TEMA 2 – Rehabilitación y refuerzos de estructuras
ANÁLISE DE MODELOS PARA REFORÇOS DE
EMBASAMENTOS EM ALVENARIA PARA EDIFÍCIOS
CONSTRUÍDOS EM ALVENARIA RESISTENTE
Carlos Welligton de A. Pires Sobrinho1,a, Romilde Almeida de Oliveira2,b e
Fernando Artur Nogueira Silva3,c
1
2
Av Prof. Luiz Freire, 700, Cidade Universitária, Recife, Pernambuco, Brasil
Rua Caio Pereira, 226, Rosarinho, CEP: 52041-010, Recife, Pernambuco, Brasil
3
a
Rua do Principe, 526, Boa Vista, Recife, Pernambuco, Brasil
b
c
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Palavras-chave: Alvenaria resistente, reforço de embasamento, prédio tipo caixão,
recuperação estrutural, alvenaria
Resumo.
A grande maioria dos embasamentos das fundações de edifícios em
alvenaria resistente na região metropolitana do Recife é constituída de paredes
com 20 cm de espessura, assentada sobre placa de concreto ou viga de
fundação com seção na forma de tê invertido. Em algumas destas edificações,
há disposição de cintas de amarração de concreto armado no nível da última
fiada superior dos embasamentos que suportam a alvenaria da super-estrutura.
Em outras edificações é freqüente a inexistência destas cintas, situação na
qual a laje de piso da edificação funciona como elemento de transição entre o
embasamento e a superestrutura. Dependendo do tipo de componente
utilizado na construção desses embasamentos, algumas ações de deterioração
podem atuar provocando sua degradação. No caso da alvenaria de
embasamento com blocos cerâmicos, e caso esses blocos não tenham sido
cozidos adequadamente, a ação de degradação das águas de subsolo pode
provocar a perda de resistência. No caso de blocos de concreto, a ação de
águas agressivas pode agir sobre os componentes cimentícios e hidrolisá-los,
provocando perda de resistência. O reforço para este tipo de embasamento
requer o atendimento dos seguintes requisitos: aumento da resistência para
absorver novas cargas advindas dos reforços na super-estrutura; aumento da
capacidade de carga para responder à possível perda de resistência provocada
pela deterioração dos blocos utilizados no embasamento e, finalmente,
proteção do embasamento contra as ações de deterioração do meio. Neste
artigo são analisados os comportamentos compressivos de dois modelos de
recuperação para este tipo de embasamento. Os resultados mostram que é
possível aumentar a capacidade de carga para os dois modelos analisados.
Introdução
A grande maioria dos embasamentos das fundações de edifícios em
alvenaria resistente construídos na região metropolitana do Recife é do tipo
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sapata corrida em alvenaria dobrada assentada sobre placa de concreto ou
sapata corrida com seção em forma de tê invertido. Em algumas dessas
fundações existem cintas de amarração na última fiada antes de receber a
alvenaria da superestrutura. Outras, não apresentam este elemento construtivo
com a laje de piso funcionando como elemento de transição entre o
embasamento e a superestrutura PIRES SOBRINHO et al (2007) e OLIVEIRA,
SILVA e PIRES SOBRINHO et al (2008).
Dependendo do componente utilizado na construção deste tipo de
embasamento, algumas ações de deterioração podem atuar, provocando sua
degradação. No caso da alvenaria de embasamento ser construída em blocos
cerâmicos, e esses blocos não tiverem sido queimados adequadamente, as
ações de degradação das águas de subsolo podem provocar a perda de
resistência dos blocos decorrente da reincorporação das moléculas da água à
massa ainda argilosa que constitui esse componente. No caso da alvenaria
constituída de blocos de concreto, as ações de águas agressivas sobre os
componentes cimentícios podem hidrolisá-los. A depender da composição e
grau de contaminação das águas de subsolo, pode se instalar uma reação
química com os componentes cimentícios agindo ionicamente para remoção
dos íons Ca+; hidrolisando e lixiviando o gel Ca(OH)2 e reagindo com
componentes potencias de expansão existentes no cimento PIRES SOBRINHO
e MELO(2002).
