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UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA
FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
Wemerton Luis Evangelista
“ESTUDO DA REDISTRIBUIÇÃO DE TENSÕES EM SEÇÕES DE
PILARES CURTOS DE CONCRETO ARMADO COM
RECUPERAÇÃO PARCIAL”
Dissertação apresentada à Faculdade de Engenharia
Civil da Universidade Federal de Uberlândia como
parte dos requisitos para a obtenção do título de
Mestre em Engenharia Civil.
Área de Concentração: Engenharia das Estruturas.
Orientador: Prof. Dr. Turibio José da Silva
UBERLÂNDIA/MG 16 DE AGOSTO DE 2004.
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DEDICATÓRIA
A meus pais, João e Vandalci, por serem exemplos de uma vida inteira
dedicada à formação dos filhos, por tantas vezes terem
abdicado de seus próprios sonhos para que
pudéssemos realizar os nossos, por nuca deixarem a
tristeza ter presença em nossas vidas, mesmo nos
momentos mais difíceis, sempre demonstraram muita
força e alegria, ensinando-nos que os problemas e
obstáculos, inerentes à vida, somente são resolvidos
quando os enfrentamos de cabeça erguida.
Vocês são os principais motivos de minhas conquistas e realizações.
Amo vocês!
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AGRADECIMENTOS
Primeiramente, agradeço a Deus, por mais uma vez ter me mostrado que com humildade,
força, perseverança e trabalho, somos capazes de atingir todos os nossos objetivos e que
para alcançá-los devemos, antes de tudo, conhecê-los.
A meus pais, por me transmitirem os bens mais preciosos da vida: educação, caráter e
dignidade.
A meu irmão Sérgio e a minha cunhada Luciana, que nesse tempo em que convivemos
juntos, apesar das diferenças de idéias e de objetivos, pude perceber que, além de
familiares queridos, os quais eu já admirava pela garra e pela generosidade, tratavam-se
também de grandes amigos.
A minha sobrinha Fabiana por ter sido minha grande companhia durante boa parte do
tempo e que, apesar da pouca idade, demonstrou-se ser constantemente adulta e
compreensiva.
A minha irmã Silvia, pelo incentivo e pelo apoio nos momentos em que mais precisei.
As minhas irmãs, Vera e Eleusa, pela admiração, pelo carinho, pela dedicação... por tudo
que fizeram e têm feito por mim.
Ao meu orientador, Prof. Dr. Turibio José Da Silva, agradeço pela sugestão do tema, pela
paciência, pela orientação, pelos ensinamentos técnicos e valores humanos transmitidos.
A todos os professores da Pós-Graduação em Engenharia de Estruturas da UFU, em
especial, ao Prof. Dr. Mauro Prudente, por ter acompanhado e participado gentilmente
desse trabalho.
Aos colegas do curso de mestrado, pela convivência e pelos momentos agradáveis
compartilhados ao longo do curso. Agradeço, principalmente, ao amigo Marcelo Buiate,
pelos conhecimentos técnicos compartilhados e pela amizade sincera, dividindo comigo
alegrias e dificuldades. Aos amigos Paulo, Cristina, Eliane e Anderson, por terem
colaborado fundamentalmente para a realização desta pesquisa.
Aos funcionários administrativos da Faculdade de Engenharia Civil, em especial à
secretária Sueli Maria, pela atenção e ajuda prestada nos momentos mais angustiantes.
Ao técnico do laboratório de Materiais de Construção Civil, Wanderly, pela intensa
colaboração neste trabalho, e um agradecimento especial ao técnico Veloso, que mesmo
pertencendo a outro laboratório, sempre foi muito prestativo.
À equipe da biblioteca, em especial as bibliotecárias Ana Paula e Valdenice, pelas
constantes buscas às referências bibliográficas solicitadas.
À Capes pelo auxílio financeiro durante grande parte desta pesquisa.
À Master Builders Techonologies e à Representações Gonzaga Ltda, pelo fornecimento
dos materiais utilizados na recuperação estrutural.
À Ladrilhos Leão Indústria Ltda, na pessoa do Engenheiro Cláudio Augusto, pela
importante ajuda no polimento dos pilaretes de concreto armado.
RESUMO
As intervenções em pilares de concreto armado, devido à grande importância destes
elementos no sistema estrutural, sempre requerem, além de diagnósticos precisos, reparos
apropriados, executados de forma a corrigir a patologia existente, a estética, o caráter
monolítico da estrutura e a resistência mecânica necessária. Este trabalho teve como
objetivo investigar experimentalmente o comportamento estrutural de um reparo realizado
parcialmente em pilares de concreto armado, submetidos a um carregamento durante todo
o processo e uma redução parcial dessa carga durante o reparo, mediante as deformações
das barras de aço, do concreto e do material de reparo, obtidas por extensômetros elétricos
de resistência e um sistema de aquisição de dados. Durante o ensaio, verificou-se que as
deformações são muito diferentes entre as diversas regiões de uma mesma seção. O reparo
foi executado com um material misto, formado por uma argamassa de base cimentícia,
modificada com polímero e fibras sintéticas, sob condições ambientais normais. Os
resultados do experimento indicam que durante um processo de recuperação estrutural de
um pilar realizado com esse tipo de argamassa, a região de reparo, à medida que se torna
mais resistente, tende a suportar parte do carregamento reaplicado. Entretanto, também
ocorre uma redistribuição desse carregamento às demais regiões do concreto. A armadura
exposta durante a remoção do concreto deteriorado também sofre grandes deformações,
indicando, portanto, uma maior concentração de tensões neste momento, mantendo-se
elevada após o reparo. O valor médio da relação entre a média de deformação no reparo e a
das demais regiões monitoradas no concreto, demonstrou que o reparo conseguiu absorver
parte significativa da carga reaplicada. A média das relações das cargas de ruptura obtidas
para os pilaretes recuperados e de referência caracterizou um desempenho bastante
próximo entre eles.
Palavras-chave: recuperação estrutural - redistribuição de tensões - deterioração de
concreto - pilares de concreto armado – ensaios de pilares recuperados.
EVANGELISTA, W. L. Estudo da Redistribuição de Tensões em Seções de Pilares Curtos
de Concreto Armado com Recuperação Parcial. 125 p. Dissertação de Mestrado,
Faculdade de Engenharia Civil, Universidade Federal de Uberlândia, 2004.
ABSTRACT
The interventions in columns of reinforced concrete, due to importance of these elements
in the structural system, always request, besides necessary diagnoses, appropriate repairs,
executed in way to correct the existent pathology, the aesthetics, the monolithic character
of the structure and the necessary mechanical resistance. This work has as objective to
investigate the structural behavior of a experimental repair accomplished partially in
columns of reinforced concrete, submitted to loads during all process and partial reduction
of load during repair. Either, the strains of the steel bars, the concrete and the repair
material, were monitored by strain gages and a data acquisition system. During the tests, it
was observed that the strain are very different among the several regions of a same section.
The repair was executed with a mixed material, formed by a cement mortar, modified with
polymer and synthetic fibers, under normal environmental conditions. The results of the
experiment indicate that during a process of structural repair of a column with that type of
mortar, the repaired area, whose resistance increases in the time, tends to support part of
the reapplied loading. A redistribution from that loading to the other areas of the concrete
also ocurs. The exposed steel bars during the removal of the deteriorate concrete is
submitted to great strains, indicating that a larger concentration of stress at this time, also
keeping up high after the repair. The test demonstrated that the repaired region absorbs
significant part of the reapplied load when compared with unrepaired zone. The rupture
loads for the repaired specimens was very closed of the reference specimen, indicating that
there is a good perfomance for the repaired columns.
Keywords: structural repair - stress redistribution - deteriorated concrete - columns of
reinforced concrete - repaired columns test.
EVANGELISTA, W. L. Study of Stress Redistribution in Columns Sections of Reinforced
Concrete with Partial Repair. 125 p. Dissertação de Mestrado, Faculdade de Engenharia
Civil, Universidade Federal de Uberlândia, 2004.
SÍMBOLOS, SIGLAS E ABREVIATURAS
SÍMBOLOS
Letras Romanas
a, b Dimensões da seção transversal
A
c
Área de concreto da seção transversal do pilar
A
s
Área da seção transversal das barras
A
s,min
Área mínima da seção transversal das barras
C
3
A Aluminato tricálcio
Ca(OH)
2
Hidróxido de cálcio
CaCl
2
Cloreto de Cálcio
E
ci
Módulo de elasticidade tangente do concreto
E
cs
Módulo de elasticidade secante do concreto
f
c
Resistência do concreto à compressão
f
cd
Resistência de cálculo do concreto à compressão
f
ci
Resistência genérica do concreto à compressão
f
ck
Resistência característica do concreto à compressão
f
ckest
Resistência característica estimada do concreto à compressão
f
cm
Resistência média do concreto à compressão
f
st
Limite de resistência do aço
f
y
Resistência de escoamento do aço
f
y
’ Resistência do aço à compressão, correspondente ao encurtamento
específico de 0,2 %
f
yd
’ Resistência de cálculo do aço à compressão
f
yk
Resistência característica do aço ao escoamento
H
2
S Sulfeto de hidrogênio (ácido sulfídrico)
I Momento de inércia
j Tempo em dias
L Comprimento inicial
N Resultante das cargas de compressão atuantes na seção transversal
N
c
Parcela de carga normal de compressão resistida pelo concreto
N
s
Parcela de carga normal de compressão resistida pelas barras de aço
r Índice de rigidez
S Desvio padrão das resistências do concreto à compressão
S
k
Solicitação característica
SO
4
2-
Ânion sulfato
Letras Gregas
∆L Variação de comprimento
γ
ad
Coeficiente adicional
γ
c
Coeficiente de minoração da resistência característica do concreto à
compressão
γ
f
Coeficiente de segurança
ε Deformação específica do material
ε
s
Deformação no aço
ε
u
Deformação de ruptura do aço
σ Tensão normal
σ
s
Tensão no aço
Ф Diâmetro
Ф
L
Diâmetro da seção da armadura longitudinal
Ф
t
Diâmetro da seção da armadura transversal
SIGLAS E ABREVIATURAS
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
ACI American Concrete Institute
CEB Comitê Euro-Internacional du Béton
CP Corpo de Prova
EER Extensômetro Elétrico de Resistência
FECIV Faculdade de Engenharia Civil
NBR Norma Brasileira Regulamentada
UFU Universidade Federal de Uberlândia
ÍNDICE
CAPÍTULO 1 . INTRODUÇÃO....................................................1
1.1 Importância do tema..............................................................1
1.2 Objetivo...................................................................................3
1.3 Apresentação do trabalho .....................................................3
CAPÍTULO 2 . GENERALIDADES.............................................5
2.1 Introdução ..............................................................................5
2.2 Materiais para concreto armado ..........................................7
2.2.1 Concreto em compressão simples...................................................................... 7
2.2.2 Aços para concreto armado............................................................................. 10
2.3 Conceitos fundamentais e cálculo da capacidade portante
de pilares curtos submetidos a carga centrada........................12
2.4 Prescrições normativas........................................................15
CAPÍTULO 3 . PATOLOGIA DAS ESTRUTURAS DE
CONCRETO ARMADO..............................................................19
3.1 Introdução ............................................................................19
3.2 Sintomas................................................................................21
3.3 Causas ...................................................................................22
3.3.1 Causas intrínsecas ............................................................................................ 22
3.3.2 Causas extrínsecas............................................................................................ 24
3.4 Mecanismos básicos de degradação do concreto e do aço 24
3.4.1 Lixiviação do concreto ..................................................................................... 26
3.4.2 Ataque por sulfatos........................................................................................... 27
3.4.3 Reação álcali-agregado .................................................................................... 28
3.4.4 Deterioração pelos ciclos de gelo e degelo. ..................................................... 29
3.4.5 Corrosão da armadura no concreto................................................................ 29
3.5 Origens das patologias do concreto armado......................36
3.6 Diagnóstico............................................................................37
CAPÍTULO 4 . RECUPERAÇÃO ESTRUTURAL ..................39
4.1 Introdução ............................................................................39
4.2 Desempenho do reparo........................................................41
4.3 Sistemas de reparo ...............................................................46
4.4 Materiais para reparo..........................................................49
CAPÍTULO 5 . METODOLOGIA EXPERIMENTAL ............52
5.1 Introdução ............................................................................52
5.2 Concreto utilizado................................................................53
5.3 Caracterização dos materiais do concreto .........................54
5.3.1 Cimento ............................................................................................................. 54
5.3.2 Agregado miúdo................................................................................................ 55
5.3.3 Agregado graúdo .............................................................................................. 56
5.3.4 Água................................................................................................................... 56
5.4 Aço de armadura passiva ....................................................56
5.5 Pilaretes de concreto armado..............................................57
5.5.1 Definição dos pilaretes ..................................................................................... 57
5.5.2 Confecção de fôrmas ........................................................................................ 58
5.5.3 Detalhes da armadura e capacidade de carga ............................................... 59
5.5.4 Concretagem ..................................................................................................... 60
5.5.5 Cura e acabamento dos pilaretes .................................................................... 60
5.5.6 Ensaio de resistência à compressão dos corpos de prova ............................. 61
5.6 Argamassa de reparo...........................................................62
5.7 Procedimento experimental ................................................63
5.7.1 Instrumentação dos pilares.............................................................................. 63
5.7.2 Carregamento dos pilaretes............................................................................. 68
5.7.3 Execução dos reparos....................................................................................... 70
5.7.4 Ruptura dos pilaretes....................................................................................... 73
CAPÍTULO 6 . APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS
RESULTADOS .............................................................................75
6.1 Introdução ............................................................................75
6.2 Resistência à compressão e deformação do concreto........76
6.3 Resistência à compressão e deformação da argamassa de
reparo..........................................................................................78
6.4 Resultados e análises do comportamento dos pilaretes ....79
6.4.1 Apresentação dos resultados ........................................................................... 80
6.4.1.1 Grupo 1 ................................................................................................................................................. 80
6.4.1.2 Grupo 2 ................................................................................................................................................. 83
6.4.2 Análises do comportamento dos pilaretes ...................................................... 85
6.4.3 Análise das deformações e das tensões ........................................................... 87
6.5 Ruptura dos pilaretes ..........................................................89
6.5.1 Capacidade resistente dos pilaretes ................................................................ 89
6.5.2 Modos de ruptura............................................................................................. 91
6.5.3 Análise das deformações .................................................................................. 94
CAPÍTULO 7 ................................................................................96
7.1 Conclusões ............................................................................96
7.2 Sugestões para trabalhos futuros........................................98
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.......................................100
APÊNDICES................................................................................108
Capítulo 1 - Introdução
1
CAPÍTULO 1
INTRODUÇÃO
1.1 Importância do tema
O concreto armado, devido a suas inúmeras vantagens e à evolução que vem sofrendo
juntamente ao desenvolvimento das civilizações, continua sendo o material de maior
destaque na construção civil. Entretanto, o fato do concreto não ser um material inerte o
faz bastante vulnerável a determinadas interações ao longo tempo, que são capazes de
alterar significativamente suas características geométricas, sua resistência e seu
desempenho original.
O avanço tecnológico do concreto e as técnicas empregadas no cálculo estrutural, apesar
dos imensos benefícios que propiciam, também proporcionam alguns inconvenientes, uma
vez que na busca de dimensões mínimas seguras, os efeitos agressivos (mecânicos, físicos,
químicos ou biológicos) podem comprometer a integridade do concreto e a estabilidade das
estruturas, pelo fato destas não disporem de suficientes reservas para enfrentá-los
(CÁNOVAS, 1988).
Além disso, ainda se pode relacionar certos problemas ligados à durabilidade das estruturas
de concreto a erros de execução, ao projeto estrutural (responsável por uma elevada
porcentagem das manifestações patológicas, conforme mostra a Figura 1.1), ao uso de
materiais inadequados, à ação direta de agentes agressores e a fenômenos físicos externos,
entre outros. Por todos esses motivos, há um grande número de estruturas consideradas
novas necessitando de intervenções a fim de resgatar suas condições iniciais.
Capítulo 1 - Introdução
2
Figura 1.1 - Origem dos problemas patológicos com relação às etapas de execução e uso das obras
civis (HELENE e FIGUEIREDO, 2003).
As análises feitas pelos professores Antônio Carmona Filho e Arthur Morega em mais de
700 relatórios técnicos sobre casos de patologia em diversas regiões do Brasil, revelaram
que, no país, foi investido a cifra de 28 milhões de dólares no ano de 1987 em obras de
recuperação e reforço (CARMONA FILHO e MAREGA, apud HELENE, 1993).
A Federal Highway Administration dos Estados Unidos, baseando-se em estimativas,
prevê que os gastos com reparos sejam superiores a 102 bilhões de dólares americanos
(MONTEIRO et al., 2000). Já Neville (2000) menciona que cerca de 4 % do Produto
Nacional Bruto (PNB) do Reino Unido são gastos com reparo e manutenção de estruturas.
No Brasil, a revista Construção São Paulo, em 1991, estimou que os custos são da ordem
de 100 bilhões de dólares (PIANCASTELLI apud REIS, 2001).
Quando as manifestações desses problemas ocorrem em pilares, são requeridos,
normalmente, diagnósticos e intervenções ainda mais urgentes, considerando-se que a
ruptura desses componentes estruturais pode ocorrer sem aviso e comprometer todo o
sistema estrutural.
Devido à grande quantidade de estruturas deterioradas, e aos elevados custos financeiros
geralmente presentes neste processo, a recuperação estrutural vem sendo abordada em
diversas pesquisas, em toda parte do mundo, principalmente no que se refere aos materiais
e sistemas de reparo.
Alguns pesquisadores já enfatizaram o comportamento estrutural de pilares em seus
trabalhos, como foi o caso de Vanderlei (1996), que, em sua dissertação de mestrado,
Capítulo 1 - Introdução
3
avaliou o comportamento de pilares reparados por meio da adição de um novo material
(remoldagem). Cosenza (1998) também estudou esse comportamento, analisando
experimentalmente a deformabilidade e a resistência de pilares de concreto armado de alta
resistência, quando submetidos à flexão normal, até o instante da ruptura. Já Allende
(2001) analisou em seu experimento o comportamento de pilares curtos de concreto
armado, previamente carregados, e depois reforçados, submetidos a um ciclo de
carregamentos.
A literatura que, apesar de ser bastante abrangente no que se refere ao processo de
recuperação estrutural, é ainda bastante limitada no tocante à forma de atuação e
redistribuição das tensões que atuam durante e após tal processo, fazendo com que o
presente trabalho seja relevante para o avanço tecnológico.
Assim, a comunidade técnica e cientifica poderá, com as análises a serem feitas neste
trabalho, ampliar seus conhecimentos a respeito dos mecanismos originados durante um
processo de recuperação de pilares, levando em consideração a redistribuição das tensões
atuantes.
1.2 Objetivo
O objetivo do estudo proposto neste trabalho é avaliar, através de uma pesquisa
experimental, a redistribuição de tensões nas regiões recuperadas de exemplares de pilares
curtos de concreto armado com seções retangulares, por meio de análise de deformações,
solicitados por uma compressão centrada contínua e submetidos a um processo de
recuperação parcial, considerando a diminuição da seção e o alívio parcial de carga.
1.3 Apresentação do trabalho
O presente trabalho é composto por sete capítulos, onde os quatro primeiros apresentam
uma introdução e uma revisão literária a respeito do tema, enquanto que os seguintes
Capítulo 1 - Introdução
4
referem-se à realização do programa experimental, aos resultados, às conclusões e
considerações finais.
O Capítulo 1 tem como finalidade a apresentação da dissertação, evidenciando a
importância do tema, dos objetivos da pesquisa e de seu conteúdo.
O Capítulo 2 apresenta, de forma resumida, os conhecimentos básicos, indispensáveis a
esse estudo. São apresentados neste capítulo os materiais para concreto armado, uma
revisão da teoria da resistência dos materiais, os conceitos fundamentais e cálculo da
capacidade de carga de pilares submetidos à carga centrada e, finalmente, das prescrições
normativas.
O Capítulo 3 faz uma abordagem à patologia estrutural, abrangendo seus sintomas, suas
causas, os mecanismos básicos de degradação do concreto e do aço, suas origens e o
diagnóstico.
O Capítulo 4 apresenta um estudo geral sobre o desempenho, os sistemas e materiais de
reparo.
O Capítulo 5 apresenta os procedimentos adotados na metodologia experimental e a
especificação dos materiais e suas características. Detalha os exemplares de teste utilizados
e a execução do reparo. Descreve os ensaios realizados.
Já o Capítulo 6 traz a apresentação dos resultados, onde, em paralelo, são também feitas
algumas análises e discussão dos mesmos.
No Capítulo 7 são expostas as principais conclusões do trabalho e algumas sugestões para
a realização de futuros trabalhos.
Capítulo 2 - Generalidades
5
CAPÍTULO 2
GENERALIDADES
2.1 Introdução
Usualmente dispostos na vertical, os pilares são considerados elementos estruturais
lineares de eixo reto, onde predominam as forças normais de compressão. São elementos
que transmitem as cargas provenientes das reações de vigas ou de lajes cogumelos ao solo,
via fundações.
Os pilares podem ser solicitados por compressão simples, quando a carga é axial ou por
flexo-compressão, quando a carga está deslocada em relação ao seu eixo, que é o caso mais
geral, devido à continuidade elástica existente entre eles e as vigas. Entretanto, mesmo para
o primeiro caso, é normal a consideração de uma excentricidade acidental devido à
execução.
Considerando um sistema de quadros associados, onde as vigas transmitem esforços de
flexão aos pilares, devido a uma continuidade elástica, os pilares de extremidade sempre
sofrem maiores solicitações de flexão que os pilares internos. Desta forma, a NBR 6118
(ANBT, 1978) admitia o cálculo dos pilares intermediários em edificações sem a
consideração dos momentos fletores transmitidos pelas vigas, quando só atuavam as cargas
previstas na NBR 6120 e não havia a necessidade de levar em consideração a ação do
vento.
Capítulo 2 - Generalidades
6
Neste trabalho, a NBR 6118 (1978) da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT)
será constantemente referenciada, uma vez que, apesar de não estar mais em vigor, as
estruturas que atualmente necessitam de um processo de recuperação estrutural foram
projetadas em sua vigência. Também, será feita uma abordagem à norma prevalecente,
NBR 6118 (ABNT, 2003), mencionando suas principais alterações e acréscimos no texto
relativo a pilares.
Seguindo a abordagem feita por Araújo (2003), os pilares podem ser classificados em:
• Curtos (quando suficientemente robustos e, em conseqüência, os efeitos de 2ª ordem
podem ser desprezados);
• Moderadamente esbeltos (quando tais efeitos não podem ser desprezados, mas, podem
ser considerados por meio de processos de cálculo simplificados);
• Esbeltos (quando os momentos induzidos por estes efeitos reduzem apreciavelmente a
sua capacidade portante).
A NBR 6118 (ANBT, 2003), em conformidade com o Comitê Euro-International du Béton
(CEB) (1990), indica que esses efeitos podem ser ignorados sempre que não representarem
acréscimo superior a 10% nas reações e nas solicitações relevantes da estrutura.
De modo geral, a maioria dos pilares dos edifícios se enquadra nas categorias de pilares
curtos ou moderadamente esbeltos.
Nos pilares de concreto armado, a armação longitudinal sempre colabora com o concreto
na resistência à deformação longitudinal. Se os estribos forem insuficientes para impedir a
deformação transversal da peça, os pilares são considerados simples. Caso a armação
transversal seja determinada para resistir à deformação transversal da peça, os pilares são
considerados cintados.
