatildeo do meio ambiente
120576119891119906= Extensatildeo uacuteltima de caacutelculo do FRP
120576119891119906lowast =Extensatildeo uacuteltima do FRP segundo o fabricante