O reforço para este tipo de embasamento requer o atendimento dos
seguintes requisitos: aumento da resistência para absorver novas cargas
advindas dos reforços na superestrutura; aumento da resistência para
responder a possível perda provocada pela deterioração dos blocos utilizados
no embasamento; e proteção do embasamento das ações de deterioração do
meio.
Para atender aos requisitos apresentados, as propostas de
recuperação/reforço das fundações foram constituídas de placas de concreto
aderidas às alvenarias de embasamento OLIVEIRA (2009).
Considerando que em alguns tipos de embasamento não existem cintas de
amarração, foram analisados dois tipos de reforços: uma considerando a
colocação das placas de concreto interligadas com trechos de concreto armado
transpassante ao longo de toda extensão dos embasamentos (reforço em
trechos discretos); outra, considerando a interligação das placas de reforço de
concreto através da colocação de cintas contínuas, nos dois lados do
embasamento, interligadas por barras de aço dobradas em forma de ganchos
nas extremidades (reforço contínuo).
Metodologia e desenvolvimento
Um programa experimental para o estudo da capacidade de carga
compressiva dos elementos de embasamento foi desenvolvido tendo como
base trecho de alvenaria dobrada com blocos cerâmicos de oito furos (19 cm x
19 cm x 9 cm), assentados com argamassa mista de cimento, cal e areia, no
traço(1:1:6) .
Ao todo foram ensaiadas 18 amostras, cada amostra composta por 6
espécimes para cada família (sem reforço, com reforço contínuo e com reforço
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discreto).
A Figura 1 apresenta esquematicamente a alvenaria de
embasamento sem reforço e os dois tipos de reforços analisados
.
.
Figura 1 - Modelos para reforço dos embasamentos em alvenaria dobrada
Os espécimes para análise de elementos de embasamento em alvenaria
dobrada foram construídos com três fiadas de blocos sobre uma placa de
concreto de dimensões 10cmx45cmx140cm.
Dois tipos de reforços foram desenvolvidos:
a) Um reforço na forma de cintas contínuas fixadas lateralmente na fiada
mais elevada e envolvida com camada de concreto recebeu travamento
com conector, na forma de barras de 10mm de diâmetro, a cada 0,5m,
denominados reforços contínuos. As etapas de construção desse tipo
de reforço podem ser observadas na Figura 2.
Figura 2 - Etapas de construção de reforço tipo contínuo
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b) Outro tipo de reforço em prismas discretos armados com 4 barras de
10mm com estribos, mas dimensões de 10x20cm concretados no
instante da confecção das capas de concreto. Etapas de construção
desse tipo de reforço podem ser observadas na Figura 3.
Figura 3 - Etapas de construção de reforço tipo discreto
Resistência à compressão
Os ensaios de resistência à compressão foram realizados em um pórtico
de reação com controle de carga e deslocamento através de mecanismo servomotor. Estruturado na forma de quadro auto-reativo, possui três macacos
hidráulicos de 500 kN de carga e curso de 200 mm.
A Figura 4 apresenta os detalhes dos ensaios realizados nos espécimes
sem reforço e com reforço.
Figura 4 - Comportamento compressivo de espécimes sem reforço
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A Figura 5 apresenta o comportamento dos espécimes de embasamento
com reforço tipo contínuo nos ensaios de resistência à compressão.
Figura 5 - Comportamento compressivo de espécimes com reforço contínuo
A Figura 6 apresenta o comportamento dos espécimes de embasamento
com reforço discreto nos ensaios de resistência à compressão.
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Figura 6 - Comportamento compressivo de espécimes com reforço contínuo
Resultados e análises
Os gráficos 1 a 3 apresentam o comportamento compressivo dos
diversos tipos de amostras analisadas.
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Gráfico 1 - Comportamento compressivo dos embasamentos sem reforço
Observam-se no Gráfico 1 as cargas máximas que provocaram ruptura
se situaram ente 400 kN e 550 kN, apresentando forma brusca.
Gráfico 2 - Comportamento compressivo dos embasamentos com reforço contínuo
Observam-se no Gráfico 2 as cargas máximas que provocaram ruptura
se situaram ente 650 kN e 1000 kN, como carga de pico.