O comportamento do concreto armado, considerado um material composto formado pela
combinação do concreto com barras de aço em seu interior, está relacionado ao
comportamento de seus componentes. Assim, torna-se imprescindível descrever esses
materiais.
Capítulo 2 - Generalidades
7
2.2 Materiais para concreto armado
O bom funcionamento da associação das barras de aço e do concreto se deve à aderência,
que faz com que suas deformações sejam praticamente iguais. Além de absorver os
esforços de tração, as barras também aumentam a resistência das peças comprimidas.
Os esforços de compressão são parcialmente absorvidos pelo concreto, que também é
responsável pela proteção das armaduras contra a corrosão. A adoção de um cobrimento
mínimo de concreto é necessária para garantir a durabilidade das peças estruturais.
2.2.1 Concreto em compressão simples
A resistência à compressão do concreto é determinada por meio de ensaios padronizados
de curta duração (carregamento rápido). De forma geral, os ensaios são realizados na idade
referencial de 28 dias, admitindo-se ser esta a idade em que o concreto já adquiriu quase a
totalidade de sua resistência à compressão e de seu módulo de elasticidade.
Devido a alguns fatores aleatórios, como o grau de compactação para os diferentes corpos
de prova, a falta de homogeneidade da mistura, ente outros, verifica-se uma razoável
dispersão dos valores da resistência obtidos em um lote de corpos de prova. Deve-se,
então, recorrer à Teoria das Probabilidades para uma análise racional dos resultados.
Admitindo que a função densidade de probabilidade das resistências segue a curva normal
de Gauss, onde, segundo o CEB (1990), a resistência característica a compressão, f
ck,
se
define como o valor da resistência abaixo da qual se pode colocar 5% de todos os possíveis
valores da resistência do concreto especificado, conforme é mostrado na Figura 2.1, tem-se
que:
f
ck
= f
cm
– 1,645S ( 2.1 )
Onde:
f
cm
= resistência média à compressão do concreto;
Capítulo 2 - Generalidades
8
∑
=
−−=
n
i
cmci
nffs
1
2
)1()(
S = desvio padrão das resistências.
Considera-se que o desvio padrão das resistências seja dado por:
( 2.2 )
Sendo f
ci
os valores genéricos da resistência obtidos em n corpos de prova de concreto.
Desta forma, conhecendo-se o valor do desvio padrão S, utiliza-se a Equação (2.1) para o
cálculo da resistência de dosagem (f
cm
) em função do valor de f
ck
especificado no projeto.
A norma NBR 12655 (ABNT, 1996) adota a Equação (2.1) com a constante 1,645
arredondada para 1,65.
Figura 2.1-Densidade de probabilidade da resistência à compressão do concreto.
A resistência à compressão do concreto depende de vários fatores, tais como:
• composição (consumo e tipo de cimento, fator água/cimento, etc,);
• condições de cura (temperatura e umidade);
• forma de aplicação da carga (ensaio estático ou dinâmico);
Capítulo 2 - Generalidades
9
• duração do carregamento (ensaio de curta ou de longa duração);
• idade do concreto (efeito do envelhecimento);
• estado de tensões (compressão simples ou multiaxial);
• forma e dimensões dos corpos de prova.
Quando se leva em consideração a duração do carregamento, a resistência do concreto é
aumentada devido a seu progressivo endurecimento, em virtude das reações químicas
decorrentes da hidratação do cimento. Esse fenômeno é contrariado pela propagação no
interior do concreto de microfissuras, devido ao efeito de tensões aplicadas
permanentemente, o que reduz sua resistência (RÜSCH, 1960).
Em certos casos, considera-se ainda que a migração da água intersticial no interior do
concreto pode ser a causa de consideráveis tensões e até mesmo de microfissuras.
Já as deformações do concreto dependentes do tempo são geralmente separadas em duas: a
fluência e a retração. A primeira é o acréscimo contínuo das deformações que ocorre
mesmo para uma tensão constante. A retração é a redução de volume do material mesmo
na ausência de uma carga externa.
O diagrama tensão-deformação, para um ensaio de compressão simples, é não linear desde
o início do carregamento. De acordo com a NBR 6118 (ABNT, 2003), para efeito de
cálculo pode-se adotar o diagrama parábola retângulo, indicado na Figura 2.2.
Figura 2.2- Diagrama parábola-retângulo.
Capítulo 2 - Generalidades
10
Esse diagrama, mostrado pela Figura 2.2, também é o recomendado pelo CEB (1990).
No que se refere ao módulo de elasticidade tangente do concreto (E
ci
) a NBR 6118
(ABNT, 2003) considera que, quando não forem feitos ensaios para sua definição, pode-se
estimar seu valor utilizando a seguinte expressão:
E
ci
= 5600 f
ck
½ (2.3)
Já o módulo de elasticidade secante (E
cs
) que deverá ser utilizado nas análises elásticas de
projeto, especialmente para determinação de esforços solicitantes e de verificação de
estados limites de serviço, deve ser calculado pela expressão:
E
cs
= 0,85 E
ci
(2.4)
2.2.2 Aços para concreto armado
A forma do diagrama tensão-deformação do aço é influenciada pelo seu processo de
fabricação. As barras obtidas por laminação a quente (classe A) apresentam um patamar de
escoamento no diagrama tensão-deformação, como está indicado na Figura 2.3.
Figura 2.3- Diagrama tensão x deformação dos aços com patamar de escoamento.
Capítulo 2 - Generalidades
11
Os fios, obtidos por trefilação (classe B), não apresentam um patamar de escoamento
definido, como é mostrado na Figura 2.4.
Figura 2.4- Diagrama tensão x deformação dos aços sem patamar de escoamento.
De acordo com a Figura 2.3 e a Figura 2.4, são definidos:
f
y
= resistência de escoamento;
f
st
= limite de resistência;
E
s
= módulo de elasticidade longitudinal;
ε
u
= deformação de ruptura;
Para os aços que não apresentam um patamar de escoamento, a tensão de escoamento f
y
é o
valor convencional que corresponde a uma deformação residual de 2 ‰.
Contudo, a NBR 6118 (ABNT, 2003), não levando em consideração a classificação do aço
quanto ao seu processo de fabricação, menciona que se pode utilizar para os estados-limite
de serviço e último para os aços com ou sem patamar de escoamento. O diagrama
simplificado, mostrado na Figura 2.5, onde:
f
yk
= resistência característica do aço ao escoamento;
f
yd
= resistência de cálculo do aço ao escoamento;
E
cs
= módulo de elasticidade secante;
ε
s
= deformação específica do aço da armadura passiva.
Capítulo 2 - Generalidades
12
Figura 2.5 - Diagrama tensão-deformação para aços de armaduras passivas extraído da NBR 6118
(ANBT, 2003).
A NBR 6118 (ANBT, 2003) ressalva que o diagrama da Figura 2.5 somente é válido para
intervalos de temperatura entre -20ºC e 150ºC, e pode ser aplicado tanto para tração quanto
compressão.
Na ausência de ensaios ou valores fornecidos pelos fabricantes, a NBR 6118 (ABNT,
2003) considera que o módulo de elasticidade longitudinal dos aços para concreto armado
pode ser admitido igual a 210 GPa. Já o CEB (1990) considera o valor de 200 GPa para
efeito de cálculo.
2.3 Conceitos fundamentais e cálculo da capacidade portante de
pilares curtos submetidos a carga centrada
Em regiões não sísmicas, 95% dos pilares de edifícios não são cintados. As seções
transversais podem ter formas variadas, ou seja, quadradas, retangulares, circulares, etc.
(MAC GREGOR apud VANDERLEI, 1996).
Para um pilar prismático curto de concreto armado de comprimento L, de seção transversal
de dimensões a e b, solicitado à compressão por uma força N, cuja linha de ação coincide
com o seu eixo axial, haverá um encurtamento longitudinal igual no concreto e no aço,
Capítulo 2 - Generalidades
13
devido à aderência. Desta forma, a carga N será resistida em parte pelo concreto (N
c
) e em
parte pelas barras longitudinais de aço (N
s
). Tem-se então que N é igual a N
c
+ N
s
.
Vanderlei (1996) menciona que, ao se admitir que os materiais utilizados para a
concretagem do pilar apresentem os diagramas tensão-deformação mostrados na Figura
2.6, quando aplicada uma carga axial de compressão, o pilar apresentará uma deformação
específica ε = ∆L / L, sendo que o concreto estará trabalhando com uma tensão genérica σ
c
e o aço a uma tensão genérica σ
s
, para um nível de carga anterior à ruptura. Assim, tem-se
que:
N
c
= A
c
σ
c
, sendo A
c
a área de concreto da seção transversal do pilar.
N
s
= A
s
σ
s
, sendo A
s
a soma das áreas das seções transversais das barras.
Figura 2.6 - Diagrama tensão x deformação.
Com o aumento da carga, o concreto atinge o valor da resistência à compressão f
c
e o aço a
tensão de f
y
’, menor que sua resistência de escoamento, correspondente à deformação de
0,2%. No momento em que se inicia o esmagamento do concreto, a equação de equilíbrio
será:
N
u
= A
c
f
c
+ A
s
f
y
’ ( 2.5)
Capítulo 2 - Generalidades
14
Para o cálculo deve ser utilizado o valor da resistência de cálculo do concreto f
cd,
obtido a
partir da resistência característica, f
ck
, reduzida por meio do coeficiente γ
c
, isto é:
f
cd
= f
ck
/ γ
c
( 2.6 )
e a tensão do aço a 0,2%, f
y
’
,
assume a notação da resistência de cálculo f
yd
’. Neste caso, a
expressão de equilíbrio pode ser escrita da seguinte maneira:
N
d1
= 0,85 A
c
f
cd
+ A
s
f
yd
’ ( 2.7)
Observa-se ainda que a resistência de cálculo, f
cd
, é multiplicada pelo fator 0,85 (efeito
Rüsch), que resulta do produto de três outros:
k
mod
= k
mod. 1
. k
mod.2
. k
mod.3
Isto é,
k
mod
= 0,85 = 1,2 x 0,95 x 0,75
Onde k
mod.1
considera o aumento da resistência do concreto após os 28 dias
(envelhecimento), o k
mod.2
leva em consideração a resistência superestimada dos corpos-
de-prova de 15cm x 30 cm e o coeficiente k
mod.3
considera o efeito deletério das tensões de
longa duração (FUSCO, 1995).
Considerando que a solicitação de cálculo (S
d
) seja definida pela seguinte equação:
S
d
= γ
AD
S
k
γ
f
(2.8)
Onde:
S
k
= solicitação característica;
γ
AD
= coeficiente adicional;
γ
f
= coeficiente de segurança.
Capítulo 2 - Generalidades
15
Ao se admitir que essa solicitação de cálculo seja igual à resistência de cálculo, tem-se que:
γ
AD
S
k
γ
f
= 0,85 A
c
f
cd
+ A
s
f`
yd
(2.9)
Desta forma, de acordo com a NBR 6118 (ABNT, 1978), é possível definir o valor do
máximo esforço solicitante para um determinado pilar nas condições anteriormente
descritas.
2.4 Prescrições normativas
a) Dimensões mínimas:
Segundo a NBR 6118 (ABNT, 1978), a menor dimensão dos pilares não deveria ser
inferior a 20 cm, nem a 1/25 de sua altura livre. Entretanto, esses limites poderiam ser
reduzidos, desde que se aumentasse o coeficiente de segurança nessas condições.
A NBR 6118 (ABNT, 2003), em seu novo texto, menciona que a seção transversal de um
pilar, independentemente de sua forma, não deve apresentar dimensão menor que 19 cm.
Em alguns casos especiais é permitido a consideração de dimensões entre 19 cm e 12 cm,
sendo que as ações a serem consideradas no dimensionamento, nestes casos, devem ser
multiplicadas por um coeficiente adicional γ
n
. Entretanto, não se permite pilar com seção
transversal de área menor que 360 cm
2
.
Essas recomendações têm como objetivo evitar um desempenho inaceitável e propiciar
condições de execução adequadas.
b) Área da armadura longitudinal:
As excentricidades inevitáveis e a necessidade de controlar as deformações por fluência
justificam as exigências de quantidade mínima de armadura longitudinal. Já a quantidade
Capítulo 2 - Generalidades
16
máxima possui a finalidade de garantir a facilidade de compactação do concreto e de obter
uma adequada colocação de armaduras (CEB, 1990).
A NBR 6118 (ABNT, 1978) considerava que a armadura longitudinal de um pilar simples,
com todas as barras comprimidas, deveria ter seção transversal compreendida entre 0,8% e
6% da seção do pilar, considerando inclusive o trecho de emenda por trespasse. Essa
mesma norma ainda fazia algumas ressalvas no tocante a esse tipo de armadura.
Sem um estudo específico a esse respeito, o CEB (1990) permite adotar um valor mínimo
igual a 0,8% de A
c
e um valor máximo igual a 4% de A
c
, com exceção das zonas de
emendas, onde pode chegar a 8% de A
c
. Já a NBR 6118 (ABNT, 2003) recomenda para
armadura longitudinal mínima de pilar o valor A
s,min
= (0,15 N
d
/f
y
d) ≥ 0,004xA
C
e que a
armadura máxima não exceda a 8% da seção real, sendo que nessa armadura deve-se
considerar inclusive a sobreposição de armadura nas regiões de emendas.
c) Diâmetro da armadura longitudinal
O CEB (1990) comenta que o diâmetro mínimo das barras longitudinais não será,
preferencialmente, inferior a 12 mm. Esse limite é diferenciado daquele referido pela NBR
6118 (ABNT, 2003), que, sem alterações no diâmetro mínimo colocado pela NBR 6118
(ABNT, 1978), o considera como 10 mm.
A NBR 6118 (ABNT, 2003) adota como máximo diâmetro da armadura longitudinal o
valor igual a 1/8 da menor dimensão transversal (Obs: a versão de 1978 não fazia nenhuma
consideração a respeito do diâmetro máximo da armadura longitudinal).
d) Espaçamento das armaduras longitudinais de peças comprimidas
O espaçamento mínimo entre as faces das barras longitudinais, segundo a NBR 6118
(ABNT, 1978), que manteve o estabelecido pela norma de 1978, deve ser igual ou superior
ao maior dos seguintes valores:
-20 mm;
Capítulo 2 - Generalidades
17
-diâmetro da barra;
-1,2 vezes o diâmetro máximo do agregado.
O espaçamento máximo entre os eixos das barras longitudinais é igual a 40 cm ou duas
vezes a menor dimensão da seção transversal. Esta segunda hipótese foi acrescentada pela
NBR 6118 (ABNT, 2003), que também recomenda a existência nas seções poligonais de
pelo menos uma barra em cada vértice. Para seções circulares, o número mínimo de barras
longitudinais é igual a seis.
e) Diâmetro da armadura transversal
O diâmetro da seção circular de área igual à da barra dos estribos, Φ
t
, não deve ser inferior
a 5mm nem a Φ/4, onde Φ é o diâmetro das barras da armadura longitudinal. Caso a
armadura longitudinal seja constituída por feixe, Φ representa o diâmetro equivalente do
feixe. Essa recomendação é feita tanto pelo CEB (1990), quanto pela NBR 6118 (ABNT,
2003).
f) Espaçamento dos estribos
Segundo a NBR 6118 (ABNT, 1978), o espaçamento dos estribos não deve ser maior que
qualquer um dos seguintes resultados:
-30cm;
-menor dimensão da seção;
-21 Φ
L
e 340 Φ
2
t
/Φ
L
, para aço CA-25 e CA-32;.
-12 Φ
L
e 190 Φ
2
t
,/Φ
L
, para aço CA-40, CA-50 e CA-60;.
Onde Φ
t
é o diâmetro da seção circular de área igual à da seção da barra do estribo e Φ
L
o
da barra longitudinal.
A fim de garantir o posicionamento, impedir a flambagem das barras longitudinais e
garantir a costura das emendas de barras longitudinais, a NBR 6118 (ABNT, 2003) fez
algumas modificações nas prescrições anteriores e recomenda que o espaçamento entre os
estribos seja igual ou inferior a:
Capítulo 2 - Generalidades
18
-20cm;
-menor dimensão da seção;
-24 Φ
L
para CA-25, 12 Φ
L
para CA-50.
g) Cobrimento da armadura
A NBR 6118 (ABNT, 1978) considerava que para pilares no interior de edifícios, com
concreto revestido com argamassa de espessura mínima de 1 cm, a barra da armadura
deveria ter cobrimento de concreto no mínimo igual ao seu diâmetro, mas não menor que
1,5 cm.
As alterações feitas nos cobrimentos nominais exigidos pela NBR 6118 (ABNT, 2003) são
indicadas na Tabela 2.1, em função da classe de agressividade ambiental, conforme Tabela
2.2.
Tabela 2.1 - Cobrimentos Nominais para Pilares.
Classe de agressividade
I II III IV
Cobrimento nominal (cm)
2,5 3,0 4,0 5,0
Tabela 2.2 - Classes de Agressividade Ambiental.
Classe de agressividade
ambiental
Agressividade
Risco de deterioração da
estrutura
I fraca insignificante
II moderada pequeno
III forte grande
IV muito forte elevado
Em qualquer caso, o cobrimento nominal de uma determinada barra não deve ser inferior
ao diâmetro da própria barra.
Capítulo 3 – Patologia das estruturas de concreto armado
19
CAPÍTULO 3
PATOLOGIA DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
ARMADO
3.1 Introdução
Dá-se o nome de Patologia das Estruturas ao campo da Engenharia que estuda as origens,
as causas, os sintomas, os mecanismos e as conseqüências das falhas ou defeitos das
estruturas. Helene (1992) acrescenta ainda que é o estudo de todas as partes que compõem
o diagnóstico de um problema estrutural.
Os problemas patológicos podem ser classificados como simples, cujo diagnóstico e
profilaxia são evidentes, e complexos, aqueles que exigem um maior conhecimento sobre o
assunto (SOUZA e RIPPER, 1998).
Esses problemas, apresentados por grande parte das estruturas, são decorrentes do descaso
com que a durabilidade estrutural vinha sendo tratada nos últimos anos. Desta forma, pode-
se dizer que a Patologia da Construção está intimamente ligada à qualidade da própria
construção (CÁNOVAS, 1988).
A NBR 6118 (2003) faz uma abordagem inédita referente às principais diretrizes e aos
critérios de projeto que visam a durabilidade estrutural, entre os quais menciona os
mecanismos de deterioração relativos ao concreto e à armadura que deverão ser
considerados.
Capítulo 3 – Patologia das estruturas de concreto armado
20
De acordo com Souza e Ripper (1998), a concepção de uma estrutura durável implica a
adoção de uma série de decisões e procedimentos que lhe garanta um desempenho
satisfatório, ao longo da vida útil da construção, entendendo-se como vida útil o período de
tempo durante o qual as suas características permanecem acima dos limites mínimos
especificados.
A durabilidade do concreto é controlada quase que exclusivamente pela especificação de
certas características de sua composição, propriedades e características dos seus
constituintes, lançamento e compactação, cura e, às vezes, por sua resistência à compressão
(KROPP et al., 1995).
As principais características do concreto, entre as quais está a durabilidade, podem ser
prejudicadas em função dos defeitos apresentados por algum de seus componentes. Assim,
é de fundamental importância a existência de rigorosos controles de qualidade no processo
de aquisição e seleção desses componentes, para que suas características possam
corresponder àquelas prescritas nas normas técnicas.
Essas características também estão relacionadas com a homogeneidade e a compactação,
que são dependentes da qualidade da dosagem do concreto e da tecnologia empregada em
sua fabricação e manejo. São dois os fatores mais importantes que vão influir na dosagem e
tecnologia do concreto: um é a relação agregado/cimento e o outro a relação água/cimento
(CÁNOVAS, 1988).
Será a quantidade de água no concreto e a sua relação com a quantidade de ligante que irá
reger determinadas características como densidade, porosidade, compacidade,
permeabilidade, capilaridade, fissuração, além de sua resistência mecânica, que são os
principais indicadores de qualidade do material (SOUZA e RIPPER, 1998).
A agressividade ambiental (física, química ou biológica) também exerce forte influência
sobre o concreto armado, podendo interferir significativamente em sua durabilidade,
quando não são consideradas no projeto ou na execução.
Capítulo 3 – Patologia das estruturas de concreto armado
21
Desta forma, é imprescindível conhecer e entender todas as partes de um problema
patológico para que se possa determinar as reais condições da estrutura deteriorada, de
forma a avaliar as anomalias existentes, suas causas, conseqüências e providências a serem
tomadas, e os métodos de tratamentos adequados, ou para que se possa, a partir desses
conhecimentos, projetar e executar estruturas de concreto armado mais duráveis, evitando
assim tais defeitos.
3.2 Sintomas
Segundo Helene (1992), a maioria dos problemas patológicos apresenta manifestação
externa característica, a partir da qual se pode deduzir qual a natureza, a origem, a causa e
os mecanismos dos fenômenos envolvidos.
Os sintomas ou manifestações patológicas mais comuns nas estruturas de concreto armado
são as fissuras, as manchas superficiais, a corrosão de armaduras e os ninhos de
concretagem (Figura 3.1).
Figura 3.1- Distribuição relativa da incidência de manifestações patológicas em estruturas de
concreto aparente
(HELENE e FIGUEIREDO, 2003).
As fissuras são manifestações patológicas características das estruturas de concreto
armado, devido à baixa resistência do concreto à tração. Seu estudo é importante por dois
motivos principais:
Capítulo 3 – Patologia das estruturas de concreto armado
22
1. influência direta ou indireta sobre a durabilidade da construção;
2. efeitos psicológicos que causam sobre as pessoas (COSENZA, 1998).
As causas da fissuração são sempre variadas e nem sempre é fácil identificá-las.
Entretanto, sabe-se que as mesmas causas produzem idênticos tipos de fissuras, de maneira
que, conhecendo-se uma causa, é possível prever o quadro de fissuras que aparecerá,
identificar o fenômeno e determinar suas conseqüências.
Desta forma, diante das manifestações patológicas de determinada estrutura, cabe ao
engenheiro especialista a análise detalhada dos fenômenos atuantes, a fim de identificar
suas causas e, além de um diagnóstico preciso, deve-se também indicar e executar uma
alternativa de correção que garanta à estrutura no mínimo a resistência mecânica e a vida
útil de projeto.
3.3 Causas
Ao se analisar uma estrutura de concreto armado deteriorada é indispensável identificar as
causas e origens da deterioração para que se possa proceder aos reparos necessários e
garantir que a estrutura não volte a se deteriorar após seu reparo.
Segundo Souza e Ripper (1998), o estudo das causas responsáveis pelas diversas
patologias presentes nas estruturas de concreto é bastante complexo e está em constante
evolução. Entretanto, duas classificações foram por eles apresentadas: causas intrínsecas e
causas extrínsecas.
3.3.1 Causas intrínsecas
São aquelas inerentes às próprias estruturas, ou seja, todas aquelas que têm sua origem nos
materiais e peças estruturais durante a fase de execução e/ou de utilização das obras, por
falhas humanas, por questões próprias ao material concreto e por ações externas (Tabela
3.1).
Capítulo 3 – Patologia das estruturas de concreto armado
23
Tabela 3.1 - Causas intrínsecas aos processos de deterioração das estruturas de concreto (adaptado
de SOUZA E RIPPER, 1998).