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Gráfico 3 - Comportamento compressivo dos embasamentos com reforço discreto
Observa-se no Gráfico 3 que as cargas máximas, limitadas a 1000 kN,
devido à limitação da capacidade do pórtico de reação, não foram suficientes
para promover a ruptura das amostras dos embasamentos reforçados com
placas intertravadas e com lajes de concreto no topo dos embasamentos.
Os resultados apresentados na Tabela 1 registram as cargas médias de
ruptura para os diversos tipos de reforço de embasamento.
Tabela 1- Resultados- cargas médias de ruptura dos embasamentos
Protótipo
Embasamento sem reforço
Embasamento com reforço
contínuo
Embasamento com reforço
discreto
48.850
Medidas de
Dispersão
Desv.
COV
Padrão
(%)
(kN)
4.219
9,0
89.733
11.172
12,4
71.229
100.350
556
0,6
99.433
Carga
média de
ruptura
(kN)
Carga
ruptura
característica
- (kN)
41.889
Os resultados mostram que há uma melhoria significativa na capacidade
de carga das fundações com a introdução dos reforços através da
incorporação de placas de concreto laterais aos embasamentos das fundações
das edificações em alvenaria.
Dos tipos de reforços analisados, o reforço denominado discreto no qual
a interligação das placas de concreto é feita com armaduras transpassantes
concretados junto com as placas de concreto, mostrou resultados maiores e
sem mostrar danos significativos até o limite da máquina de ensaio. Os valores
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dos ensaios foram limitados a 1000 kN o que representou cerca de 205%
superiores aos resultados obtidos do embasamento sem reforço.
Já o reforço denominado contínuo no qual a interligação é feira por
cintas intercaladas na primeira fiada de blocos e estas interligadas por barras
de aço ao longo da linha do embasamento, mostrou resultados elevados,
atingindo a ruptura com carga média em torno de 900 kN, o que representou
um acréscimo de 83,70%.
Conclusões
Foram estudadas duas formas de reforço para as fundações
empregando elementos de concreto armado:
a) de forma contínua, incorporando cintas entre as paredes da superestrutura e fundação e
b) incorporando vigas entre as paredes e a fundação, de forma discreta.
O reforço realizado nos embasamentos mediante incorporação de duas
capas de concreto armado interconectadas se mostrou uma maneira eficiente
de recuperação dos mesmos, sendo o segundo modelo mais eficiente.
Agradecimentos
Os autores agradecem à FINEP – Financiadora de Estudos e Projetos
pelo apoio financeiro concedido através do Edital MCT/FINEP/FVA-HABITARE
- 02/2004, Convênio nº. 01.04.1050.00, que tornou possível a pesquisa.
Referências
[1] OLIVEIRA, R. A. Desenvolvimento de modelos para recuperação de
edificações em alvenaria resistente - Relatório Projeto FINEP Nº
01.04.1050.05, DEZEMBRO 2009.
[2] OLIVEIRA, R. A, SILVA, F. A. N, PIRES SOBRINHO, C.W.A. Edifícios
Construídos com Alvenaria Resistente em Pernambuco - Situação Atual e
Perspectivas Futuras. Revista SINAENCO-PE, Recife, 2008.
[3] PIRES SOBRINHO, C.W.A ; OLIVEIRA, R. A. ; SILVA, F. A. N. ; ANDRADE,
S. T. Influência do Revestimento, Simples e Armado no Comportamento
de Paredinhas em Alvenaria de Blocos Cerâmicos de Vedação. In: 5o.
CINPAR - Congresso Internacional sobre Patologia e ReabilitaÇÃo de
Estruturas, 2009, Curitiba - PR. Anais do 5o. Congresso Internacional sobre
Patologia e Reabilitação de Estruturas. Fortaleza - CE : CINPAR, 2009. v. 1. p.
1-16.
[4] PIRES SOBRINHO, C.W.A et al. Metodologia para caracterização de
grau de risco ao desabamento de edificações em alvenaria resistente IN:
IX Congresso Latinoamericano de Patologia, Quito-Ecuador, 2007.
[5] PIRES SOBRINHO, C. W. A. ; MELO, L. V. . The Importance of the
Analysis of Aggressiveness of Groundwater in the Structures of Concrete
Foundation in the Metropolitan Area of Recife. Pernambuco, Brazil. In: Aci
Sp-207 - High-Performance Concrete, 2002, Recife. Third International
Conference, 2002
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