Transporte
Lançamento
Juntas de concretagem
Adensamento
Deficiências
de concretagem
Cura
Inadequação de Escoramentos e Fôrmas
Má interpretação dos projetos
Insuficiência de armaduras
Mau posicionamento das armaduras
Cobrimento de concreto insuficiente
Dobramento inadequado das barras
Deficiências nas ancoragens
Deficiências nas emendas
Deficiência
nas Armaduras
Má utilização de anticorrosivos
Fck inferior ao especificado
Aço diferente do especificado
Solo com características diferentes
Utilização de agregados reativos
Utilização inadequada de aditivos
Utilização Incorreta Dos
Materiais De Construção
Dosagem inadequada do concreto
Falhas
Humanas
Durante a
Construção
Inexistência de Controle de Qualidade
Falhas Humanas Durante a Utilização (ausência de manutenção)
Causas Próprias `a Estrutura Porosa do Concreto
Reações internas ao concreto
Expansibilidade de certos constituintes do
cimento
Presença de cloretos
Presença de ácidos e sais
Presença de anidrido carbônico
Presença da água
Causas Químicas
Elevação da temperatura interna do concreto
Variação de temperatura
Insolação
Vento
Causas Físicas
Água
CAUSAS INTRÍNSECAS
Causas
Naturais
Causas Biológicas
Capítulo 3 – Patologia das estruturas de concreto armado
24
3.3.2 Causas extrínsecas
São as causas que não dependem da composição interna do concreto ou de falhas inerentes
ao processo de execução, podendo ser consideradas como externas ao corpo estrutural, ou
seja, fatores que atacam a estrutura “de fora para dentro”, conforme se observa na Tabela
3.2.
Tabela 3.2 - Causas extrínsecas aos processos de deterioração das estruturas de concreto armado
(adaptado de SOUZA e RIPPER, 1998).
Modelização Inadequada da Estrutura
Má Avaliação das Cargas
Detalhamento Errado ou Insuficiente
Inadequação ao Ambiente
Incorreção na Interação Solo-Estrutura
Falhas Humanas Durante o
Projeto
Incorreção na Consideração de Juntas de
Dilatação
Alterações Estruturais
Sobrecargas Exageradas
Falhas Humanas Durante a
Utilização
Alteração das Condições do Terreno de
Fundação
Choques de Veículos
Recalque de Fundações
Ações Mecânicas
Acidentes (Ações Imprevisíveis)
Variação de Temperatura
Insolação
Ações Físicas
Atuação da Água
Ações Químicas
CAUSAS EXTRÍNSECAS
Ações Biológicas
3.4 Mecanismos básicos de degradação do concreto e do aço
Mehta e Monteiro (1994) consideram que os mecanismos físicos responsáveis pela
degradação do concreto armado incluem a abrasão, erosão e cavitação, a cristalização de
sais nos poros, os devidos aos extremos de temperatura, tais como congelamento e fogo. Já
Capítulo 3 – Patologia das estruturas de concreto armado
25
os químicos incluem a lixiviação da pasta de cimento por soluções ácidas ou por água pura,
e reações expansivas envolvendo ataque por sulfato, reações álcali-agregados e corrosão de
armaduras no concreto.
De acordo com a NBR 6118 (ABNT, 2003), deverão ser considerados, ao menos, os
mecanismos de envelhecimento e deterioração da estrutura de concreto, relacionados na
Tabela 3.3. Deverão também ser considerados todos aqueles mecanismos ligados às ações
mecânicas, movimentações de origem térmica, impactos, ações cíclicas, retração, fluência
e relaxação.
Tabela 3.3 - Principais mecanismos de envelhecimento e deterioração das estruturas de concreto
armado
(adaptado de REIS, 2001).
PRINCIPAIS MECANISMOS DE ENVELHECIMENTO E DETERIORAÇÃO
DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
MECANISMOS AGENTES AÇÃO SINTOMATOLOGIA
1. Lixiviação
Águas puras,
carbônicas,
agressivas e
ácidas.
Carrear compostos
hidratados da pasta de
cimento.
- Superfície arenosa ou com agregados
expostos sem a pasta superficial;
- Eflorescência de carbonato;
- Elevada retenção de fuligem/ fungos.
2. Expansão
Águas e solos
contaminados
por sulfatos
Reações expansivas e
deletérias com a pasta
de cimento hidratado.
- Superfície com fissuras aleatórias e
esfoliação;
- Redução da dureza e do pH.
3. Expansão
Agregados
reativos
Reações entre os álcalis
do cimento e certos
agregados reativos.
- Expansão geral da massa do concreto;
- Fissuras superficiais e profundas.
4.Reações
deletérias
Certos agregados
Transformações de
produtos ferruginosos
presentes nos agregado.
- Manchas cavidades e protuberância na
superfície do concreto.
5. Despassivação
da armadura
Gás carbônico da
atmosfera
Penetração por difusão
e reação com os
hidróxidos alcalinos dos
poros do concreto,
reduzindo o pH dessa
solução.
-Em casos mais acentuados, apresenta
manchas, fissuras, destacamentos do
concreto, perda da seção resistente e da
aderência.
Obs: Requer ensaios específicos;
6. Despassivação
da armadura
Cloretos
Penetração por difusão,
impregnação ou
absorção capilar,
despassivando a
superfície do aço.
- Ao atingir a armadura apresenta os
mesmos sinais do item 5.
Obs: Requer ensaios específicos.
Capítulo 3 – Patologia das estruturas de concreto armado
26
3.4.1 Lixiviação do concreto
A lixiviação é um fenômeno causado pela ação de águas puras e águas moles, que são
geralmente pobres em sais. Estas águas, quando entram em contato com a pasta de cimento
Portland, tendem a hidrolisar ou dissolver os produtos que contêm cálcio (MEHTA e
MONTEIRO, 1994).
Ela ocorre quando há água corrente ou infiltração sob pressão, que pode carrear o
hidróxido de cálcio (Ca(OH)
2
) até a superfície de concreto, deixando os outros
constituintes do cimento sujeitos à decomposição química. Esse processo deixa para trás
géis de sílica e alumina com baixa ou nenhuma resistência, além da diminuição do
potencial hidrogeniônico (pH) do concreto.
Segundo Sobral apud Tinôco (2001), para que ocorra um dano considerável é
imprescindível que o ataque se manifeste durante um longo período de tempo. Desta
forma, na prática, tal ataque não é tão comum, e ocorre somente com águas praticamente
puras, como as destiladas, as provenientes de chuva, as da condensação de vapores, as
resultantes do degelo, etc.
Quando entra em contato com o ar na superfície do concreto, o hidróxido de cálcio
transforma-se em carbonato de cálcio, em um processo conhecido por carbonatação,
representado pela Equação (3.1).
interno lixiviado para o exterior
Ca(OH)
2
+ CO
2
→
CaCO
3
+ H
2
O ( 3.1 )
O produto dessa reação pode depositar-se na superfície externa do concreto, causando uma
desagradável aparência. Surgem como resultado da lixiviação as formações do tipo
estalactites e estalagmites. Este fenômeno também pode ser denominado de eflorescência
(MEHTA e MONTEIRO, 1994).
Capítulo 3 – Patologia das estruturas de concreto armado
27
3.4.2 Ataque por sulfatos
Os sulfatos, segundo Biczók apud Tinôco (2001), estão presentes em ácidos ou sais que
contenham o ânion sulfato SO
4
-2
, provenientes de águas residuais industriais, diluídos sob a
forma de ácido sulfúrico, de águas de subsolo ou de água do mar. Desta forma, são
considerados responsáveis pela maioria dos processos de destruição de argamassas e
concretos, causados pela formação de sais, sendo normalmente precedidos de lixiviação.
Este ataque é considerado o mais freqüente e perigoso dentre todos os ataques químicos.
De acordo com Biczók apud Tinôco (2001), a corrosão por sulfatos é devida, em sua
grande parte, à quantidade do aluminato tricálcico (C
3
A) que reage com a gipsita, formada
pelo íon sulfato e o Ca(OH)
2
, ou presente na água sulfatada original, formando a etringita,
que cristaliza, absorvendo 31 moléculas de água e gerando fortes pressões internas.
Apesar de haver uma concordância geral a respeito da associação entre as expansões no
concreto relacionadas ao sulfato e a etringita, os mecanismos pelos quais a formação da
etringita causa expansão ainda geram controvérsia (MEHTA e MONTEIRO, 1994).
Sabe-se que o ataque por sulfato pode-se manifestar na forma de expansão do concreto ou
na perda progressiva de resistência e massa, dependendo da concentração e fonte dos íons
sulfatos na água de contato e da composição da pasta de cimento no concreto.
Souza e Ripper (1998) mencionam que a ação de águas sulfatadas pode ser responsável,
após algum tempo, pela total desagregação do concreto. Os principais sulfatos, como os de
magnésio, potássio, cálcio, sódio e amônio, são encontrados em águas subterrâneas, em
águas do mar e, em alguns casos, em águas poluídas com dejetos industriais. Quando são
transportados para o interior do concreto, eles dão origem à formação de um sal, conhecido
por sal de Candlot, e levam à desagregação do concreto.
O concreto que sofre ataque por sulfatos irá apresentar, de acordo com Helene (1997),
fissuras aleatórias na superfície, esfoliação e redução significativa da dureza e resistência
superficial, com a conseqüente redução do pH do extrato aquoso dos poros superficiais.
Capítulo 3 – Patologia das estruturas de concreto armado
28
Alguns tipos de cimento, em especial aqueles com baixo teor de C
3
A podem aumentar a
resistência ao ataque de sulfatos. Outros fatores como a substituição do cimento Portland
por cinza volante, sílica ativa e escória de alto forno granulada, pelo fato da reação
pozolânica consumir uma parte do hidróxido de cálcio, formando uma quantidade menor
de H
2
S, também aumentam a resistência ao ataque de sulfatos (REIS, 2001).
As melhores medidas preventivas contra o ataque de sulfatos são: a baixa permeabilidade,
conseguida pelo alto consumo de cimento, baixa relação água/cimento (a/c), compactação
adequada e cura apropriada.
3.4.3 Reação álcali-agregado
A reação álcali-agregado ou álcali-sílica é, segundo a Britsh Standards Institution (BS
4027, 1980), decorrente da interação entre a sílica reativa, presente em certos agregados, e
a solução alcalina, resultante da hidratação de cimentos com taxa de álcalis superior a
0,6%. Essa reação produz um gel que, quando na presença de água, expande em volume,
provocando fissuração e desintegração do concreto.
Paulon apud Tinôco (2001) menciona que, atualmente, são conhecidos três tipos de reações
que envolvem os álcalis do cimento e agregados: a reação álcali-sílica, a reação álcali-
silicato e, por fim a reação álcali-carbonato, a qual ocorre entre os álcalis e o agregado de
calcário dolomítico, sendo bastante distinta das duas primeiras.
De acordo com Fan e Hanson (1998), evitar o uso de agregados reativos, limitar o
conteúdo de álcalis no cimento e incorporar o uso de pozolanas ou outras misturas
apropriadas, constituem métodos para prevenir ou minimizar a deterioração pela reação
álcali-agregado. Mehta e Monteiro (1994) acrescentam que o controle da expansão também
pode ser feito lavando agregados contaminados e controlando o acesso de água ao
concreto.
Capítulo 3 – Patologia das estruturas de concreto armado
29
3.4.4 Deterioração pelos ciclos de gelo e degelo.
A ação do congelamento pode causar a fissuração e o conseqüente desplacamento do
concreto, devido à expansão da água contida nos poros capilares da pasta de cimento. A
ruptura do concreto ocorrerá quando a pressão de expansão exceder a resistência à tração
do concreto.
Uma maneira efetiva de reduzir o risco de danos ao concreto pela ação do congelamento é
a incorporação de ar na mistura do concreto através de aditivos.
Emmons (1994) menciona que a deterioração provocada pela ação do gelo-degelo ocorre
principalmente em superfícies horizontais que são expostas à água, ou em superfícies
verticais localizadas no nível d’água em porções de estruturas submersas.
3.4.5 Corrosão da armadura no concreto
De acordo com Gentil (1996), o termo corrosão pode ser definido como a deterioração de
um material, normalmente metálico, por ação química ou eletroquímica do meio ambiente,
aliada ou não a esforços mecânicos.
A corrosão do aço no concreto, que ocorre principalmente em ambiente marinho, em
atmosferas salinas, ou em lugares muito úmidos e com atmosferas contaminadas, possui
dois inconvenientes importantes: produzir desagregações no concreto e diminuir a seção
das barras.
Segundo Cánovas (1988), a corrosão pode ser considerada sob dois aspectos:
a) Corrosão química - o metal reage com o meio de forma homogênea, em toda a sua
superfície, sem reações de oxidação-redução, não havendo, portanto, geração de corrente
elétrica. É o processo menos importante para o concreto armado.
Capítulo 3 – Patologia das estruturas de concreto armado
30
b) Corrosão eletroquímica - a passividade da armadura garantida pelo caráter básico do
concreto (pH acima de 12), proveniente de seus produtos de hidratação, em especial do
hidróxido de cálcio, pode desaparecer em pontos localizados ou de forma generalizada.
Esta é considerada a principal causa de deterioração das armaduras no concreto.
A Figura 3.2 representa uma célula de corrosão eletroquímica, que pode explicar
graficamente o fenômeno.
Figura 3.2- Célula de corrosão eletroquímica no concreto armado (HELENE e FIGUEIREDO,
2003).
A corrosão eletroquímica consiste numa reação química, que envolve a transferência de
elétrons e íons em meio aquoso. Durante a sua ocorrência há uma reação de oxidação na
região anódica, de onde os elétrons liberados migram através do condutor elétrico até a
região de caráter catódico, onde reagem com alguma substância presente no eletrólito de
forma a produzir uma reação de redução.
O concreto pode proteger a armadura da corrosão pelo fato de constituir uma barreira
física, o cobrimento, que impede ou retarda a chegada dos agentes agressivos, quando bem
executado, e uma barreira química, formada por óxidos, a partir de reações superficiais da
armadura com os compostos alcalinos do concreto.
Capítulo 3 – Patologia das estruturas de concreto armado
31
Pelo diagrama de Pourbaix, mostrado na Figura 3.3, observa-se as zonas que limitam os
diversos estados em que o aço pode se encontrar em função do pH e do potencial para o
sistema Fe – H
2
O a 25ºC: regiões de corrosão, passivação e imunidade da armadura. Desta
forma, na região definida como de passividade, supõe-se que a armadura se reveste de uma
capa de óxidos, transparente, imperceptível e que atua como barreira impedindo a oxidação
posterior.
Figura 3.3- Diagrama simplificado de Pourbaix para o Fe a 25º C (POURBAIX, 1976).
Para que a corrosão ocorra é indispensável que, após a despassivação da armadura, haja
oxigênio (ar), um eletrólito (ambiente úmido ou água) e o estabelecimento de uma célula
de corrosão eletroquímica, formada a partir de heterogeneidade da estrutura (diferença de
potencial).
Essa diferença de potencial necessária ao desencadeamento da célula de corrosão pode,
segundo Helene (1993), ser produzida por diferenças de aeração (acesso de oxigênio), da
concentração salina, da tensão e da temperatura, por correntes externas à estrutura, ou
ainda ser resultante da conexão elétrica e eletrolítica de metais de diferente
eletronegatividade.
O teor de umidade é o fator que mais influi na velocidade de corrosão. Se os poros estão
saturados de umidade, em função da umidade relativa (UR) do ambiente, o oxigênio terá
Capítulo 3 – Patologia das estruturas de concreto armado
32
primeiro que se dissolver na água para atingir a armadura, o que torna a velocidade de
corrosão muito baixa (Figura 3.4 C). Quando os poros possuem baixa umidade, a corrosão
fica muito dificultada devido à alta resistividade do concreto (Figura 3.4 A). Já no caso de
concreto com altos teores de umidade, porém sem poros saturados, têm-se as máximas
velocidades de corrosão, como é mostrado na Figura 3.4 B (ANDRADE, 1992).
Figura 3.4 - Teor de umidade dos poros do concreto em função da umidade do ambiente
(ANDRADE, 1992).
A corrosão de metais pode ser classificada em função da extensão da área atacada em:
corrosão generalizada ou uniforme, corrosão puntiforme ou por pites e corrosão sob tensão
fraturante, conforme ilustrado na Figura 3.5. A corrosão generalizada se processa em toda
a extensão da superfície metálica devido principalmente a uma redução da alcalinidade
(diminuição do pH) do concreto, ocorrendo perda uniforme da espessura. A corrosão por
pites ocorre em pontos ou em pequenas áreas na superfície do metal, produzindo
cavidades, denominadas pites, com formato angular e profundidade normalmente menor
que seu diâmetro (GENTIL, 1996). Andrade (1992) menciona que a corrosão sob tensão se
caracteriza pela ocorrência em aços submetidos a altas tensões em cuja superfície é gerada
uma microfissura que se progride rapidamente provocando a ruptura brusca deste metal,
mesmo sua superfície não apresentando sinais de ataque. De acordo com Helene (1986), a
corrosão sob tensão é mais freqüente em fios e cordoalhas para concreto protendido que
em barras no concreto armado.
Capítulo 3 – Patologia das estruturas de concreto armado
33
Figura 3.5 - Tipos de corrosão e fatores que os provocam (ANDRADE, 1992).
As duas causas responsáveis pela despassivação da armadura são:
a) Carbonatação
A carbonatação do concreto consiste na reação do dióxido de carbono (CO
2
), presente no
ambiente com os componentes alcalinos da pasta de cimento hidratada através de um
mecanismo de difusão, na presença de umidade, formando basicamente carbonatos e água.
Esse fenômeno, que ocorre de forma generalizada, implica na diminuição do pH da
solução, reduzindo-o a valores inferiores a 9.
A principal reação que ocorre neste processo é mostrada, simplificadamente, na Equação
(3.2).
H
2
O
Ca(OH)
2
+ CO
2
→ CaCO
3
+ H
2
O ( 3.2 )
Segundo Verbeck apud Cánovas (1988), a carbonatação máxima ocorre a uma umidade
relativa do ar de 60%, enquanto, num ambiente saturado ou seco, tem-se uma carbonatação
de apenas 20% do máximo anterior, conforme mostrado na Figura 3.6.
Capítulo 3 – Patologia das estruturas de concreto armado
34
Figura 3.6- Carbonatação do concreto em função da umidade (VERBECK apud CÁNOVAS,
1988).
A velocidade de carbonatação também é influenciada pela concentração de CO
2
, ou seja, a
carbonatação será maior na medida em que o ambiente possui uma maior concentração de
CO
2
.
A identificação da frente carbonatada pode ser feita através de indicadores químicos como
a fenolftaleína, os quais separam, através das mudanças de coloração, zonas de diferentes
valores de pH (RILEM, 1988).
b) Ação de íons cloretos
O íon cloreto é, de forma consensual, o mais citado na literatura científica e considerado o
principal agente causador da corrosão em armaduras, e o que provoca os danos mais
severos nas estruturas de concreto armado.
Esse íon tem a capacidade de destruir de forma puntual a capa passivante, provocando uma
corrosão conhecida como pite, que apresenta uma velocidade de corrosão 5 vezes maior
que aquela iniciada em concretos carbonatados (TUUTTI, apud DA SILVA, 1998). Os
pites são crateras que constituem o ânodo da reação e progridem em profundidade,
podendo chegar a produzir a ruptura puntual das barras (ANDRADE, 1992).
Capítulo 3 – Patologia das estruturas de concreto armado
35
De acordo com Helene (1993), os cloretos podem estar presentes nas estruturas de concreto
por meio de dois processos:
-incorporados à massa de concreto por meio do uso de aditivos, principalmente os
aceleradores de endurecimento, que em sua grande maioria contém cloreto de cálcio,
CaCL
2
, e/ou por meio de agregados contaminados em águas salobras ou excessivamente
cloradas, em destaque aos de regiões litorâneas. Também podem ser adicionados ao
concreto através do uso de cimento de alta resistência inicial, que contém cloretos em sua
composição;
-provenientes do contato do concreto com o meio externo (água de mar, atmosferas
marinhas, lavagem de fachadas e pisos com ácido muriático, atmosferas marinhas e
industriais), através de sua rede de poros.
Parte dos cloretos presentes no momento de amassamento combina-se com as fases
alumino-ferríticas formando principalmente os cloroaluminatos, que ficam incorporadas às
fases sólidas do cimento hidratado. Somente são perigosos os cloretos que ficam
dissolvidos na fase aquosa dos poros (ANDRADE, 1992).
Com relação ao limite de cloretos que define o início do processo de corrosão, ainda não se
chegou a nenhum consenso (ANDRADE e GONZÁLEZ apud TINÔCO, 2001). Um valor
médio geralmente aceito é o de 0,4% em relação à massa de cimento ou 0,05 a 0,1 % em
relação à massa de concreto. As normas referem-se sempre ao limite de cloretos totais,
uma vez que os combinados podem voltar à dissolução por efeito de processos de
carbonatação (ANDRADE, 1992).
Na presença de grandes quantidades de cloretos, o concreto tende a conservar mais
umidade, aumentando o risco de corrosão pela diminuição da resistividade elétrica do
concreto. São fontes comuns de cloretos os aditivos, os agregados contaminados por sais,
águas de amassamento contaminadas e a penetração de soluções com sais degelantes,
salmouras industriais, maresias ou névoas de ambiente marinho ou água do mar.
Capítulo 3 – Patologia das estruturas de concreto armado
36
3.5 Origens das patologias do concreto armado
O processo de construção civil pode, segundo Helene (1992), ser dividido em cinco etapas:
planejamento, projeto, fabricação de materiais e componentes fora do canteiro, execução e
uso, sendo que certos problemas só se manifestam nessa última etapa, pelo fato de
abranger um período mais extenso.
A correta identificação da etapa na qual se iniciou o fenômeno patológico permite, além de
identificar, para fins judiciais, o responsável pela falha, adotar a técnica de correção mais
adequada.
De acordo com Souza e Ripper (1998), vários pesquisadores têm procurado relacionar,
percentualmente, as causas dos problemas patológicos às diversas etapas do processo
construtivo (Tabela 3.4). As conclusões às vezes são conflitantes, devido ao fato dos
estudos terem sido realizados em diferentes continentes e da existência, em certos casos, de
diversas causas que pode ter dificultado a definição da preponderante.
Tabela 3.4- Análise percentual das causas de problemas patológicos em estruturas de
concreto (adaptado de SOUZA e RIPPER, 1998).
CAUSAS DOS PROBLEMAS PATOLÓGICOS EM
ESTRUTURAS DE CONCRETO
FONTE DE PESQUISA
Concepção e
Projeto
Materiais Execução
Utilização e
Outras
Edward Grunau
Paulo Helene (1992)
44 18 28 10
D. E. Allen (Canadá)
(1979)
55
⇐ 49 ⇒
C.S.T.C. (Bélgica)
Verçoza (1991)
46 15 22 17
C.E.B. Boletim 157 (1982) 50
⇐ 40 ⇒
Fundação Armado Álvares Penteado
Verçoza (1991)
18 6 52 24
B.R.E.A.S.
(Reino Unido) (1972)
58 12 35 11
Bureau Securitas
(1972)
⇐ 88 ⇒
12
E.N.R. (U.S.A)
(1968-1978)
9 6 75 10
S.I.A. (Suíça) (1979) 46 44 10
Dov Kaminetzky (1991) 51
⇐40 ⇒
16
Jean Blévot (França) (1974) 35 65
L.E.M.I.T. (Venezuela)
(1965-1975)
19 5 57 19
Capítulo 3 – Patologia das estruturas de concreto armado
37
3.6 Diagnóstico
Para Johnson apud Vanderlei (1996), “diagnosticar as causas da deterioração de uma
estrutura de concreto consiste essencialmente em proceder por eliminação até chegar a uma
conclusão”. Entretanto, após propor uma marcha a seguir para formular um diagnóstico,
acrescenta que nem sempre procedendo desta forma se chegará a alguma conclusão,
devido à limitação de nossos conhecimentos atuais, porém mais comumente devido a uma
falta de dados, principalmente no que se refere aos antecedentes da obra.
O diagnóstico de determinadas manifestações patológicas para o técnico experiente pode
ser feito através de uma simples inspeção. Porém, mediante a complexidade do problema,
será essencial verificar o projeto, investigar as cargas que atuam sobre a estrutura, além da
análise minuciosa de como a obra foi executada (CÁNOVAS, 1998).
A Figura 3.7 apresenta uma metodologia genérica, sugerida por Souza e Ripper (1998),
para a inspeção de estruturas convencionais, dividida em três etapas básicas: levantamento
dos dados, análise e diagnóstico.
A etapa do levantamento dos dados, além de caracterizar a necessidade ou não de adoção
de medidas especiais, fornece subsídios para que a análise possa ser feita corretamente. A
segunda etapa conduz o analista a um perfeito entendimento do comportamento estrutural e
de como surgiram e se desenvolveram as manifestações patológicas. Na última etapa faz-se
o diagnóstico, que somente é realizado após a conclusão das duas primeiras etapas, e que,
dependente de uma série de fatores (econômicos, técnicos, de segurança e de conforto),
poderá levar a diversas conclusões, inclusive a de demolição estrutural.
Capítulo 3 – Patologia das estruturas de concreto armado
38
Figura 3.7- Fluxograma genérico para a diagnose de uma estrutura convencional (SOUZA e RIPPER,
1998).
Capítulo 4 – Recuperação estrutural
39
CAPÍTULO 4
RECUPERAÇÃO ESTRUTURAL
4.1 Introdução
A elaboração de projetos cada vez mais arrojados, unida ao avanço tecnológico e à
dinâmica vivenciada pelas construções, sem a devida preocupação com um controle da
qualidade dos serviços e dos materiais empregados, está levando as estruturas, tidas como
recentes, a necessitarem de um processo de recuperação estrutural. A recuperação ou
reparo estrutural tem como finalidade a reconstituição das características geométricas, de
resistência e desempenho originais de uma estrutura de concreto.
O reparo com caráter estrutural tem como principal objetivo a recuperação da capacidade
portante de um elemento, ao passo que o não estrutural tem sua finalidade voltada para
melhoramento da estética, redução da permeabilidade, proteção da armação ou aumento da
resistência à abrasão (CUSSON e MAILVAGANAM, 1996).
Souza e Ripper (1998) comentam que, de acordo com a profundidade, com o grau de
deterioração e conseqüentemente com a finalidade almejada, os serviços de recuperação
são classificados em reparos rasos (profundidade inferior a 2 cm), semiprofundos
(profundidade entre 2 e 5 cm) e profundos (profundidade acima de 5 cm), sendo que os
considerados rasos também são classificados de acordo com a área a ser reconstituída em
pequenas (até 15 m
2
) ou grandes áreas (maior que 15 m
2
).
Capítulo 4 – Recuperação estrutural
40
Assim, os reparos mais profundos são geralmente executados onde a deterioração da
estrutura é mais intensa. Dependendo da extensão da peça afetada e de sua capacidade
resistente residual, poderá haver necessidade de escoramento do elemento durante o
processo de recuperação.
O sucesso do reparo estrutural depende de uma série de fatores: da eliminação da causa
patológica, de um projeto bem elaborado, da seleção dos materiais adequados, dos
procedimentos corretos de preparo e limpeza da área deteriorada e da aplicação dos
materiais escolhidos.
Clímaco et al. (1997) comentam que a complexidade do setor de reparos se deve à
necessidade de se obter a avaliação precisa das condições da estrutura, exigindo altos
conhecimentos e condições operacionais, que envolvem o uso de técnicas e materiais
especializados para o desenvolvimento do projeto de reparo.
A Figura 4.1 ilustra esquematicamente a anatomia de um reparo.
Figura 4.1 - Anatomia de um reparo de concreto (adaptado de EMMONS e VAYSBURD, 1996).
Capítulo 4 – Recuperação estrutural
41
Neste capítulo serão abordados, de forma sucinta, o desempenho, as técnicas e os materiais
identificados na literatura consultada para recuperação de estruturas de concreto, com
vistas a permitir a correta utilização mediante o diagnóstico prévio. Considera-se que os
reparos aqui abordados são adequados para a maioria das patologias geradas pelos
mecanismos descritos no item 3.4, com exceção das reações expansivas.
4.2 Desempenho do reparo
Em vários países do mundo, a performance das estruturas de concreto recuperadas está
sendo motivo de grande preocupação, pois as mesmas estão apresentando precocemente
problemas relacionados à sua durabilidade. Como os custos são geralmente altos e os
serviços envolvidos considerados trabalhosos, torna-se imprescindível que a recuperação
estrutural atenda aos quesitos de durabilidade e qualidade desejados.
O reparo estrutural é uma técnica cada vez mais comum e a sua durabilidade é de
fundamental importância, pois quando mal executado pode acarretar danos maiores que
aqueles detectados na estrutura antes de sua intervenção. Apesar do número insuficiente de
publicações relacionadas a esse assunto, observa-se seu crescimento devido à importância
técnica e econômica de seus serviços.
Segundo Emmons e Vaysburd (1996), o reparo pode ser considerado, conforme
apresentado pela Figura 4.2, formado por três fases: o material de reparo, o concreto
existente, e a interface entre eles, sendo que o desempenho do sistema de reparo é
governado pelas propriedades destas três fases.
Figura 4.2 - Fases de um reparo (adaptado de EMMONS e VAYSBURD, 1996).
Capítulo 4 – Recuperação estrutural
42
Emmons e Vaysburd (1996) comentam que a compatibilidade em um sistema de reparo
pode ser considerada como o equilíbrio das propriedades físicas, químicas, eletroquímicas,
e dimensionais entre o material de reparo e o concreto existente. A consideração dessa
compatibilidade é fundamental para se obter um reparo durável, que seja capaz de garantir
à estrutura reparada resistência às tensões que lhe são impostas, inclusive aquelas
provocadas por cargas externas.
A compatibilidade dimensional é a propriedade de maior importância no que diz respeito à
capacidade de cargas e durabilidade do reparo estrutural. Sua ausência pode contribuir para
a ocorrência de falhas na transferência de cargas entre o concreto existente e o novo
material de reparo (EMMONS et al, 1993). As propriedades dos materiais que mais
influenciam essa compatibilidade são a retração, a expansão térmica, o módulo de
elasticidade e a fluência. Diversos autores consideram que a compatibilidade entre o
módulo de elasticidade do concreto e do material de reparo seja uma das exigências básicas
para se obter um melhor desempenho do reparo estrutural.
Emmons e Vaysburd apud Oliveira (2001) comentam que em reparos de pilares
submetidos à compressão, onde a carga de serviço é aplicada paralelamente à interface de
reparo, módulos de elasticidade diferentes podem ocasionar a transferência de carga para o
material cujo módulo de elasticidade seja maior. Se a resistência do material for menor que
a carga transferida, aquele poderá fraturar e danificar a estrutura. Por isso é importante o
uso de materiais com módulos de elasticidade compatíveis. Este comentário também foi
feito por Cusson e Mailvaganan (1996).
Pelo resultado do trabalho realizado por Mangat e O’Flaherty (2000), onde foram testados
alguns materiais de reparo com diferentes relações entre seus módulos e o do concreto,
pôde-se verificar que o reparo realizado com aquele de maior módulo de elasticidade
quando comparado ao do substrato (peças de concreto em compressão) se mostrou com
uma eficiente interação estrutural.
Decter et al. (1997) analisaram a compatibilidade entre concretos e argamassas de reparo,
com implicações na durabilidade dos reparos, e concluíram que as falhas que ocorrem na
Capítulo 4 – Recuperação estrutural
43
interface de reparo são devidas principalmente à incompatibilidade entre o material de
reparo e o concreto ou à alta retração do material. Acrescentam, também, que os concretos
que necessitam de reparos possuem uma baixa qualidade, e a utilização de argamassas de
reparos de alta resistência pode proporcionar maiores problemas. A utilização de
argamassas de baixa resistência e menor módulo de elasticidade seria indicada neste caso.
Entretanto, Cosenza (1998) conclui em seu trabalho que a recuperação de pilares em
estruturas executadas com concreto de baixa resistência pode ser realizada, com relativa
vantagem, substituindo-se o concreto deteriorado por um concreto de média ou alta
resistência, obtendo-se desta forma um desempenho próximo ao da estrutura original. Esta
verificação foi feita na análise da eficiência dos pilares recuperados ao comparar o
desempenho relativo dos pilares moldados com concreto de média e alta resistência frente
aos de baixa resistência.
Emmons et al (1993) comentam que a capacidade de carga de uma material de reparo pode
ser afetada quando sua retração faz com que o espaço a ele destinado não seja totalmente
preenchido, conforme mostra a Figura 4.3. Assim, há um grande acumulo de tensões, que
deveriam ser redistribuídas ao reparo, nas regiões do concreto próximas ao reparo.
Figura 4.3 – Efeito da retração no reparo estrutural (adaptado de EMMONS, 1994).
Capítulo 4 – Recuperação estrutural
44
Caso a tensão de compressão atuante na seção transversal remanescente do concreto
existente seja aceitável, não é necessária a distribuição de cargas para o reparo, como é
mostrado na Figura 4.4 (a) Entretanto, se essa seção ficar sobrecarregada, haverá a
necessidade da redistribuição dessas ao reparo, que possuirá caráter estrutural, de acordo
com a Figura 4.4 (b).
Figura 4.4 – Distribuição de tensões no reparo (adaptado de EMMONS, 1994).
Segundo Emmons (1994), para que ocorra a redistribuição de cargas em uma estrutura
reparada, de modo semelhante à distribuição original na peça, seria recomendável que
fosse feito um alívio, durante a execução de reparo, de todo o carregamento atuante.
Somente após a cura e alcance da resistência especificada do material de reparo, seriam
permitidas cargas atuando na estrutura. Entretanto, por dificuldades de descarregamento, a
execução de reparo estrutural é normalmente realizada com alívio na maior parcela de
carga possível, referente à eliminação das sobrecargas e à utilização de escoramentos.
Para preservar o caráter monolítico de uma estrutura a ser reparada é fundamental que a
interface entre o concreto existente e o material de reparo transmita as tensões decorrentes
das cargas atuantes sobre a estrutura. No caso de pilares sujeitos à ação de uma compressão
Capítulo 4 – Recuperação estrutural
45
axial, além das tensões de compressão predominantes podem ser desenvolvidas,
dependendo do ângulo formado pelo eixo do pilar com essa interface, tensões que deverão
ser resistidas pela aderência entre a superfície de contato dos dois materiais
(VANDERLEI, 1996).
A importância de uma boa aderência na região de interface entre dois materiais (novo e o
existente) envolvidos em um processo de reabilitação estrutural, quando sujeita a
determinada solicitação, foi mencionada em diversos estudos ligados a processos de
reforços estruturais. Esta consideração, que também é válida para os reparos estruturais,
tem a finalidade de garantir o caráter monolítico da região reabilitada.
Ferreira apud Allende (2001) pôde comprovar, por meio de uma análise experimental em
elementos estruturais comprimidos de concreto armado reforçados por encamisamento
com graute, sujeitos a ciclos de carregamentos adicionais atuantes através de longos
intervalos, que há uma migração de tensões do núcleo original do elemento para a seção de
reforço.
Allende (2001) também observou que, após a aplicação do ciclo de carregamentos e de
descarregamento, em situação de reforço por encamisamento com graute e barras de aço,
ocorre uma redistribuição de tensões entre o elemento original e o reforço, que pode ser
quantificada, demonstrando-se que o conjunto trabalha de forma homogênea e integrada,
desde que seja garantida a aderência entre os materiais.
Indiferentemente do tipo de reparo, é importante garantir que seu material seja compatível
com o substrato de concreto, e que o comportamento monolítico da peça reparada lhe
garanta total eficácia na redistribuição das tensões atuantes. Além disso, é necessário
definir adequadamente suas interações com o ambiente externo e interno, a fim de produzir
reparos estruturais duráveis.
Capítulo 4 – Recuperação estrutural
46
4.3 Sistemas de reparo
Apesar da importância do assunto, ainda não existe, no Brasil, norma para execução de
reparo. Segundo Oliveira (2001), a Áustria, até 1992, era o único país que tinha norma
oficial para obras de reparo. O que se encontra, em alguns países, são recomendações
elaboradas por organizações como o Concrete Society (1986), Bijen (1989), ACI (546.IR –
80, 1980), ICCET (1989), dentre outros, apenas com a finalidade de compensar a ausência
de normas oficiais.
O reparo localizado é a técnica de reparo mais utilizada entre as existentes, devido ao
aspecto econômico e facilidade tecnológica. Esta técnica consiste em reparar apenas as
regiões que apresentam problemas, não necessitando fazer intervenções em toda a
estrutura. Contudo, é de grande importância a presença de um especialista para direcionar
o trabalho da forma correta.
O reparo localizado completo envolve a delimitação da região de reparo, o apicoamento e
remoção do concreto deteriorado, a limpeza do local, ou se necessário a substituição da
armadura corroída, a aplicação de um revestimento de proteção para a armadura, a
aplicação de ponte de aderência entre o substrato e o material de reparo e a reconstituição
da seção de concreto com posterior proteção de sua superfície.
Preparação e limpeza da superfície
Alguns autores, de acordo com Helene (1992), consideram que os procedimentos de
preparo e de limpeza do substrato são responsáveis por 50% ou mais do sucesso de um
reparo.
Emmons (1994) também comenta que essa etapa é uma das mais críticas do processo de
recuperação estrutural, uma vez que influencia preponderantemente na qualidade da
aderência entre o reparo e o substrato de concreto.
Capítulo 4 – Recuperação estrutural
47
O primeiro passo desse processo consiste em limitar a área a ser recuperada utilizando-se
habitualmente um disco de corte. Deste modo, a área pode ser facilmente definida,
evitando-se um maior número de recortes, os quais são responsáveis por um aumento do
quadro fissuratório do reparo.
Entre os procedimentos mais comuns de preparo do substrato destacam-se: a escarificação
manual (ponteiros e marretas) e mecânica (martelos rompedores pneumáticos), a utilização
de discos de desbaste e de corte, lixamento e escovamento manual e/ou elétrico, o jato de
areia seco ou úmido, máquina de desbaste superficial e a remoção. Já a limpeza da
superfície pode ser feita por meio de aspiração a vácuo, jatos de água fria e quente, jato de
ar comprimido, vapor, soluções ácidas e alcalinas, solventes e aspiração a vácuo.
O método mais utilizado atualmente para a retirada do concreto contaminado é o jato
d’água a alta pressão, que garante à superfície uma boa rugosidade para a aplicação do
material de reparo.
Diversos autores, entre eles Piancastelli (1998), advertem que é necessário cuidar para que
o contorno das aberturas seja bem definido, de modo a favorecer a aderência e aplicação
dos materiais de reparo.
Reis (2001) também comenta que o preparo do substrato é responsável por grande parte do
sucesso do reparo estrutural, ou seja, o concreto-base deve ter resistência adequada e
solidez para receber o tratamento, sendo essencial também a preparação da superfície da
junta.
Limpeza e proteção da armadura
A limpeza da armadura tem como objetivo remover os produtos de corrosão, os restos de
materiais aderidos à superfície, além dos possíveis agentes despassivadores. Para sua
realização podem ser utilizadas escovas de cerdas de aço ou escovas de aço acopladas a
uma máquina rotativa. Para uma limpeza mais eficaz, recomenda-se um jateamento
abrasivo com areia. A limpeza pode ser completada, no caso de presença de cloretos, com
Capítulo 4 – Recuperação estrutural
48
um hidrojateamento com água fria, seguida de outro com água quente, para facilitar a
remoção dos cloretos.
A aplicação de revestimentos ou pinturas sobre a armadura pode garantir-lhe proteção, seja
por barreira, inibição ou passivação. De acordo com Figueiredo (1994), pelo fato de serem
os materiais mais próximos à amadura, entre aqueles que fazem parte do sistema de reparo,
os revestimentos levam consigo grande parte da responsabilidade do desempenho dessas
funções.
Entretanto, não se tem comprovação da eficácia da pintura aplicada sobre a armadura.
Lambe et al apud Oliveira (2001) relaciona resultados positivos quanto à aplicação de uma
camada de cimento Portland sobre a armadura, porém em um processo de reparação
executado com argamassa à base de cimento Portland foi encontrada corrosão junto à zona
reparada, depois de submeter o corpo de prova a ciclos em câmara de salinização.
Verificou-se também corrosão ao aplicar uma pintura à base de resina epóxi, quando os
corpos de prova foram submetidos aos mesmos ciclos. Figueiredo (1994) também
constatou que várias das pinturas, utilizadas em seu trabalho, não apresentaram a eficiência
desejada quando aplicadas sobre as armaduras.
Aplicação de pontes de aderência
O papel do agente adesivo utilizado como ponte de aderência é melhorar a eficiência da
ligação entre o concreto velho e o concreto novo. Entretanto, os resultados de um trabalho
de laboratório realizado por Clímaco (1996) mostram que alguns materiais comercialmente
apresentados como tendo propriedades adesivas não têm efeito, ou são até mesmo
prejudiciais à aderência. Neste trabalho verificou-se que somente a ligação com uma
camada de epóxi tem eficiência um pouco maior que a ligação seca, isto é, do concreto
novo moldado de encontro ao substrato, somente com a escarificação da superfície de
união da referida moldagem.
Capítulo 4 – Recuperação estrutural
49
López apud Tinôco (2001) também considera que o adesivo epóxi possui uma alta
aderência em virtude de seu caráter polar, apesar de requerer cuidados especiais para sua
aplicação, principalmente no que diz respeito à limpeza e condições do substrato.
Os adesivos de base epóxi são polímeros fornecidos em dois componentes (monômero e
catalisador) que ao se misturarem formam um material que permanece viscoso durante um
certo tempo, denominado “pot-life”, depois endurece e se solidifica, adquirindo elevada
resistência mecânica (SOUZA E RIPPER, 1998).
É importante salientar que a resina epóxi necessita, para a sua utilização, de um substrato
seco, e é altamente sensível a temperaturas superiores a 70ºC (HELENE, 1992).
Reconstituição da seção de concreto com posterior proteção de sua superfície
Após o cumprimento das etapas anteriormente citadas, deve-se realizar a reconstituição da
seção de concreto com o novo material de reparo.
Recomenda-se, para garantir a durabilidade do sistema de reparo, a aplicação sobre a
região reparada de pinturas protetoras, que possuem a finalidade de proteger as superfícies
de concreto novas ou reparadas contra a deterioração provocada pelos agentes atmosféricos
agressivos, mantendo a qualidade da superfície.
4.4 Materiais para reparo
A grande quantidade de materiais destinados ao reparo e à recuperação de estruturas
existentes no mercado, e o surgimento de novos, faz com que ocorra a necessidade no meio
técnico-científico de avaliar o desempenho destes materiais durante sua aplicação e no
decorrer de sua vida útil.
As principais características, abordadas por Piancastelli (1998), que devem ser levadas em
consideração quanto aos materiais a serem utilizados, são: resistência à compressão, à
Capítulo 4 – Recuperação estrutural
50
tração e ao cisalhamento; base química; módulo de elasticidade; resistência a ataques
químicos; características dimensionais; aderência ao substrato; “pot-life” (tempo
disponível para aplicação do produto após seu preparo); “open-time” (tempo no qual o
produto é capaz de desempenhar sua função, após a mistura).
Conforme mencionado por Andrade (1992), os materiais de reparo podem ser divididos em
três tipos fundamentais:
• materiais de base cimento;
• materiais de base orgânica;
• materiais mistos.
a) Materiais de base cimento
Estes materiais que possuem o cimento como aglomerante básico e têm a função de
restaurar o meio alcalino, essencial à passivação da armadura, podem ser subdivididos em
tradicionais e em não tradicionais. Os primeiros possuem o cimento Portland como base,
ao passo que os não tradicionais, além deste componente, possuem algum tipo de aditivo
ou adição mineral para melhorar algumas de suas propriedades.
Segundo Figueiredo apud Oliveira (2001), as argamassas de cimento Portland são
materiais tradicionalmente empregados na recuperação de estruturas de concreto armado.
Além de proporcionar boas condições de resistência e coesão ao longo do tempo, podem
apresentar ótimo desempenho no manuseio e durabilidade mediante a introdução de
aditivos e adições, tais como: sílica ativa, cinzas volantes, escória de alto forno,
superplastificantes, polímeros e impermeabilizantes.
Dentre os materiais não tradicionais, a argamassa modificada com látex é a mais estudada,
uma vez que existe uma grande gama desses produtos no mercado, principalmente aquelas
prontas para aplicação. Devido à facilidade de aplicação, sem necessidade de tecnologia
especial, esse tipo de argamassa é um material bastante utilizado em reparos.
Capítulo 4 – Recuperação estrutural
51
b) Materiais de base orgânica
Os materiais de base orgânica podem ser classificados como termoplásticos (resinas
acrílicas, estirenobutadieno, etc.) ou como termoendurecedores (resinas epóxi, os
poliuretanos, etc.).
São materiais que geralmente apresentam boa aderência e baixa permeabilidade, além de
atuarem como barreira contra a penetração de agentes agressivos na estrutura, bem como
de oxigênio e umidade. Entretanto, como são de natureza química diferente do substrato de
concreto, possuem algumas desvantagens quanto ao coeficiente de expansão térmica, ao
módulo de deformação e à compatibilidade.
As argamassas de base epóxi são produtos obtidos com agregados miúdos e um ligante
polimérico que apresentam ótimas propriedades físicas e mecânicas, além de boa aderência
a diversos tipos de superfície. Piancastelli (1998) menciona que as resinas epóxi não
apresentam retração durante a polimerização. Entretanto, depois de endurecidas,
apresentam um coeficiente de dilatação térmica bastante superior ao do concreto.
c) Materiais mistos
São aqueles constituídos de cimento Portland e algum outro material polimérico ou resina
orgânica, com o objetivo de melhorar a qualidade do produto final.
Capítulo 5 – Metodologia experimental
52
CAPÍTULO 5
METODOLOGIA EXPERIMENTAL
5.1 Introdução
O presente capítulo apresenta o procedimento que buscou analisar a redistribuição de
tensões em exemplares de pilares curtos de concreto armado com seção retangular
recuperados parcialmente.
O comportamento estrutural foi analisado mediante as deformações das barras
longitudinais de aço, do concreto e do material de reparo, monitoradas por meio de
extensômetros elétricos de resistência e um sistema computacional para a obtenção das
deformações.
O procedimento experimental foi realizado em 2 fases:
a) Fase 1:
Estudo e definição do traço do concreto;
Caracterização física dos materiais utilizados;
Confecção dos pilaretes e dos corpos de prova;
b) Fase 2 (2 grupos):
Refere-se ao monitoramento e obtenção dos dados (deformações) antes, durante e após a
realização da recuperação dos pilaretes pertencentes aos seguintes grupos:
Grupo 1 - 4 pilaretes (P1, P2, P3 e P4).
Capítulo 5 – Metodologia experimental
53
Grupo 2 - 4 pilaretes (P5, P6, P7, e P8).
Obs: Em cada grupo um dos exemplares foi considerado como de referência, não sofrendo,
portanto, nenhum processo de recuperação estrutural.
5.2 Concreto utilizado
Sabe-se que a grande maioria das estruturas que necessitam de recuperação foram
projetadas e executadas na década de 70 ou 80, e que, nessa época, conforme mostra um
levantamento realizado junto a uma concreteira na cidade de Uberlândia, o concreto usual
era o de resistência característica igual a 15 MPa. No entanto, já se usava em certas obras
consideradas mais sofisticadas o concreto com resistência de 20 MPa. Esse fato foi
determinante na definição da resistência característica de 25 MPa do concreto utilizado
neste experimento, levando em consideração as resistências atuais com que tais estruturas
trabalham, devido ao aumento de resistência com o tempo (Apêndice A).
Também foi importante, na definição da resistência do concreto, a possibilidade deste
estudo contemplar estruturas mais recentes, constituídas com concreto de maiores
resistências, ou os pilares de pontes que a algum tempo já as utilizam.
Para a confecção dos elementos a serem reparados, foram utilizados concretos dosados
racionalmente com cimento CP-II F 32, areia fina, brita 1, e água. O traço do concreto
definido para o procedimento experimental foi 1:2,47:3,3 (cimento: areia: pedra britada 1)
em massa, com fator água/cimento 0,63 e abatimento de (8 ± 1)cm.
Com o objetivo de se obter um concreto com consistência e trabalhabilidade adequadas,
conforme mostra a Figura 5.1, durante a execução dos traços experimentais em laboratório
foram necessários alguns ajustes no consumo de água e cimento em função do abatimento
desejado.
Capítulo 5 – Metodologia experimental
54
Figura 5.1 - Concreto com consistência e trabalhabilidade adequadas.
5.3 Caracterização dos materiais do concreto
Os ensaios de caracterização dos materiais constituintes do concreto foram realizados em
conformidade com as especificações da ABNT.
5.3.1 Cimento
Para o programa experimental adotou-se o cimento Portland composto, com adição de
“filler” calcário (CPII-F-32), por ser bastante usado na construção civil. O cimento da
marca Cimpor Brasil (Goiás) foi fornecido em sacos de 50 kg.
Os resultados dos ensaios de caracterização física do cimento usado na confecção do
concreto são mostrados na Tabela 5.1, ficando comprovada sua conformidade em função
dos limites definidos pela norma brasileira NBR 11578 (1991).
Capítulo 5 – Metodologia experimental
55
Tabela 5.1 - Ensaios de caracterização física do cimento.
Ensaios Realizados Resultados
Limites
NBR11578/91
Normas de
Ensaio
Área específica (m
2
/kg) 446,83 ≥ 260 NBR 7224/84
Massa específica (g/cm
3
) 3,14 ------ NBR 6474/98
Índice de finura (%) 1,04 ≤ 12 NBR 11579/91
Início de pega (h) 2,88 ≥ 1 NBR 11581/91
Fim de pega (h) 5,92 ≤ 10 NBR 11581/91
Expansibilidade a quente (mm) 0,37 ≤ NBR 11582/91
Água da pasta de consistência Normal (%) 31 ------ NBR 11580/91
Resist. à compressão ao 3º dia (MPa) 19,5 ≥ 10 NBR 7215/96
Resist. à compressão ao 7º dia (MPa) 27,4 ≥ 20 NBR 7215/96
Resist. à compressão ao 28º dia (MPa) 42,7 ≥ 32 NBR 7215/96
5.3.2 Agregado miúdo
A areia de graduação fina utilizada no preparo do concreto foi de origem natural, lavada e
proveniente do depósito aluvial do rio Tijuco no município de Uberaba. Os resultados dos
ensaios de sua caracterização são apresentados na Tabela 5.2.
Tabela 5.2- Resultados dos ensaios de caracterização do agregado miúdo.
Ensaios Realizados Resultados
Limites
NBR7211/83
Normas de
Ensaio
Dimensão máxima (mm) 4,8 ------ NBR 7217/87
Módulo de finura 2,246 ------ NBR 7217/87
Graduação Fina ------ NBR 7211/83
Massa específica real (g/cm
3
) 2,639 ------ NBR 9776/87
Massa unitária (g/cm
3
) 1,442 ------ NBR 7251/82
Absorção de água (%) 1,42 ------ NBR 9777/87
Teor de materiais pulverulentos (%) 1,66 (≤ 3 e ≤ 5)
1
NBR 7219/87
Teor de Argila em torrões (%) 0,295 ≤ 1,5 NBR 7218/87
1
- Limites para concreto submetido a desgaste superficial e para os demais concretos,
respectivamente.
Capítulo 5 – Metodologia experimental
56
5.3.3 Agregado graúdo
O agregado graúdo utilizado foi do tipo brita 1, proveniente de rocha basáltica (britagem
São Salvador) na cidade de Uberlândia. Os ensaios realizados são mostrados na Tabela 5.3.
Tabela 5.3 - Resultados dos ensaios de caracterização do agregado graúdo.
Ensaios Realizados Resultados
Limites
NBR7211/83
Normas de
Ensaio
Dimensão máxima (mm) 25 ------ NBR 7217/87
Módulo de finura 7 ------ NBR 7217/87
Graduação Brita 1 ------ NBR 7211/83
Massa específica real (g/cm
3
) 2,865 ------ NBR 9937/87
Massa unitária (g/cm
3
) 1,497 ------ NBR 7251/82
Teor de materiais pulverulentos (%) 0,24 ≤ 1 NBR 7219/87
Abrasão “Los Angeles” 13,718 ≤ 50 NBR 6465/84
Índice de forma 2,99 ≤ 3 NBR 7809/83
5.3.4 Água
Utilizou-se água da rede de abastecimento local para a dosagem do concreto.
5.4 Aço de armadura passiva
As barras de aço utilizadas para as armaduras longitudinais dos pilaretes nesta pesquisa
foram de 10 mm de diâmetro (nominal), categoria CA-50 e de alta ductilidade. Para as
armaduras transversais foram utilizadas barras de 5mm de diâmetro (nominal), categoria
CA-60 e ductilidade normal. Ambas as armaduras, que foram fabricadas e fornecidas pela
Gerdau S.A., não foram classificadas quanto ao processo de fabricação, seguindo as
premissas da NBR 6118 (ABNT, 2003).
Os ensaios de tração e dobramento para esses aços foram realizados através da prensa da
marca Losenhausenwerk (Maschinenbau AG-Düsseldorfer) com capacidade máxima para
Capítulo 5 – Metodologia experimental
57
aplicação de carga de 400 kN, no Laboratório de Resistência dos Materiais da
Universidade Federal de Uberlândia, obedecendo às prescrições das normas NBR 6152
(ABNT, 1992) e NBR 6153 (ABNT, 1988), respectivamente. Seus resultados estão
mostrados na Tabela 5.4.
Tabela 5.4 - Ensaios de tração e dobramento nas barras de aço
Diâmetro (mm)
nominal real
Massa
Linear
Real
(g/mm)
Resistência
ao
Escoamento
f
y
(MPa)
Limite de
Resistência
f
est
(MPa)
f
est
/f
y
Alonga
mento
(%)
Dobra
mento
a 180º
5 5,01 1,547 ------ 811,624 ------ 10 Ok
10 10,08 6,26 551,368 686,704 1,245 17 Ok
No que se refere ao ensaio de dobramento, os aços foram considerados aceitos em função
das exigências estabelecidas pela NBR 6153 (ABNT, 1988), não ocorrendo ruptura nem
fissuração.
5.5 Pilaretes de concreto armado
5.5.1 Definição dos pilaretes
A escolha das dimensões dos pilaretes de concreto armado, assim como grande parte da
metodologia experimental, baseou-se nos trabalhos desenvolvidos pelo grupo de pesquisa
de Avaliação, Recuperação e Materiais de Construções da FECIV (Faculdade de
Engenharia Civil) da UFU.
A fim de se obter os pilaretes com dimensões equivalentes às de pilares usuais, foram
utilizados exemplares simples de pilares prismáticos, considerados intermediários, com
seção retangular de (12 x 20) cm e 60 cm de altura, tendo em vista a simplicidade de
execução e de locomoção, além da baixa massa ( Figura 5.2). Conforme se observa no
Apêndice B, com essas dimensões o pilarete apresenta índices de rigidez equivalentes aos
de um pilar com seção de (18x30) cm e 3 m de altura.
Capítulo 5 – Metodologia experimental
58
Figura 5.2 - Dimensões dos pilaretes de concreto armado
5.5.2 Confecção de fôrmas
Os pilaretes foram moldados em fôrmas de compensado com 10 mm de espessura (Figura
5.3).
Figura 5.3 - Fôrmas em compensado (10 mm de espessura) para a moldagem dos pilaretes.
Capítulo 5 – Metodologia experimental
59
5.5.3 Detalhes da armadura e capacidade de carga
O dimensionamento dos pilaretes foi realizado de acordo coma as prescrições na NBR
6118 (ABNT, 1978), considerando que as estruturas que atualmente necessitam de
recuperação foram dimensionadas na vigência dessa norma.
A Figura 5.4 apresenta em detalhe a armação utilizada nos pilaretes, cuja taxa de armadura
foi de 1,31%.
Figura 5.4 - Detalhe da armação dos pilaretes.
A definição da solicitação característica (S
k
) foi de grande importância para a
determinação do carregamento a ser aplicado aos pilaretes. Seu valor, calculado conforme
a Equação (2.13), foi de 319,13 kN, ou seja, aproximadamente 320 kN (caso essa carga
fosse calculada pela NBR-6118/2003 seria de 221,2 kN). Já a capacidade de resistência
(resistência de ruptura) calculada para esses elementos foi de aproximadamente 768,02 kN,
utilizando os valores característicos dos materiais (f
ck
do concreto igual a 25 MPa e a
resistência ao escoamento do aço, f
y
, igual a 551,368 MPa).
Capítulo 5 – Metodologia experimental
60
5.5.4 Concretagem
Conforme já mencionado anteriormente, na confecção dos elementos que simulam pilares
de concreto armado a serem recuperados foi usado o traço 1:2,47:3,3:0,63 em massa e o
abatimento do concreto foi de (8±1) cm. Durante essa etapa, foram tomados os devidos
cuidados, conforme se observa pela Figura 5.5, para evitar danos aos extensômetros que já
estavam fixados nas armaduras. O adensamento do concreto foi feito por meio de vibrador
de imersão com agulha de 25 mm de diâmetro.
Figura 5.5 - Concretagem dos pilaretes.
5.5.5 Cura e acabamento dos pilaretes
Os pilaretes foram desformados e colocados em ambiente externo nas condições normais
de temperatura e umidade após permanecerem 7 dias em suas respectivas fôrmas na
câmara úmida, na tentativa de simular as reais condições impostas pela NBR 6118 (ABNT,
1978) no tocante à cura do concreto.
Essa medida visa, segundo a NBR 6118 (ABNT, 1978), a proteção do concreto contra
agentes prejudiciais, tais como mudanças bruscas de temperaturas, chuva forte, agente
químico, secagem, água torrencial, bem como vibrações e choques de intensidade tal que
possa produzir fissuração no concreto ou prejudicar a sua aderência à armadura enquanto
seu endurecimento satisfatório não seja atingido.
Capítulo 5 – Metodologia experimental
61
Também houve a necessidade de se fazer um polimento nas extremidades dos pilaretes,
conforme mostra a Figura 5.6, a fim de deixar a superfície do concreto e as extremidades
das barras longitudinais em um mesmo plano, de forma que a carga pudesse ser
uniformemente distribuída na seção transversal.
Figura 5.6 - Vista de topo dos pilaretes após o polimento.
5.5.6 Ensaio de resistência à compressão dos corpos de prova
Para cada grupo foram moldados 10 corpos-de-prova cilíndricos de 150 mm de diâmetro e
300 mm de altura, seguindo a NBR 5738 (1994), para posterior determinação da
resistência à compressão. A concretagem referente ao Grupo 1 e 2 foi realizada em
18/11/03, totalizando 8 pilaretes e 20 CPs.
Os corpos-de-prova permaneceram em câmara úmida com umidade relativa de 95% e
temperatura de (26 ± 2)º C até o momento de suas respectivas rupturas.
Seguindo as prescrições da NBR 5739 (1994), rompeu-se um par de corpos de prova aos 7
e 28 dias de cura do concreto. Para acompanhar a evolução da resistência do concreto em
cada fase deste experimento, também foram rompidos um par de corpos de provas nos
seguintes momentos: ao inicio da aplicação do carregamento total (320 kN), na data de
realização da recuperação com alívio de carga (280 kN) e na data de ruptura dos pilaretes
de cada grupo.
Capítulo 5 – Metodologia experimental
62
Para esse ensaio utilizou-se uma prensa hidráulica da marca Emic, com capacidade de
carga para 1200 kN e subdivisão de 2 kN. Os ensaios de compressão axial foram aplicados
até o momento de ruptura dos corpos de prova e seus resultados corresponderam aos mais
altos valores obtidos para cada idade de cura.
5.6 Argamassa de reparo
A argamassa utilizada nos reparos foi a de base cimentícia (Emaco S 88-T), modificada
com polímero e fibras sintéticas, por ser de fácil aquisição no mercado, fornecida em sacos
de 25 kg. O fator água/argamassa recomendado pelo fabricante e utilizado durante a
mistura mecânica da argamassa foi de 0,11.
Para a determinação de sua resistência à compressão a 1, 3, 7 e 28 dias de cura, foram
moldados uma série de oito corpos de prova cilíndricos (5 x 10) cm, sendo rompido um par
por respectiva data, seguindo os preceitos estabelecidos pela NBR 13279 (ABNT, 1995).
Durante o ensaio de resistência aos 28 dias de cura, as deformações dos dois corpos de
prova foram monitoradas em função do carregamento aplicado, através da instrumentação
com extensômetros da marca Kyowa, de 20 mm de comprimento e “gage factor” igual a
2.09, além da utilização de uma célula de carga com capacidade para 800 kN, conectados
ao sistema computadorizado de aquisição de dados (Spider 8 - HBM).
O valor do módulo de elasticidade dessa argamassa aos 28 dias, que segundo o fabricante
foi obtido seguindo as orientações da ASTM C 469, está entre 24 e 28 GPa.
A condição da câmara úmida onde permaneceram os corpos de prova até a ruptura e a
prensa utilizada neste ensaio foram as mesmas já mencionadas para a resistência à
compressão do concreto.
Capítulo 5 – Metodologia experimental
63
5.7 Procedimento experimental
Este trabalho possui um programa experimental desenvolvido com base em outras
pesquisas realizadas pelo grupo de projetos de iniciação científica da FECIV-UFU.
Seu principal diferencial, conforme já mencionado, caracteriza-se pela permanência de
atuação de cargas durante toda a realização do ensaio, inclusive durante o processo de
recuperação estrutural, quando as cargas atuantes são apenas aliviadas.
5.7.1 Instrumentação dos pilares
Com o objetivo de monitorar as deformações e conseqüentemente as tensões das
armaduras dos pilaretes, foram fixados, na metade de duas barras longitudinais dois
extensômetros elétricos de resistência (EER), marca Kyowa, com 5 mm de comprimento e
“gage factor” igual a 2.12, sendo um localizado numa das barras a ser exposta durante o
processo de recuperação (Figura 5.7).
Figura 5.7 - Posição dos extensômetros fixados nas armaduras.
Capítulo 5 – Metodologia experimental
64
O concreto dos pilaretes também foi monitorado em suas faces com extensômetros
elétricos de resistência (marca Kyowa, 20 mm de comprimento e “gage factor” igual a
2.09), localizados a meia altura e posicionados de acordo com a Figura 5.8.
Figura 5.8 - Posição dos extensômetros fixados no concreto.
Para a fixação dos extensômetros, tanto na armação quanto no concreto, utilizou-se um
adesivo de alta aderência (Loctite 496).
O código criado para a identificação das regiões monitoradas pelos extensômetros segue a
ordem numérica dos pilaretes, seguido da abreviação do material analisado e da respectiva
localização desse material referencialmente à posição do pilarete (Tabela 5.5). A
abreviação foi feita pela primeira letra do material em análise (A refere-se ao aço, C refere-
se ao concreto). Por exemplo, P1-CE refere-se ao concreto analisado na face esquerda do
pilarete 1.
Capítulo 5 – Metodologia experimental
65
Tabela 5.5 - Código para identificação das regiões monitoradas dos pilaretes.
CF Face frontal (região de reparo) do pilarete 1.
CV Verso do pilarete 1.
CE Face lateral esquerda do pilarete 1.
CD Face lateral direita do pilarete 1.
AS Armadura superior (região de reparo) do pilarete 1.
P1
AI Armadura inferior do pilarete 1.
CF Face frontal (região de reparo) do pilarete 2.
CV Verso do pilarete 2.
CE Face lateral esquerda do pilarete 2.
CD Face lateral direita do pilarete 2.
AS Armadura superior (região de reparo) do pilarete 2.
P2
(referência)
AI Armadura inferior do pilarete 2.
CF Face frontal (região de reparo) do pilarete 3.
CV Verso do pilarete 3.
CE Face lateral esquerda do pilarete 3.
CD Face lateral direita do pilarete 3.
AS Armadura superior (região de reparo) do pilarete 3.
P3
AI Armadura inferior do pilarete 3.
CF Face frontal (região de reparo) do pilarete 4.
CV Verso do pilarete 4.
CE Face lateral esquerda do pilarete 4.
CD Face lateral direita do pilarete 4.
AS Armadura superior (região de reparo) do pilarete 4.
Grupo 1
P4
AI Armadura inferior do pilarete 4.
CF Face frontal (região de reparo) do pilarete 5.
CV Verso do pilarete 5.
CE Face lateral esquerda do pilarete 5.
CD Face lateral direita do pilarete 5.
AS Armadura superior (região de reparo) do pilarete 5.
P5
AI Armadura inferior do pilarete 5.
CF Face frontal (região de reparo) do pilarete 6.
CV Verso do pilarete 6.
CE Face lateral esquerda do pilarete 6.
CD Face lateral direita do pilarete 6.
AS Armadura superior (região de reparo) do pilarete 6.
P 6
(referência)
AI Armadura inferior do pilarete 6.
CF Face frontal (região de reparo) do pilarete 7.
CV Verso do pilarete 7.
CE Face lateral esquerda do pilarete 7.
CD Face lateral direita do pilarete 7.
AS Armadura superior (região de reparo) do pilarete 7.
P 7
AI Armadura inferior do pilarete 7.
CF Face frontal (região de reparo) do pilarete 8.
CV Verso do pilarete 8.
CE Face lateral esquerda do pilarete 8.
CD Face lateral direita do pilarete 8.
AS Armadura superior (região de reparo) do pilarete 8.
Grupo 2
P8
AI Armadura inferior do pilarete 8.
Capítulo 5 – Metodologia experimental
66
A Figura 5.9 mostra a seqüência básica para a instrumentação nas barras de aço dos
pilaretes.
a) Preparação da superfície do aço. b) Colagem do EER na armadura.
c) Soldagem do EER ao cabo. d) Proteção do EER com silicone.
e) Revestimento do silicone com fita
adesiva de alta fusão.
f) Vista da armação com os EERs e
espaçadores fixados.
Figura 5.9 - Seqüência básica para a instrumentação nas barras de aço dos pilaretes.
Capítulo 5 – Metodologia experimental
67
A preparação, colagem e proteção dos extensômetros utilizados no concreto são mostradas
na Figura 5.10.
a) Preparação da superfície do concreto com
cimento e cola.
b) Colagem do EER no concreto.
c) Soldagem do EER ao cabo. d) Proteção do EER com silicone.
Figura 5.10 - Seqüência para a instrumentação do concreto nas faces dos pilaretes.
As leituras das deformações específicas dos EERs foram efetuadas por meio da utilização
do programa computacional Catman 4.5 (HBM), junto ao sistema de aquisição de dados
Spider 8 (HBM) (Figura 5.11), conectado aos extensômetros por intermédio do cabo
Manga 4x26 AWG BT. Para uma maior precisão das obtenções dos dados adotou-se um
comprimento padrão de 5 metros (referente à distância média dos extensômetros até o
sistema de aquisição) para o cabo utilizado, devido à possibilidade de alteração de sua
resistência elétrica.
Capítulo 5 – Metodologia experimental
68
Figura 5.11 - Sistema de aquisição de dados.
5.7.2 Carregamento dos pilaretes
Na ausência de equipamentos que permitissem a aplicação de carga em 4 pilaretes
simultaneamente, montou-se um sistema de aplicação de cargas no Laboratório de
Materiais da Faculdade de Engenharia da UFU que possibilitou tal experimento.
Para a aplicação de cargas em cada grupo de pilaretes foram utilizados 2 atuadores
hidráulicos com capacidade individual para aplicação de carga de 500 kN. A correta
aplicação da carga foi permitida com o uso de duas células de cargas, com capacidade para
800 kN cada, monitoradas pelo sistema computacional de aquisição de dados, após serem
aferidas na mesma prensa utilizada para o ensaio de resistência à compressão dos corpos de
prova. Assim, pôde ser aplicado o carregamento de 320 kN em cada pilar, num total de 4
pilaretes por grupo, dispostos conforme mostra a Figura 5.12.
Capítulo 5 – Metodologia experimental
69
inerte
inerte
P1
P2
Atuador hidráulico
(500 kN)
Pilarete 1
Célula de carga
(800 kN)
Pilarete 2
Chapa metálica
Tirante (1
1
2
'')
inerte
inerteinerte
inerte
inerte
P3
P4
Figura 5.12 - Detalhe do sistema de aplicação de cargas.
A Figura 5.13 mostra os pilaretes do grupo 1 carregados e dispostos no sistema de
aplicação de cargas, ao lado dos pilaretes do grupo 2, os quais foram considerados como
inertes, completando o esquema de ligação dos extensômetros em meia ponte exigido pelo
equipamento utilizado.
Os pilaretes inertes possuíam também a finalidade de compensar os efeitos provocados
pelas variações de temperatura, que poderiam alterar os resultados das deformações
relativas às cargas aplicadas nos pilaretes do grupo 1. Já no momento do carregamento do
grupo 2, adotou-se o inverso, ou seja, os pilaretes do grupo 1 foram considerados inertes do
grupo 2, aproveitando a ligação existente entre os extensômetros dos dois grupos.
Capítulo 5 – Metodologia experimental
70
Após permanecerem estabilizadas as medições, os pilaretes foram mantidos em carga
durante 7 dias.
Figura 5.13 - Sistema de aplicação de carga.
5.7.3 Execução dos reparos
Antes da execução dos reparos realizou-se a delimitação das áreas de reparos com o disco
de corte, a escarificação e limpeza da superfície do concreto do substrato, tomando todo o
cuidado para não danificar o EER fixado à armadura longitudinal localizada nessa região,
além da saturação do concreto existente, utilizando sacos de aniagem úmidos, sem deixar
água aparente.
A remoldagem com a argamassa cimentícia (Emaco S 88-T) foi realizada com ponte de
aderência constituída do próprio produto na consistência pastosa, conforme orientação do
fabricante. Seu acabamento foi efetuado com a colher de pedreiro seguido de cura úmida,
também realizada com sacos de aniagem.
Capítulo 5 – Metodologia experimental
71
A Figura 5.14 mostra os procedimentos adotados neste experimento a fim de garantir uma
boa qualidade dos reparos nos pilaretes estudados.
a) Marcação da área a ser reparada
(12 cm x 15 cm x 3,5 cm).
b) Apicoamento na região delimitada.
c) Substrato limpo após a remoção do material. d) Aplicação da ponte de aderência.
e) Aplicação e acabamento do material de
reparo utilizado
f) Reparo concluído.
Figura 5.14 - Seqüência básica adotada para execução dos reparos.
Capítulo 5 – Metodologia experimental
72
Durante a execução do reparo até o momento da cura do material de reparo, houve um
alívio de aproximadamente 12,5 % da carga atuante nos pilaretes (a carga aplicada nesta
fase passou para aproximadamente 280 kN), simulando um processo real de recuperação
das estruturas. Este alívio geralmente é conseguido com a eliminação das sobrecargas
atuantes e com a utilização de sistemas de transferência de carga adequados.
Após a obtenção da resistência adquirida pela argamassa de reparo, aproximadamente após
7 dias de cura úmida, confirmada através do ensaio de compressão e apresentada no
gráfico da Figura 6.3, o pilarete pôde ser instrumentado e monitorado nesta região, como
se observa pela Figura 5.15.
Figura 5.15 - Colagem do extensômetro no material de reparo.
Os reparos nos pilaretes de um mesmo grupo foram executados em um mesmo dia. As
datas da realização de cada etapa da 2 ª fase do experimento, bem como as respectivas
idades dos pilaretes, são mostradas na Tabela 5.6.
Capítulo 5 – Metodologia experimental
73
Tabela 5.6 - Data da realização de cada etapa da 2ª fase do experimento com a respectiva
idade do grupo de pilaretes.
Grupo de
Pilaretes
Início do
carregamento
(320 kN)
Recuperação c/ alívio
de carga
(280 kN)
Reaplicação do
carregamento total
(320 kN)
1
29/03/04
(132 dias)
07/04/04
(141 dias)
24/04/04
(158 dias)
2
11/05/04
(175 dias)
25/05/04
(189 dias)
08/06/04
(203 dias)
5.7.4 Ruptura dos pilaretes
Para a realização do ensaio de ruptura referente aos dois grupos de pilaretes, ambos com
idade de 217 dias, utilizou-se o pórtico do Laboratório de Materiais de Construção da
FECIV, com capacidade para aplicação de 1000 kN.
Figura 5.15 - Ensaio de ruptura do Pilarete 4.
A foto da Figura 5.15 mostra o ensaio do Pilarete 4, onde pode-se notar o instante da
ruptura, a prensa e a célula de carga utilizadas para a obtenção do carregamento aplicado e
as regiões do pilarete monitoradas durante o ensaio.
Capítulo 5 – Metodologia experimental
74
A avaliação das deformações no concreto, por meio de extensômetros elétricos, pode ser
desvirtuada em função da camada imediatamente abaixo à região da colagem. A existência
de vazios ou agregados graúdos próximos ao extensômetro induz ao raciocínio de que os
valores obtidos não representam o concreto no seu todo. Para permitir uma análise desta
hipótese, após o ensaio de ruptura, realizou-se uma extração de pequenos testemunhos de
concreto, localizados sob os extensômetros elétricos, conforme foto da Figura 5.16, para
que se pudesse avaliar a existência de falhas nesses pontos e verificar se as deformações
obtidas correspondiam com as reais condições do concreto nessas regiões.
a) Vista do pilarete com os testemunhos de
concreto já extraídos.
b) Testemunho de concreto extraído do pilarete.
Figura 5.16 - Extração dos testemunhos de concreto localizados sob os extensômetros.
Capítulo 6 – Apresentação e análise dos resultados
75
CAPÍTULO 6
APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS
6.1 Introdução
No presente capítulo inicialmente serão apresentados os resultados e análises referentes às
resistências mecânicas do concreto usado na confecção dos pilaretes e da argamassa
utilizada no processo de recuperação. Essas resistências foram obtidas durante os ensaios
de compressão em corpos de prova moldados com amostras representativas desses
materiais.
O comportamento dos pilaretes referente às deformações da armadura e do concreto
(medidas nas faces laterais dos pilaretes) será estudado com base nas curvas de
deformação-tempo, desenvolvidas a partir dos dados obtidos durante toda a segunda fase
deste experimento.
Além da análise de redistribuição de tensão, também será realizada uma comparação entre
os comportamentos dos diversos pilaretes estudados.
Finalmente serão apresentados os resultados e as análises dos ensaios de ruptura
(compressão) dos pilaretes, onde será feita uma comparação em relação à resistência
característica definida para esses exemplares.
Capítulo 6 – Apresentação e análise dos resultados
76
6.2 Resistência à compressão e deformação do concreto
As curvas de evolução da resistência à compressão com o tempo para os concretos usados
na confecção dos pilaretes do grupo 1 e 2 estão representadas graficamente nas Figuras 6.1
e 6.2, respectivamente. Também são traçadas as curvas referentes aos valores obtidos por
meio da equação (f
c
(j)/f
c
(j=28) = j/(a+bj), com a = 28(1-b)) preconizada pela norma
francesa Bael, adotando-se os coeficientes determinados neste trabalho (Ver Apêndice 1).
20
25
30
35
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220
Idade (dias)
Resistência à compressão
(MPa)
Concreto Grupo 1
Equação Norma
Francesa Bael
Figura 6.1 - Resistência à compressão do concreto do grupo 1 em função da idade de cura.
20
25
30
35
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220
Idade (dias)
Resistência à compressão
(MPa)
Concreto Grupo 2
Equação Norma
Frances a Bael
Figura 6.2 - Resistência à compressão do concreto do grupo 2 em função da idade de cura.
Além das idades de 7 e 28 dias, a resistência à compressão do concreto foi determinada nas
idades mencionadas na Tabela 5.6, referentes às datas de início das etapas da 2ª fase do
experimento, conforme se observa pela Tabela 6.1.
Capítulo 6 – Apresentação e análise dos resultados
77
Tabela 6.1 - Resultados dos ensaios de resistência à compressão do
concreto em corpos de prova cilíndricos.
Referência CP
Idade
(dias)
Resistência à
compressão (MPa)
1
2
7 21,17
3
4
28 26,04
5
6
132 32,29
7
8
141 32,53
9
Grupo 1
(concreto
produzido
em
18/11/2003)
10
217 32,99
1
2
7 20,21
3
4
28 27,08
5
6
175 31,52
7
8
203 31,53
9
Grupo 2
(concreto
produzido
em
18/11/2003)
10
217 31,60
Os dois grupos apresentaram uma evolução da resistência à compressão do concreto
bastante semelhante, o que já era esperado, em função da igualdade em seus traços e das
mesmas condições de execução.
Também se observa pelas Figuras 6.1 e 6.2 uma pequena variação (menor que 10%) entre
os valores reais das resistências do concreto utilizado neste experimento e aqueles obtidos
pela equação da norma francesa, Bael, comprovando, assim, uma evolução de resistência
do concreto bastante adequada.
Capítulo 6 – Apresentação e análise dos resultados
78
6.3 Resistência à compressão e deformação da argamassa de
reparo
Para controle do material usado na execução dos reparos foram realizados ensaios de
ruptura à compressão dos corpos de prova para determinação da resistência mecânica. A
Figura 6.3 mostra graficamente o resultado desses ensaios em função da idade dos corpos
de prova.
40
45
50
55
60
65
70
1 4 7 10131619222528
Idade (dias)
Resistência à compressão
(MPa)
Figura 6.3 - Resistência à compressão da argamassa em função da idade de cura.
Os resultados das resistências à compressão da argamassa de reparo, apresentados pela
Figura 6.3, foram obtidos experimentalmente a 1, 3, 7 e 28 dias de cura e correspondem
aos valores mostrados na Tabela 6.2.
Tabela 6.2 – Resultados dos ensaios de resistência
à compressão da argamassa de reparo.
Idade
(dias de cura)
Resistência à
compressão da
argamassa (MPa)
1 47,94
3 53,55
7 62,93
28 67,70
Capítulo 6 – Apresentação e análise dos resultados
79
O valor da resistência à compressão obtido aos 7 dias não sofreu grande variação em
relação ao obtido aos 28 dias de cura, cujo valor foi bastante próximo daquele fornecido
pelo fabricante (60 MPa). Com esse fato, concluiu-se que, a partir da idade de 7 dias, os
reparos poderiam ser solicitados pelo carregamento máximo (320 kN) aplicado nesse
experimento.
Já o gráfico tensão-deformação da Figura 6.4, traçado a partir dos dados obtidos durante o
ensaio de resistência da argamassa aos 28 dias, mostra suas deformações em função da
tensão aplicada. A curva média que melhor representa esse comportamento foi traçada
utilizando-se os valores médios entre as deformações obtidas por dois extensômetros
elétricos de resistência fixados em faces opostas do corpo de prova usado no ensaio.
0
10
20
30
40
50
60
70
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
Deformação (µm/m)
Tensão (MPa)
Argamassa de
Reparo
Figura 6.4 – Diagrama tensão x deformação da argamassa de reparo.
Considerando que o diagrama da Figura 6.4 é quase linear, o módulo de elasticidade
tomado nos pontos com deformação de 700 µm/m e de 1400 µm/m seria de
aproximadamente 37 GPa. Esse valor não pertence ao intervalo (entre 24 e 28 GPa)
informado pelo fabricante da argamassa e mencionado no item 5.6.
6.4 Resultados e análises do comportamento dos pilaretes
São apresentados, na seqüência, os resultados e análises dos pilaretes ensaiados e levados
em consideração nos estudos desta pesquisa.
Capítulo 6 – Apresentação e análise dos resultados
80
6.4.1 Apresentação dos resultados
6.4.1.1 Grupo 1
A realização do ensaio referente ao grupo 1, com o início quando o concreto tinha 132
dias, teve a duração de 42 dias, onde nos 7 primeiros os pilaretes permaneceram carregados
com 320 kN, nos 19 dias seguintes houve um alívio de 40 kN no carregamento aplicado,
para a execução e cura do reparo, e finalmente nos últimos 16 dias reaplicou-se a carga
anteriormente aliviada.
a) Pilarete de referência (Pilarete 2)
Os valores das deformações sofridas pelo pilarete de referência, P2, em função do tempo
estão representados graficamente através da Figura 6.5.
0
400
800
1200
1600
2000
0 4 8 121620242832364044
Tem po (dias )
Deformação (
µ
m/m)
P2 - CF (concreto
frente)
P2 - CV (concreto
verso)
P2 - CE (concreto
esquerdo)
P2 - CD (concreto
direito)
P2 - AS (armadura
superior)
P2 - AI (armadura
inf erior)
Figura 6.5 – Diagrama deformação x tempo (Pilarete de referência P2).
b) Pilaretes recuperados (P1, P3 e P4)
A Figura 6.6 mostra as curvas dos comportamentos correspondentes aos exemplares do
grupo 1 que foram recuperados. Como exemplo, são apresentadas na Tabela 6.3 as
deformações obtidas ao longo deste experimento referentes ao pilarete 3 (ver também
apêndice C).
Capítulo 6 – Apresentação e análise dos resultados
81
-800
-400
0
400
800
1200
1600
2000
0 4 8 121620242832364044
Tempo (dias)
Deformação (
µ
m/m)
P1- CF
P1- CV
P1- CE
P1- CD
P1- A S
P1- A I
Comportamento do P1.
0
400
800
1200
1600
0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44
Tempo (dias)
Deformação (
µ
m/m)
P3 - CF
P3 - CV
P3 - CE
P3 - CD
P3 - A S
P3- AI
b) Comportamento do P3.
0
400
800
1200
1600
0 4 8 121620242832364044
Tem po (dias )
Deformação (
µ
m/m)
P4- CF
P4- CV
P4- CE
P4- CD
P4- A S
P4- A I
c) Comportamento do P4.
Figura 6.6 - Diagramas deformação x tempo referentes aos pilaretes recuperados do grupo 1.
Capítulo 6 – Apresentação e análise dos resultados
82
Tabela 6.3 - Deformações em µm/m das regiões instrumentadas do pilarete 3.
Dias Carga P3-CF P3-CV P3-CE P3-CE P3-AS P3-AI
1 320 kN 210,6842 696,0024 347,4665 686,7002 268,1926 805,8726
2 320 kN 243,7731 738,4279 371,9765 762,9408 259,3898 881,6280
4 320 kN 254,4274 753,1611 380,2105 786,0351 258,7987 892,8019
5 320 kN 262,7541 766,0517 384,1091 807,9321 260,6179 901,3094
6 320 kN 251,2500 733,0000 356,6700 766,0000 243,1700 884,1500
7 320 kN 251,2500 733,0000 356,6700 766,0000 243,1700 884,1500
8* 280 kN (Corte c/ disco) - 703,0000 344,1722 758,2951 212,1760 827,9465
9 280 kN (Apicoamento) - 699,9800 342,1677 886,4951 350,1270 776,9027
10** 280 kN (cura reparo) - 725,5600 318,4370 831,9482 225,8850 704,5440
11 280 kN (cura reparo) - 722,6300 298,9943 811,0289 421,0360 783,6567
12 280 kN (cura reparo) - 687,5800 293,9613 815,1413 402,3220 691,2600
13 280 kN (cura reparo) - 685,1400 285,5450 817,4538 386,1190 775,9201
14 280 kN (cura reparo) - 685,1400 285,5450 817,4538 386,1190 775,9201
15 280 kN (cura reparo) - 727,9400 277,5563 821,2654 371,4420 773,2528
16 280 kN (cura reparo) - 757,1925 274,6969 825,9919 370,1900 774,1906
17 280 kN (cura reparo) - 817,3800 270,6309 830,9193 386,3070 772,9390
18 280 kN (cura reparo) - 829,2000 315,0344 839,3943 386,3750 734,1057
19 280 kN (cura reparo) - 956,3407 320,1301 842,6411 391,5660 738,6340
20 280 kN (cura reparo) - 1002,5194 316,8484 842,7693 389,3750 741,1948
21*** 280 kN (cura reparo) - 1002,5094 316,8484 842,7693 389,3750 741,1948
22 280 kN - 1103,2329 306,4187 850,8818 388,0070 738,2679
23 280 kN - 1128,2603 308,8193 856,9843 398,2380 735,7466
24**** 280 kN - 1130,4235 340,4993 871,1022 270,7330 714,6947
25 280 kN - 1134,5723 338,6838 868,7377 336,1920 786,8119
26 280 kN 0,0000 1151,0514 342,1993 872,2907 429,4610 831,8940
27***** 320 kN (Recarga) 37,4911 1200,9939 371,2520 939,8881 422,8590 894,2519
28 320 kN 50,5857 1205,0267 370,6466 950,5762 424,5010 903,3091
29 320 kN 68,0767 1214,5391 373,6798 966,6235 420,1860 921,2051
30 320 kN 83,1454 1217,9160 377,4983 975,5644 413,5490 929,5741
31 320 kN 95,2247 1221,1295 380,5587 983,0303 545,5076 931,4537
32 320 kN 101,6243 1220,4168 387,5056 990,7049 538,9450 936,4355
33 320 kN 103,9296 1218,9887 393,4802 997,8757 535,7083 938,9757
34 320 kN 111,3543 1223,2649 389,9858 1006,5476 534,7733 941,6683
35 320 kN 115,5588 1225,7940 386,9304 1009,3294 537,0762 959,5624
36 320 kN 120,1698 1224,2063 387,5598 1011,1005 535,4717 955,5849
37 320 kN 124,2607 1235,1712 387,1483 1018,9553 541,3569 973,7602
38 320 kN 127,4766 1240,7505 387,4183 1024,9486 541,7178 980,3970
39 320 kN 133,7888 1247,1605 392,5383 1035,4328 540,5331 984,3533
40 320 kN 146,8067 1243,4471 398,0542 1044,7251 528,3648 1003,6038
41 320 kN 154,0339 1245,4216 401,4411 1050,6909 521,8830 1008,0698
42 320 kN 157,8521 1245,9345 402,7828 1054,5014 518,4075 1003,6208
* Alívio de carga (40 kN) p/ o corte do concreto.
** Início da cura do material do reparo.
*** Término da cura do reparo.
**** Fixação do extensômetro no reparo.
***** Reaplicação do carregamento total (320 kN).
As deformações apresentadas pela Tabela 6.3 ferem-se às médias diárias dos valores
obtidos continuamente durante todo o experimento em intervalos de 10 minutos.
Capítulo 6 – Apresentação e análise dos resultados
83
6.4.1.2 Grupo 2
O ensaio referente ao grupo 2 iniciou-se com o concreto a 175 dias de idade e teve uma
duração de 38 dias: durante 14 dias os pilaretes permaneceram solicitados por 320 kN; na
seqüência houve um alívio no carregamento aplicado de 40 kN para a execução e cura do
reparo, que durou mais 16 dias de ensaio; após o material de reparo atingir a resistência
esperada, os exemplares passaram a ser novamente solicitados por 320 kN durante 8 dias,
finalizando, assim, o ensaio.
As curvas dos gráficos que representam o comportamento dos exemplares do grupo 2
apresentam-se com menores oscilações, possivelmente devido a um maior cuidado tomado
no contatos do terminais dos cabos com o sistema de aquisição de dados durante o ensaio
desse grupo, uma vez que se mostraram bastante sensíveis no ensaio do grupo 1.
a) Pilarete de referência (Pilarete 6)
A Figura 6.7 representa graficamente o comportamento do pilarete 6.
0
400
800
1200
1600
2000
0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40
Tempo (dias)
Deformação(
µ
m/m)
P6- CF
P6- CV
P6- CE
P6- CD
P6- A S
P6- AI
Figura 6.7 – Diagrama deformação x tempo (Pilarete de referência P6).
b) Pilaretes recuperados (P5, P7 e P8)
As curvas que mostram o comportamento desses pilaretes são apresentadas pela Figura 6.8.
Capítulo 6 – Apresentação e análise dos resultados
84
-800
-400
0
400
800
1200
1600
2000
0 4 8 1216202428323640
Tem po (dias)
Deformação (
µ
m/m)
P5- CF
P5- CV
P5- CE
P5- CD
P5- A S
P5- A I
a) Comportamento do P5.
0
400
800
1200
1600
2000
0 4 8 1216202428323640
Tem
p
o
(
dias
)
Deformação (
µ
m/m)
P7- CF
P7- CV
P7- CE
P7- CD
P7- A S
P7- A I
b) Comportamento do P7.
0
400
800
1200
1600
0 4 8 1216202428323640
Tem po (dias)
Deformação (
µ
m/m)
P8- CF
P8- CV
P8- CE
P8- CD
P8- A S
P8- A I
c) Comportamento do P8.
Figura 6.8 - Diagramas deformação x tempo do grupo 2.
Capítulo 6 – Apresentação e análise dos resultados
85
6.4.2 Análises do comportamento dos pilaretes
Após serem avaliadas as condições do concreto sob os extensômetros, por meio dos
testemunhos extraídos, conforme apresentado no item 5.7.4, verificou-se que todos
transmitiam as deformações sofridas pelo substrato de concreto.
Assim, através das análises das variações das deformações apresentadas pelo concreto
original, pelo material de reparo e pelas barras longitudinais nos trechos em que são
envolvidas pelo concreto original ou pelo material de reparo, chega-se às seguintes
constatações a respeito de seus comportamentos:
-o diagrama da Figura 6.5 mostra um comportamento distinto do pilarete 2 em relação ao
outro de referência, devido a uma falha ocorrida em sua parte inferior, provocada por uma
grande concentração de carga, durante o início do ensaio, que afetou significativamente sua
integridade. Desta forma torna-se irrelevante sua referência nas demais análises deste
capítulo. Já o pilarete de referência P6 trabalhou de forma bastante aceitável, conforme se
observa pela Figura 6.7, sofrendo um pequeno declínio nos valores de suas deformações
nos momentos de alívio de carga (40 kN) e um acréscimo nesses valores quando reaplicou-
se o carregamento total (320 kN). Assim, seu comportamento evidencia que o sistema
respondeu adequadamente às solicitações que lhe foram impostas;
-face frontal dos pilaretes (região de reparo): os exemplares recuperados apresentaram
curvas com desenvolvimento bem semelhantes. Elas mostram que, no momento de alívio
de carga (instante do corte do concreto), esses pilaretes apresentaram uma queda em suas
deformações que acompanharam a diminuição do carregamento aplicado. Após a cura e a
secagem do material de reparo, quando se fixou novamente um extensômetro na região em
análise, observa-se que esse material absorveu parte do carregamento reaplicado (40 kN);
-verso dos pilaretes (face oposta ao reparo): as curvas de deformação-tempo mostraram
que essa região dos pilaretes, oposta à anteriormente analisada, também teve no instante do
alívio de carga uma diminuição nos valores de suas deformações. Entretanto, com o passar
do tempo, esses valores foram sendo recuperados, chegando a atingir no término desse
Capítulo 6 – Apresentação e análise dos resultados
86
ensaio valores bastante próximos e até mesmo superiores àqueles iniciais, como é o caso
de P3-CV, quando a carga atuante também era de 320 kN. Esse fato evidencia que essa
região também absorveu parte da carga acrescida;
-face lateral esquerda: as deformações dessa região, instrumentada próxima ao reparo,
acompanharam as solicitações impostas, com exceção do P1-CE e do P5-CE, cujas
deformações em nenhum momento reaproximaram daquelas iniciais;
-face lateral direita: as curvas de deformação-tempo mostram que nessa região houve
algumas divergências de comportamento entre os diversos pilaretes analisados. Esse fato
deveu-se provavelmente a problemas de prumo ou desníveis das superfícies de topo dos
exemplares;
-armadura superior (região de reparo): as deformações dessas barras longitudinais, com
exceção do P1-AS e P5-AS, que provavelmente tiveram seus extensômetros danificados
durante o processo de recuperação, diminuíram no instante do alívio de carga. Porém, a
partir do momento em que ficaram expostas por meio do apicoamento do concreto, as
barras, diferentemente do material de reparo que as envolvia, sofreram maiores
deformações, comprimindo-se de maneira mais intensa a partir da reaplicação do
carregamento total (320 kN);
-armadura inferior (região oposta ao reparo): as análises do comportamento dessas barras
mostram que, da mesma forma que o concreto dessa região, elas tornaram-se menos
comprimidas no momento em que houve a diminuição da carga, com exceção da P1-AI,
que se tornou tracionada após a retirada do concreto (apicoamento). Esse fato também gera
dívidas, uma vez que o concreto dessa região, P1-C1, teve sua deformação aumentada,
evidenciando a existência de compressão. Contudo, após a recarga, esses valores de
deformações tenderam a valores próximos ou superiores àqueles iniciais, como é o caso do
P3-AI e do P4-AI, comprovando que a região inferior do pilarete realmente tornou-se mais
comprimida no final desse ensaio.
Capítulo 6 – Apresentação e análise dos resultados
87
6.4.3 Análise das deformações e das tensões
A Tabela 6.4 apresenta as variações das deformações médias sofridas por todos os pilaretes
durante todas as etapas da fase 2 desse experimento.
Tabela 6.4 - Variações das deformações média em µm/m, sofridas pelos pilaretes.
Deformações Médias em µm/m
Antes do Reparo Durante o Reparo Depois do Reparo
320 kN
280 kN 320 kN
Pilarete
CF CV CE CD
Média
CF CV CE CD
Média
CV CE CD
Média 1
CF
(Reparo)
Média 2
1 184 967 249 574 494 - 748 109 588 482 876 87 634 532 220 454
3 246 736 366 762 528 - 876 310 837 674 1226 386 1003 872 108 681
4 425 793 159 528 476 - 773 77 292 381 804 86 285 392 105 320
5 426 1167 319 1116 757 - 1089 236 1376 900 1148 98 1478 908 72 857
6* 1834 1169 362 1039 1101 1849 1207 383 1165 1151 1328 455 1260 1014 1904 1237
7 193 1079 751 528 638 - 1029 768 523 773 1119 839 554 837 81 648
8 103 1195 409 382 522 - 1254 226 185 555 1283 252 216 584 85 459
Média 1: refere-se a CV, CE e CD.
Média 2: refere-se a CV, CE, CD e ao reparo.
*Protótipo de referência.
A comparação entre a deformação média da região do reparo e a das demais regiões do
concreto (média 1), apresentadas pela Tabela 6.4, indica uma variação entre 7,93 % e
41,35%, relacionada aos diversos pilaretes recuperados. Isso demonstra que a parcela da
tensão absorvida pelo reparo não foi a mesma em todos os exemplares.
Pela Tabela 6.4 verifica-se que, inicialmente, antes mesmo da realização do reparo, as
diversas regiões monitoradas já apresentavam uma grande variabilidade de deformações
para um mesmo exemplar, chegando a apresentar o valor da deformação em um
Capítulo 6 – Apresentação e análise dos resultados
88
determinado ponto da seção cerca de 10 vezes a de outro (P8), caracterizando assim a
complexidade da distribuição das tensões nos pilaretes.
Conforme também se observa pela Tabela 6.4, o alívio de carga feito durante o reparo não
alterou significativamente a média das deformações sofridas pelas regiões monitoradas, em
função da diminuição da seção remanescente da peça. Entretanto, logo após a diminuição
da carga, houve uma diminuição das deformações proporcional ao alívio, aumentando as
deformações à medida que se procedia o corte da seção. Notou-se que, independentemente
das alterações no valor da carga, durante todo o período houve um aumento gradual das
deformações, fato este que pode ser comprovado pelos valores obtidos no pilarete de
referência e também que, após a recarga de 40 kN, houve uma distribuição equilibrada
dessa carga entre o material de reparo e as demais regiões do concreto.
A análise quantitativa da redistribuição das tensões ficou prejudicada devido ao
monitoramento de apenas 2 barras, à excentricidade de carga e à concentração de cargas
localizadas em algumas partes do exemplar, que inevitavelmente foram impostas pelo
sistema de aplicação de cargas, ficando os resultados restritos somente a análise
qualitativa.
Também é importante mencionar que os extensômetros elétricos indicaram deformações
localizadas, não podendo os valores serem extrapolados para outras regiões do elemento,
embora, quando analisadas pelo valor médio, os valores traduzem a realidade da seção,
mas não valem para outras seções.
De forma genérica, a Figura 6.9, que mostra a distribuição das tensões atuantes no pilarete
7, em conseqüência das deformações médias atuantes durante todo o ensaio realizado,
também representa o comportamento dos outros pilaretes recuperados, de acordo a Tabela
6.4.
Capítulo 6 – Apresentação e análise dos resultados
89
Figura 6.9 - Tendência padrão de variação das tensões (Pilarete 7).
6.5 Ruptura dos pilaretes
As obtenções do valor do carregamento aplicado, bem como das deformações do exemplar
ensaiado, foram realizadas a cada incremento de 50 kN no carregamento até o momento de
sua ruptura.
6.5.1 Capacidade resistente dos pilaretes
Os resultados relacionados à capacidade resistente dos 8 exemplares, obtidos durante o
ensaio de ruptura dos pilaretes, são apresentados na Tabela 6.5. O registro desses valores
possibilita interessantes comparações da capacidade resistente dos pilaretes recuperados
com as resistências de projeto (solicitações características) e com a capacidade resistente
(ruptura) dos exemplares de referência.
Capítulo 6 – Apresentação e análise dos resultados
90
Tabela 6.5 - Resistência dos pilaretes nos ensaios à compressão
centrada..
Referência Pilarete Situação
Carga de
Ruptura (kN)
1 recuperado 758,42
2 referência 564,32
3 recuperado 700,00
Grupo 1
4 recuperado 701,00
5 recuperado 712,35
6 referência 732,86
7 recuperado 680,00
Grupo 2
8 recuperado 680,00
A discrepância de valor relacionada ao pilarete 2, mostrada pela Tabela 6.5, deve-se à falha
já mencionada no item 6.4.2
Apresenta-se na Tabela 6.6 uma comparação entre a capacidade resistente de cada
exemplar ensaiado com as resistências de cálculo e as de ruptura calculada. Todos os
exemplares apresentaram desempenhos satisfatórios que variaram de 213% a 238% em
relação à resistência de cálculo e de 89 a 99 % em relação à resistência de ruptura.
Tabela 6.6 - Desempenho dos pilaretes em relação à resistência característica de cálculo e de
ruptura.
Desempenho Relativo à
Resistência (%)
Pilarete
Resistência de
Cálculo (kN)
Resistência
Calculada para
a Ruptura (kN)
Carga Última
Experimental
(kN)
De Cálculo De Ruptura
1 319,13 768,02 758,42 238 99
3 319,13 768,02 700,00 219 91
4 319,13 768,02 701,00 220 91
5 319,13 768,02 712,35 223 93
6 319,13 768,02 732,86 230 95
7 319,13 768,02 680,00 213 89
8 319,13 768,02 680,00 213 89
Capítulo 6 – Apresentação e análise dos resultados
91
Esses resultados demonstram o bom desempenho do reparo executado com argamassa de
base cimentícia (Emaco S 88-T), modificada com polímero e fibras sintéticas, uma vez que
é capaz de oferecer segurança em relação à carga de projeto.
A Tabela 6.7 mostra um desempenho bastante próximo de todos os pilaretes recuperados
em relação ao exemplar de referência, P6, sendo seu desempenho superado apenas por P1.
Tabela 6.7 - Desempenho dos pilares recuperados em relação ao de
referência.
Pilarete
Capacidade Resistente
(kN)
Desempenho em relação ao
pilarete de referência P6 (%)
1 758,42 103
3 700,00 96
4 700,00 96
5 712,35 97
7 680,00 93
8 680,00 93
Esses resultados demonstram que pilaretes, apesar de serem recuperados com uma
argamassa de maior resistência que o concreto, não tiveram alterações significativas nos
valores de suas capacidades de resistência.
6.5.2 Modos de ruptura
Todos os pilaretes ensaiados romperam-se por esmagamento do concreto em suas regiões
superiores, devido a certas irregularidades nas superfícies de topo que possibilitaram uma
maior concentração de carga em determinada área do pilarete.
As fissuras verticais tornaram-se visíveis à medida que o carregamento aplicado
aproximava-se dos valores de ruptura. Inicialmente as rupturas ocorreram por
esmagamento do concreto, seguido da flambagem das barras longitudinais em trecho
situado entre 2 estribos. As Figuras 6.7 e 6.8 mostram os grupos de pilaretes rompidos
(frente e verso).
Capítulo 6 – Apresentação e análise dos resultados
92
a) Vista de frente.
b) Vista de verso.
Figura 6.10 - Detalhes dos pilaretes do grupo 1 após a ruptura.
Capítulo 6 – Apresentação e análise dos resultados
93
a) Vista de frente.
b) Vista de verso.
Figura 6.11 - Detalhes dos pilaretes do grupo 2 após a ruptura.
Capítulo 6 – Apresentação e análise dos resultados
94
6.5.3 Análise das deformações
Os diagramas de carga-deformação relativos ao ensaio de ruptura são apresentados nas
Figuras 6.9 e 6.10.
Pilarete de referência
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 500 1000 1500 2000
Deformação (
µ
m/m)
Carga (kN)
CF
CV
CE
CD
AS
AI
Figura 6.12 – Diagrama carga x deformação do exemplar de referência (comportamento padrão).
Pilarete recuperado
0
100
200
300
400
500
600
700
0 500 1000 1500 2000
Deformação (
µ
m/m)
Carga (kN)
CF
CV
CE
CD
AS
AI
Figura 6.13 - Diagrama carga x deformação do pilarete recuperado (comportamento padrão).
Através dos diagramas de carga-deformação relativos aos ensaios de ruptura, mostrados
pelas Figuras 6.11 e 6.12, constata-se que:
-Pilarete de referência: o exemplar de referência manteve-se íntegro até o momento de sua
ruptura, apresentando uma certa linearidade das deformações em função do carregamento
aplicado.
Capítulo 6 – Apresentação e análise dos resultados
95
-Reparo: os pilaretes recuperados apresentaram, inicialmente, valores de deformações
bastante baixos na região do reparo, indicando uma relativa ausência de absorção de tensão
até a aplicação de aproximadamente 280 kN, quando a distribuição das tensões tornou-se
mais uniforme. Esse valor coincide com aquele atuante no sistema no momento da
execução do reparo, o que justifica o fato de somente após a aplicação de um carregamento
de igual valor, ocorrer uma significativa absorção de tensão pela região do reparo.
-Concreto: As faces laterais, esquerda e direita, dos pilaretes recuperados também não
apresentaram similaridade em suas deformações, devido a desníveis das superfícies dos
topos dos exemplares, que possibilitaram uma maior deformação de determinada face. Já
os versos daqueles pilaretes mantiveram-se sempre mais deformados que a região de
reparo, indicando que realmente houve uma maior concentração de tensões na face oposta
ao reparo.
-Aço: As armaduras da região de reparo, assim como as opostas a essa região, não
apresentaram deformações similares durante o processo de ruptura dos pilaretes, devido a
um maior contato da chapa de transmissão de cargas com determinada armadura.
Capítulo 7 – Conclusões
96
CAPÍTULO 7
CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA TRABALHOS
FUTUROS
7.1 Conclusões
O processo de recuperação estrutural tem se tornado cada vez mais usual devido ao grande
número de estruturas de concreto armado que atualmente se apresentam deterioradas. Esse
fato tem levado à abordagem dessa terapia em diversas pesquisas científicas em grande
parte do mundo. Entretanto, a revisão bibliográfica deste trabalho constatou uma limitação
da literatura em relação à forma de atuação e redistribuição das tensões durante e após
aquele processo.
Desta forma, foi desenvolvido um programa experimental que visou avaliar essa
redistribuição de tensões nas regiões recuperadas de pilaretes de concreto armado com
seções retangulares, solicitados por uma compressão centrada e submetidos a um processo
estrutural de recuperação parcial, considerando a diminuição da seção e alívio de carga
durante tal processo.
Uma primeira conclusão que se pode extrair, não dos resultados, mas sim do processo
experimental, é que os extensômetros elétricos indicam deformações localizadas e os
valores não podem ser extrapolados para outras regiões do elemento, embora quando
analisadas pelo valor médio, os valores traduzem a realidade da seção, mas não valem para
outras seções, principalmente quando se considera as seções de extremidade e as
intermediárias, devido à influencia do contato entre a aplicação da carga e o concreto
Capítulo 7 – Conclusões
97
armado. Da mesma forma, as diversas regiões monitoradas, antes do reparo, já
apresentavam uma grande variabilidade de deformações, aproximadamente 10 vezes, para
uma mesma seção do pilarete.
Os ensaios realizados mostram que, durante um processo de recuperação estrutural,
realizado com determinada argamassa de características similares às da argamassa utilizada
neste experimento (base cimentícia modificada com polímero e fibras sintéticas, etc),
apesar do material de reparo resistir a uma parcela da carga, existe também uma
redistribuição do carregamento às demais regiões do concreto.
As deformações das barras longitudinais que ficaram expostas durante o processo de
recuperação sofreram maiores deformações, comprimindo-se de maneira mais intensa a
partir da reaplicação do carregamento total. Já as barras longitudinais da região oposta ao
reparo, da mesma forma que o concreto dessa região, tornaram-se, de modo geral, menos
comprimidas no momento em que houve a diminuição da carga. No entanto, após a recarga
esses valores de deformações tenderam a valores próximos ou superiores àqueles iniciais,
comprovando que a região oposta ao reparo tornou-se mais comprimida no final desse
experimento.
A variação obtida da relação entre a média de deformação no reparo e a das demais regiões
(CV, CE, CD) nos diversos exemplares analisados (de 7,93 % a 41,35 %), demonstrou que
não houve padronização da parcela da tensão absorvida pelo reparo. Entretanto, com o
valor médio de 18,78% daquela relação, admite-se que o reparo conseguiu absorver parte
significativa da carga reaplicada de 40 kN e seguiu aumentando em função do tempo
devido à deformação lenta do concreto.
No que diz respeito aos resultados das capacidades resistentes obtidas durante os ensaios
de ruptura, para os pilaretes recuperados, verifica-se um desempenho satisfatório, com
variação média de 221% em relação à resistência de cálculo. Para o pilarete de referência
esta relação foi de 230%. Estes valores estão próximos do valor obtido entre os valores
teóricos, ou seja, considerando os valores da resistência de cálculo, e os valores da ruptura,
o qual foi de 241%. Assim, esses resultados demonstram o bom desempenho do reparo
Capítulo 7 – Conclusões
98
executado com aquele tipo de argamassa, uma vez que é capaz de oferecer segurança em
relação à carga de projeto.
Quando se compara os pilaretes entre si, levando em consideração os valores das cargas de
ruptura obtidas durante o ensaio, observa-se um desempenho bastante próximo de todos
aqueles recuperados em relação ao pilarete de referência, sendo que a média das relações
das cargas de ruptura de pilaretes recuperados e de referência foi de 96%. Esses resultados
demonstram que os pilaretes, apesar de serem recuperados com uma argamassa de maior
resistência que o concreto, não tiveram alterações significativas nos valores das
capacidades resistentes.
Percebe-se que o objetivo do presente trabalho, apesar das limitações inerentes ao processo
experimental, foi alcançado. Embora não tenha sido possível quantificar precisamente a
redistribuição das tensões, esse trabalho permitiu o estudo qualitativo de comportamento
dos pilaretes durante o processo de recuperação estrutural e pôde-se realizar a
quantificação das deformações. Tal avanço permitirá um melhor entendimento dos
mecanismos originados durante o processo de recuperação de pilares.
7.2 Sugestões para trabalhos futuros
A amplitude de assuntos possíveis de serem abordados em continuidade a este trabalho é
grande. As variáveis podem ser os materiais, a técnica e o método de abordagem do
problema. Entretanto, alguns pontos discriminados em seguida apresentam-se de forma
imediata e poderão solucionar algumas questões levantadas neste trabalho. São eles:
- aprimorar a metodologia do experimento com uma maior quantidade de barras de aço e
uma maior abrangência das regiões de concreto monitoradas por extensômetros elétricos;
- realizar um programa experimental similar ao atual, porém utilizando diferentes tipos de
material de reparo, a fim de comparar o comportamento dos pilaretes em função dos
diferentes tipos de argamassas;
Capítulo 7 – Conclusões
99
- avançar no programa experimental buscando a análise quantitativa da redistribuição das
tensões em seções de pilares curtos de concreto armado submetidos a um processo de
recuperação estrutural similar ao realizado nesse experimento;
- continuar o programa experimental para um estudo da redistribuição das tensões em
seções de pilares curtos de concreto armado submetidos a um processo de reparo
estrutural com maior relação entre a área reparada e a área total da seção, utilizando
metodologia similar à deste experimento.
Referências Bibliográficas
100
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APÊNDICES
108
APÊNDICES:
A – f
ck
DO CONCRETO UTILIZADO NOS PILARETES.
B – PILAR EQUIVALENTE AO PILARETE.
C – TABELAS COM AS DEFORMAÇÕES DOS PILARETES
APÊNDICES
109
APÊNDICE A - f
ck
DO CONCRETO UTILIZADO NOS PILARETES
Ao considerar que determinadas estruturas, onde atualmente seja necessário algum
processo de recuperação a fim de resgatar suas características originais, tenham sido
construídas na década de 80 e que nessa época a resistência característica do concreto de
melhor resistência, utilizado em obras tidas como mais sofisticadas era da ordem de 20
MPa (comumente utilizado na década de 90), procurou-se definir o valor atual da
resistência à compressão desse concreto, considerando sua evolução com o tempo.
Desta forma, através de uma regra de evolução da resistência do concreto com a idade (j),
e da Equação (A.1), preconizada pela norma francesa Bael apud Da Cunha (2003), pode-se
estimar o valor da resistência desse concreto após 20 anos:
f
c
(j)/f
c
(j=28) = j/(a+bj), com a = 28(1-b) (A.1)
Alguns valores para os coeficientes a e b, com dados obtidos em ensaios para as diversas idades do
concreto, são apresentados na Tabela A.1.
Tabela A.1 - Alguns valores práticos dos coeficientes a e b, para concretos
considerados de crescimento normal da resistência.
Concreto de Resistência Normal
f
cm
≤ 50 MPa
Observações
a b
Para j≤ 28 dias 4,76 0,83
Para j > 28 dias 7,00 0,75
APÊNDICES
110
a) Cálculo da resistência à compressão atual de um concreto produzido há 20 anos com f
ck
de 20 MPa:
f
c
(j)/f
c
(j=28) = j/(a + bj), com a = 28(1-b)
Sendo:
a = 7,00;
b = 0,75;
j = 7300 dias (20 anos);
fc(28 dias) = 20 MPa
Têm-se:
f
c
(7300)/fc(28) = 7300/ (7 + 0,75. 7300)
f
c
(7300)/fc(28) = 1,33
f
c
(7300) = 1,33 . 20
f
c
(20anos) = 26,64 MPa (ou seja, aproximadamente 25 MPa).
Desta forma, concluiu-se que o concreto a ser utilizado nesta pesquisa experimental, mais
representativo dessas estruturas que atualmente apresentam resistência à compressão de 25
MPa, deve ser projetado para este valor.
Durante a execução desse concreto (25 MPa), foi realizado um controle por amostragem
total (100%) onde foram moldados 5 exemplares (cada exemplar com 2 corpos de prova)
por amassada (para cada grupo de pilaretes), em conformidade com a NBR 12655 (1996).
Assim, os resultados obtidos pela Equação (A.1) puderam ser comparados com os valores
estimados para a resistência característica, f
ckest
, dos lotes de concreto, a fim de verificar a
validade dessa equação para este concreto específico.
APÊNDICES
111
b) Comparação entre os valores da resistência à compressão, considerando aqueles obtidos
pela Equação (A.1) e os f
ckest
, utilizando as idades dos corpos de prova mostrados na
Tabela A.2.
Tabela A.2 Comparação ente os valores obtidos pela Equação (A.1) e pelos f
ckest
.
Resistência à compressão (MPa)
Tempo
Equação
f
ckest
7 dias 16,56 20,20
28 dias 25,00 26,04
132 dias 31,13 32,29
Ao comparar a relação f
c
(j)/f
c
(j=28) obtida pelos valores da equação com os reais
ensaiados f
ckest
, conclui-se que:
Para idade de 7 dias, a Equação (A.1) com os valores a e b adotados, não representam o
comportamento real do aumento da resistência com o tempo desse concreto. Já para idade
superior a 28 dias, essa equação representa adequadamente esse comportamento.
Logo, foi imprescindível que se determinasse os coeficientes a e b para uma idade inferior
a 28 dias, para a adequação da equação ao comportamento real desse concreto.
C) Determinação dos coeficientes a e b:
Com os valores reais de resistência, obtidos nos ensaios para 7 (20,20 MPa) e 28 dias
(26,04 MPa), pôde-se determinar esses coeficientes através de um sistema de 2 equações e
2 incógnitas.
P/ satisfazer a equação :f
c
(j)/f
c
(j=28) = j/(a + bj), têm-se que:
APÊNDICES
112
1º) P/ j=7dias: f
c
(7)/f
c
(28) = 0,776 = 7/ (a + b.7)
2º) P/ j= 28 dias: f
c
(28)/f
c
(28) = 1 = 28 / (a + b.28)
A resolução desse sistema leva a seguinte solução: a= 2,80 e b = 0,90.
Com esses valores adotados para j ≤ 28 dias, pode-se afirmar que a Equação (A.1)
representa de forma adequada a evolução da resistência desse concreto com o tempo.
d) Verificação da validade da Equação (A.1), para um concreto atual de 26,04 MPa, que
tenta simular uma estrutura cujo concreto possuía um fck de 20 MPa, há aproximadamente
20 anos:
f
c
(7300)/f
c
(j=28) = 7300/(7+0,75 x 7300)
26,04/f
c
(j=28) = 1,33
f
c
(j=28) = 26,04 / 1,33
f
c
(j=28) = 19,58 (aproximadamente 20 MPa)
Conclui-se que ao utilizar neste experimento um f
ck
de 25 MPa, as estruturas executadas há
20 anos estão bem representadas no que diz respeito a atual resistência do concreto dessas
estruturas.
APÊNDICES
113
e) Representação esquemática da evolução relativa da resistência do concreto projetado há
20 anos, com o tempo:
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
0 20406080100
(dias)
fc(j)/fc(j=28)
Figura A.1- Representação esquemática da evolução relativa da resistência de um concreto
projetado há 20 anos para 20 MPa.
APÊNDICES
114
APÊNDICE B – PILAR EQUIVALENTE AO PILARETE
Determinação das dimensões usuais para pilares em edifícios, correspondentes as definidas
(12 x 20 x 60) cm para os pilaretes deste experimento, no que diz respeito ao índice de
rigidez:
a) Cálculo do índice de rigidez do pilarete, considerando a Equação (B.1):
r = I/L (B.1)
Onde:
r = índice de rigidez;
I = momento de inércia na direção considerada, em cm
4
;
L = 60 cm (comprimento do pilar).
Seção = (a x b) cm
2
, onde a = 12 cm e b = 20 cm
Ao calcular o índice de rigidez no sentido crítico, ou seja, da menor dimensão (a) do
pilarete, tem-se que:
I
a
=(bxa
3
)/12=2880 cm
4
L= 60 cm
r
a
= 48 cm
3
Ao calcular no sentido da maior dimensão (b):
I
b
=(axb
3
)/12=8000 cm
4
L= 60 cm
r
b
= 133,33 cm
3
b) Cálculo das dimensões de um pilar com 300 cm de vão, correspondentes as do pilarete,
levando em consideração a equivalência de rigidez:
* r
a
do pilar = r
a
do pilarete
(I
a
/L) do pilar = 48 cm
3
APÊNDICES
115
(bxa
3
)/12= 48 x 300 =14400 cm
4
bxa
3
=172800 cm
4
*rb do pilar= rb do pilarete
(I
b
/L)/12= 133,33 x 300 = 39999 cm
4
axb
3
= 479988 cm
4
Ao resolver essas duas equações os valores a e b, referente às dimensões do pilar
equivalente, são respectivamente 18 e 30 cm.
APÊNDICES
116
APÊNDICE C - TABELAS COM AS DEFORMAÇÕES DOS PILARETES
Tabela A.3 - Deformações em µm/m das regiões instrumentadas do pilarete 1.
Dias Cargas P1-CF P1-CV P1-CE P1-CD P1-AS P1-AI
1 320 kN 179,8907 853,3844 196,3038 516,0789 72,9984 620,4654
2 320 kN 188,7978 939,9907 222,4995 560,7852 75,6300 492,6340
4 320 kN 178,4561 966,8740 228,0351 574,8134 82,9498 494,0346
5 320 kN 185,1856 986,7895 232,6220 586,1636 169,9473 495,9179
6 320 kN 186,2580 1027,0600 255,1500 602,1820 194,0513 497,0000
7 320 kN 186,2580 1027,0600 357,5230 602,1820 215,0764 497,0000
8* 280 kN (Corte c/ disco) - 859,7033 381,0207 644,5056 198,5140 38,5110
9 280 kN (Apicoamento) - 775,0330 297,5956 681,8121 329,8854 -74,7905
10** 280 kN (cura reparo) - 785,0566 154,8748 694,5439 309,3914 -86,8027
11 280 kN (cura reparo) - 781,5379 117,6157 655,2740 377,2984 -99,5666
12 280 kN (cura reparo) - 771,9942 128,6224 629,4246 435,4834 -112,0041
13 280 kN (cura reparo) - 770,7783 121,7180 616,7265 493,1885 -119,2196
14 280 kN (cura reparo) - 770,7783 121,7180 616,7265 492,3224 -119,2196
15 280 kN (cura reparo) - 766,7090 127,0556 604,4978 475,6914 -120,2908
16 280 kN (cura reparo) - 768,1047 126,9466 593,8557 536,3964 -127,2195
17 280 kN (cura reparo) - 762,9385 121,0210 581,6384 589,7904 -138,5608
18 280 kN (cura reparo) - 765,9904 122,3139 573,6230 601,3234 -139,1890
19 280 kN (cura reparo) - 739,7282 133,7110 572,8536 637,9284 -424,7110
20 280 kN (cura reparo) - 744,0762 136,0874 570,6863 651,4104 -421,6810
21*** 280 kN (cura reparo) - 744,0762 130,4539 570,6863 674,2364 -421,6810
22 280 kN - 742,8187 89,8991 568,6916 672,9604 -318,8510
23 280 kN - 740,2452 87,0813 566,8280 737,9474 -306,7719
24**** 280 kN - 694,0513 74,8482 566,4045 1296,4970 -341,4390
25 280 kN - 699,7085 70,8156 565,2254 1460,1890 -336,5790
26 280 kN 0,0000 703,0308 31,7215 560,1841 1707,1040 -335,2760
27***** 320 kN (Recarga) 56,6873 798,6619 58,1182 601,0351 1694,8764 -321,4570
28 320 kN 128,6801 817,5042 61,4316 608,1582 1525,9774 -326,4150
29 320 kN 166,8939 824,6722 69,8200 615,5171 1467,2974 -320,2050
30 320 kN 190,0911 834,0706 74,6648 620,9105 1437,5404 -311,1960
31 320 kN 204,0861 838,6803 77,2677 623,0303 1567,5784 -312,9679
32 320 kN 219,9137 842,6124 79,6332 626,5789 1689,0954 -309,0899
33 320 kN 232,7332 862,7187 80,2913 631,4235 1736,4444 -296,0143
34 320 kN 234,7974 872,5025 80,6982 635,5124 1798,4034 -290,9127
35 320 kN 237,1391 881,8300 84,7575 640,1450 1820,7174 -278,5014
36 320 kN 240,4097 893,7416 84,8612 638,1818 1856,9644 -275,2703
37 320 kN 252,1967 912,3541 92,4139 647,7113 1857,0256 -225,8730
38 320 kN 254,7338 916,9295 96,2879 650,9956 1856,9586 -223,0723
39 320 kN 260,1389 930,3618 104,0448 652,6576 1858,9562 -219,2206
40 320 kN 272,0418 922,5093 112,2658 647,2238 1859,2260 -213,1714
41 320 kN 279,6805 931,9541 117,9617 654,1722 1860,3020 -206,5398
42 320 kN 284,7082 928,9837 118,7962 654,2852 1860,4523 -203,8568
* Alívio de carga (40 kN) p/ o corte do concreto.
** Início da cura do material do reparo.
*** Término da cura do reparo.
**** Fixação do extensômetro no reparo.
***** Reaplicação do carregamento total (320 kN).
APÊNDICES
117
Tabela A.4 - Deformações em µm/m das regiões instrumentadas do pilarete 2.
Dias Carga P2 - CF P2 - CV P2 - CE P2 - CD P2 - AS P2 - AI
1 320 kN 231,91866 1193,4266 231,08054 741,6874 381,67846 1233,2162
2 320 kN 246,08066 1322,9189 268,50034 806,1769 414,57682 1241,7531
4 320 kN 254,32536 1368,1946 280,83573 811,27911 424,8805 1268,8491
5 320 kN 257,31866 1404,7962 287,99617 832,85742 440,24811 1253,6642
6 320 kN 274,679 1469 301,55 863,5407 447,169 1191,85
7 320 kN 274,679 1469 301,55 863,5407 447,169 1191,85
8* 280 kN 277,55024 1285,1228 277,80702 786,66348 476,93868 1134,5487
9 280 kN 267,92949 1283,0743 166,32183 769,30345 503,05164 1135,6634
10 280 kN 271,35008 1297,5223 159,71611 776,10367 481,63601 1138,7099
11 280 kN 273,13598 1298,3362 158,80475 775,75922 467,944 1112,0998
12 280 kN 273,32141 1299,3002 157,40795 774,5155 464,68499 1036,6169
13 280 kN 273,98597 1300,1362 157,09314 774,3392 462,44294 1017,3863
14 280 kN 273,98597 1300,1362 157,09314 774,3392 462,44294 1017,3863
15 280 kN 276,85762 1309,6953 159,72843 777,46704 462,37776 1004,4489
16 280 kN 277,99358 1314,004 160,66961 779,37569 460,71459 999,26439
17 280 kN 279,33326 1313,2676 160,89552 780,77757 460,83896 994,59412
18 280 kN 278,80766 1367,1273 160,9866 777,37608 450,43585 987,02547
19 280 kN 279,89282 1380,9072 163,17703 770,91675 443,0717 980,46792
20 280 kN 279,43712 1381,8609 163,68109 771,68431 441,6429 977,47925
21 280 kN 279,43712 1381,8609 163,68109 771,68431 441,6429 977,47925
22 280 kN 279,38188 1385,4671 166,41622 771,02885 443,42612 965,21203
23 280 kN 281,95762 1391,1798 167,65733 774,3887 445,87062 963,82749
24 280 kN 279,73554 1398,6794 169,07873 781,56068 467,0296 966,63293
25 280 kN 295,60738 1409,6908 170,59522 788,56487 447,48111 968,33423
26 280 kN 290,4572 1565,0665 171,6836 796,5648 482,67184 968,28422
27** 320 kN 284,5774 1681,5155 209,6923 880,42914 479,94041 989,97289
28 320 kN 278,9464 1728,3029 219,53709 897,37463 478,66905 984,33838
29 320 kN 276,6954 1779,6691 226,944 910,50993 472,89075 988,00664
30 320 kN 271,3594 1807,6026 233,50923 921,17384 458,11112 989,38365
31 320 kN 268,1594 1828,4293 236,329 919,00114 479,57021 991,7628
32 320 kN 261,0794 1856,9713 240,65869 926,87081 462,35549 995,68868
33 320 kN 249,7794 1872,2279 243,26539 938,99342 450,73466 998,46673
34 320 kN 249,2994 1890,7695 246,49532 949,56965 456,18436 981,0582
35 320 kN 251,3494 1899,4052 249,11815 956,04049 469,05724 987,62046
36 320 kN 249,2894 1900,3636 248,26794 957,47368 457,07248 986,83019
37 320 kN 250,79672 1930,004 256,4362 972,67065 441,51981 986,01336
38 320 kN 244,3194 1936,3695 258,83753 976,07156 460,00993 981,36669
39 320 kN 242,6194 1950,1268 262,10811 981,75466 457,86253 980,59253
40 320 kN 235,8394 1945,6608 263,38331 982,51568 446,0012 980,67505
41 320 kN 235,9394 1945,9656 271,63254 985,05072 449,05739 988,40189
42 320 kN 234,2694 1953,7914 271,55789 985,55407 450,19512 986,66038
* Alívio de carga (40 kN).
** Reaplicação da carga total.
APÊNDICES
118
Tabela A.5 - Deformações em µm/m das regiões instrumentadas do pilarete 3.
Dias Carga P3-CF P3-CV P3-CE P3-CE P3-AS P3-AI
1 320 kN 210,6842 696,0024 347,4665 686,7002 268,1926 805,8726
2 320 kN 243,7731 738,4279 371,9765 762,9408 259,3898 881,6280
4 320 kN 254,4274 753,1611 380,2105 786,0351 258,7987 892,8019
5 320 kN 262,7541 766,0517 384,1091 807,9321 260,6179 901,3094
6 320 kN 251,2500 733,0000 356,6700 766,0000 243,1700 884,1500
7 320 kN 251,2500 733,0000 356,6700 766,0000 243,1700 884,1500
8* 280 kN (Corte c/ disco) - 703,0000 344,1722 758,2951 212,1760 827,9465
9 280 kN (Apicoamento) - 699,9800 342,1677 886,4951 350,1270 776,9027
10** 280 kN (cura reparo) - 725,5600 318,4370 831,9482 225,8850 704,5440
11 280 kN (cura reparo) - 722,6300 298,9943 811,0289 421,0360 783,6567
12 280 kN (cura reparo) - 687,5800 293,9613 815,1413 402,3220 691,2600
13 280 kN (cura reparo) - 685,1400 285,5450 817,4538 386,1190 775,9201
14 280 kN (cura reparo) - 685,1400 285,5450 817,4538 386,1190 775,9201
15 280 kN (cura reparo) - 727,9400 277,5563 821,2654 371,4420 773,2528
16 280 kN (cura reparo) - 757,1925 274,6969 825,9919 370,1900 774,1906
17 280 kN (cura reparo) - 817,3800 270,6309 830,9193 386,3070 772,9390
18 280 kN (cura reparo) - 829,2000 315,0344 839,3943 386,3750 734,1057
19 280 kN (cura reparo) - 956,3407 320,1301 842,6411 391,5660 738,6340
20 280 kN (cura reparo) - 1002,5194 316,8484 842,7693 389,3750 741,1948
21*** 280 kN (cura reparo) - 1002,5094 316,8484 842,7693 389,3750 741,1948
22 280 kN - 1103,2329 306,4187 850,8818 388,0070 738,2679
23 280 kN - 1128,2603 308,8193 856,9843 398,2380 735,7466
24**** 280 kN - 1130,4235 340,4993 871,1022 270,7330 714,6947
25 280 kN - 1134,5723 338,6838 868,7377 336,1920 786,8119
26 280 kN 0,0000 1151,0514 342,1993 872,2907 429,4610 831,8940
27***** 320 kN (Recarga) 37,4911 1200,9939 371,2520 939,8881 422,8590 894,2519
28 320 kN 50,5857 1205,0267 370,6466 950,5762 424,5010 903,3091
29 320 kN 68,0767 1214,5391 373,6798 966,6235 420,1860 921,2051
30 320 kN 83,1454 1217,9160 377,4983 975,5644 413,5490 929,5741
31 320 kN 95,2247 1221,1295 380,5587 983,0303 545,5076 931,4537
32 320 kN 101,6243 1220,4168 387,5056 990,7049 538,9450 936,4355
33 320 kN 103,9296 1218,9887 393,4802 997,8757 535,7083 938,9757
34 320 kN 111,3543 1223,2649 389,9858 1006,5476 534,7733 941,6683
35 320 kN 115,5588 1225,7940 386,9304 1009,3294 537,0762 959,5624
36 320 kN 120,1698 1224,2063 387,5598 1011,1005 535,4717 955,5849
37 320 kN 124,2607 1235,1712 387,1483 1018,9553 541,3569 973,7602
38 320 kN 127,4766 1240,7505 387,4183 1024,9486 541,7178 980,3970
39 320 kN 133,7888 1247,1605 392,5383 1035,4328 540,5331 984,3533
40 320 kN 146,8067 1243,4471 398,0542 1044,7251 528,3648 1003,6038
41 320 kN 154,0339 1245,4216 401,4411 1050,6909 521,8830 1008,0698
42 320 kN 157,8521 1245,9345 402,7828 1054,5014 518,4075 1003,6208
* Alívio de carga (40 kN) p/ o corte do concreto.
** Início da cura do material do reparo.
*** Término da cura do reparo.
**** Fixação do extensômetro no reparo.
***** Reaplicação do carregamento total (320 kN).
APÊNDICES
119
Tabela A.6 - Deformações em µm/m das regiões instrumentadas do pilarete 4.
Dias Carga P4-CF P4-CV P4-CE P4-CD P4-AS P4-AI
1 320 kN 391,9139 738,0805 142,7081 469,7560 351,1211 514,4080
2 320 kN 423,5418 792,2679 156,6075 531,5478 364,9747 494,6674
4 320 kN 434,7432 813,2313 168,2775 551,4482 360,4025 497,0440
5 320 kN 442,7885 827,1522 164,6278 569,5885 362,0972 500,7840
6 320 kN 429,0000 794,0000 159,1600 524,0000 382,0000 500,8000
7 320 kN 429,0000 794,0000 159,1600 524,0000 382,0000 500,8000
8* 280 kN (Corte c/ disco) - 774,6523 159,4641 521,2663 271,5157 496,0991
9 280 kN (Apicoamento) - 775,7300 124,4583 576,0675 294,7075 499,9295
10** 280 kN (cura reparo) - 793,1324 65,6754 468,3700 397,8455 505,9803
11 280 kN (cura reparo) - 792,7890 52,9143 342,4800 406,3525 500,9982
12 280 kN (cura reparo) - 784,7006 57,6434 314,5263 401,2535 486,8121
13 280 kN (cura reparo) 781,3942 62,7699 273,3393 398,9505 469,6838
14 280 kN (cura reparo) - 781,3942 62,7699 273,3393 398,9505 469,6838
15 280 kN (cura reparo) - 780,6388 67,1130 270,3279 397,5405 452,7825
16 280 kN (cura reparo) - 784,9196 68,3210 253,4805 398,0375 447,0294
17 280 kN (cura reparo) - 788,4313 78,3300 180,9636 397,6305 443,8245
18 280 kN (cura reparo) - 790,9952 52,7483 180,2710 423,3525 443,3010
19 280 kN (cura reparo) - 793,5847 88,5589 190,5726 399,9135 458,2304
20 280 kN (cura reparo) - 793,1737 89,8957 200,5678 397,1475 459,0526
21*** 280 kN (cura reparo) - 793,1737 89,8957 210,5645 397,1475 459,0526
22 280 kN - 786,0958 97,4212 225,4526 422,9315 464,9547
23 280 kN - 785,5530 99,9754 230,4560 391,7155 465,6600
24**** 280 kN - 706,8952 55,3093 250,8624 529,8025 446,7435
25 280 kN - 703,1973 57,9281 296,5810 490,4915 529,1950
26 280 kN 0,0000 706,4644 36,5607 296,5840 517,7735 570,1140
27***** 320 kN (Recarga) 43,7463 757,7864 55,6485 231,3460 445,1555 618,0700
28 320 kN 56,7819 768,5073 64,8261 291,0880 454,4555 633,2790
29 320 kN 74,0952 782,4781 74,2424 327,5530 440,2235 650,3010
30 320 kN 86,6309 789,0563 80,4958 317,0330 443,2625 659,9570
31 320 kN 96,2459 794,2274 84,4785 320,4610 417,0735 668,9410
32 320 kN 99,9873 793,6539 80,5215 306,3010 425,1365 669,1710
33 320 kN 97,2846 789,0463 73,7760 290,8810 425,4395 670,9010
34 320 kN 105,4955 796,5787 77,1092 265,0710 388,1115 681,7310
35 320 kN 110,3932 804,4461 83,5495 286,5810 379,6865 693,8410
36 320 kN 114,4322 806,1244 85,1483 290,4350 380,5520 696,8510
37 320 kN 116,3334 816,3979 92,8030 293,5510 402,0935 719,2310
38 320 kN 120,4543 821,8498 95,1579 297,3210 388,1895 719,9010
39 320 kN 128,0537 831,6938 101,8214 297,2010 388,1755 719,8910
40 320 kN 139,4253 835,4599 104,9293 261,5310 354,0965 762,1210
41 320 kN 145,5633 839,3608 108,0421 255,0410 374,6185 756,9710
42 320 kN 148,6045 840,7445 108,0211 238,9610 363,2205 753,6210
* Alívio de carga (40 kN) p/ o corte do concreto.
** Início da cura do material do reparo.
*** Término da cura do reparo.
**** Fixação do extensômetro no reparo.
***** Reaplicação do carregamento total (320 kN).
APÊNDICES
120
Tabela A.7 - Deformações em µm/m das regiões instrumentadas do pilarete 5.
Dias Observações P5-CF P5-CV P5-CE P5-CD P5-AS P5-AI
1 320 kN 310,2148 924,42488 259,75738 1018,30 40,272279 766,47083
2 320 kN 357,70335 1028,3125 267,503 1094,21 46,742674 872,6387
4 320 kN 391,69856 1077,5167 251,47847 1128,45 26,081761 915,37264
5 320 kN 377,30998 1114,6323 244,21805 1142,68 31,96597 942,65903
6 320 kN 387,54646 1147,2785 246,58373 1148,83 12,119351 961,30935
7 320 kN 412,12291 1164,3015 248,08931 1156,51 -15,81215 966,16017
8 320 kN 418,36249 1220,4861 367,35388 1172,75 -3,316981 960,2532
9 320 kN 455,09975 1226,4422 372,099 1186,30 4,6259542 951,0132
10 320 kN 483,2055 1240,9326 373 1197,31 20,054741 1053,6622
11 320 kN 480,59111 1244,1089 373,909 1209,2177 10,393752 1065,7522
12 320 kN 481,08957 1254,1903 380,5944 1218,4426 23,38394 1070,3852
13 320 kN 488,48427 1263,9107 381,3116 1224,9458 14,101621 1080,1892
14 320 kN 504,29384 1273,4624 385,3251 1230,9305 11,713652 1090,1432
15* 280 kN (Corte c/ disco) 454,16906 1194,9346 360,8474 1189,66 7,1383648 1016,0922
15 280 kN (Apicoamento) - 1066,9684 346,999 1382,9579 -11,99666 917,4072
16 Reparo - 280 kN - 1076,1554 338,68 1406,7192 -158,6015 835,7662
17** 280 kN (cura reparo) - 1100,5471 343,7038 1401,8824 -216,6159 781,5472
18 28 kN (cura reparo) - 1109,8645 318,2813 1398,0497 -224,1164 756,6902
19 280 kN (cura reparo) - 1089,6212 273,6514 1387,964 -186,7069 795,1052
20 280 kN (cura reparo) - 1088,475 262,1088 1374,9056 -222,3836 821,1862
21 280 kN (cura reparo) - 1096,1581 241,1106 1379,1837 -216,0066 808,9562
22 280 kN (cura reparo) - 1095,7404 230,7358 1386,2717 -209,7473 749,2562
23 280 kN (cura reparo) - 1087,1748 212,4626 1368,6969 -202,9067 697,1719
24*** 280 kN (cura reparo) - 1081,3114 157,4826 1373,5968 -209,9986 721,4595
25 280 kN - 1079,8959 172,1546 1380,4641 -220,4575 688,5377
26 280 kN - 1080,0766 154,9144 1389,0961 -229,0154 684,6906
27**** 280 kN - 1070,6703 144,3432 1397,3653 -239,4399 682,0905
28 280 kN - 1060,7362 129,2363 1399,7236 -243,1278 681,5414
29 280 kN 0,0000 1050,319 96,0879 1402,4819 -244,5844 679,8868
30***** Recarga - 320 kN 44,41496 1118,6772 108,1651 1451,3569 -259,5857 744,3696
31 320 kN 48,86656 1136,8856 110,1018 1462,2801 -257,9202 753,7622
32 320 kN 42,84107 1142,1378 108,6745 1464,1091 -255,0332 752,8022
33 320 kN 43,70232 1149,4067 101,3051 1473,4239 -255,3330 761,4572
34 320 kN 58,95832 1148,6179 96,4144 1481,2796 -256,9793 767,6752
35 320 kN 88,33242 1156,2688 85,0718 1486,5368 -269,0789 769,4652
36 320 kN 109,2345 1155,0248 85,8774 1492,6185 -276,2217 766,9902
37 320 kN 106,735 1164,8175 93,9398 1498,673 -268,0260 774,7182
38 320 kN 100,9679 1160,6298 89,4039 1494,0378 -265,5049 767,8732
* Alívio de carga (40 kN) p/ o corte do concreto.
** Início da cura do material do reparo.
*** Término da cura do reparo.
**** Fixação do extensômetro no reparo.
***** Reaplicação do carregamento total (320 kN).
APÊNDICES
121
Tabela A.8 - Deformações em µm/m das regiões instrumentadas do pilarete 6.
Dias Observações P6-CF P6-CV P6-CE P6-CD P6-AS P6-AI
1 320 kN 1823,546 911,65815 257,61973 850,50806 263,27721 684,18723
2 320 kN 1830,456 1041,8218 301,4012 933,34847 308,33822 765,42092
4 320 kN 1834 1109,5646 324,91069 978,67624 331,96384 792,46384
5 320 kN 1832,756 1140,1128 350,108 1007,593 343,06435 814,63544
6 320 kN 1829,425 1175,4953 363,10404 1030,9843 356,42124 823,91224
7 320 kN 1827,4567 1188,6818 368,5631 1039,0218 362,11824 824,1979
8 320 kN 1825,04498 1172,0452 368,20823 1052,1095 324,43925 838,44906
9 320 kN 1824,63377 1201,9785 380,15968 1071,3586 335,2715 864,63604
10 320 kN 1823,92345 1215,9019 388,2861 1085,9585 342,39574 896,76826
11 320 kN 1836,00565 1240,2224 394,83567 1100,3122 349,86607 903,3257
12 320 kN 1846,53922 1256,9943 400,18872 1112,6685 354,0079 919,0136
13 320 kN 1853,27991 1271,5631 405,78673 1121,1877 359,78016 928,01816
14 320 kN 1859,28736 1283,8041 411,60034 1128,8646 367,95117 938,65039
15* Alívio - 280 kN 1833,15471 1206,4944 370,29665 1076,2871 338,49057 871,41509
15 280 kN 1838,45084 1200,9477 370,98135 1101,4092 351,03244 887,44859
16 280 kN 1836,91407 1188,2779 370,13742 1148,0635 348,1834 915,48
17 280 kN 1837,90825 1190,5702 375,30988 1168,2128 352,16537 935,64151
18 280 kN 1841,84961 1189,5951 376,58739 1162,076 357,35756 916,9187
19 280 kN 1834,72221 1187,6082 377,47931 1157,4354 360,65261 916,11987
20 280 kN 1837,01957 1194,6142 379,67725 1161,6355 357,78388 918,6741
21 280 kN 1847,89016 1212,6665 384,95694 1175,6022 363,68991 927,25841
22 280 kN 1855,53734 1225,849 389,49366 1185,5561 370,23134 936,79737
23 280 kN 1855,71179 1214,0873 386,00281 1182,6929 368,76804 937,40289
24 280 kN 1857,34637 1216,208 386,3782 1183,0647 372,08039 936,02953
25 280 kN 1860,46531 1219,2165 390,11124 1187,25 375,42217 940,62028
26 280 kN 1864,1235 1226,147 391,96694 1190,923 379,37221 935,75815
27 280 kN 1868,17166 1228,6127 394,97799 1193,7089 381,45544 932,23977
28 280 kN 1863,01754 1219,1268 393,61701 1185,8577 381,07673 931,04906
29 280 kN 1860,03721 1205,7931 393,97665 1184,4048 383,33162 932,13645
30** Recarga - 320 kN 1885,70116 1276,622 435,21613 1229,9779 407,34178 1000,4822
31 320 kN 1891,29796 1293,4398 442,35233 1239,973 410,10978 1013,9134
32 320 kN 1894,22392 1302,9589 443,43445 1246,9722 406,74717 1017,0406
33 320 kN 1904,04115 1324,5263 452,03349 1261,511 413,80094 1027,7849
34 320 kN 1907,61176 1335,3028 457,64411 1267,0358 419,84906 1038,071
35 320 kN 1912,8282 1346,365 463,9087 1271,081 426,8353 1035,194
36 320 kN 1912,4367 1353,311 465,425 1269,739 427,3808 1030,019
37 320 kN 1913,8656 1363,632 471,1078 1276,898 428,9739 1043,661
38 320 kN 1914,139 1360,838 467,373 1276,814 427,2201 1040,465
* Alívio de carga (40kN).
** Reaplicação da carga total.
APÊNDICES
122
Tabela A.9 - Deformações em µm/m das regiões instrumentadas do pilarete 7.
Dias Observações P7-CF P7-CV P7-CE P7-CD P7-AS P7-AI
1 320 kN 115,8863 894,45 623,6563 396,7782 418,5655 1045,16
2 320 kN 141,6514 981,69 687,5268 454,6812 444,6912 1099,372
4 320 kN 158,4720 1028,70 718,9872 486,5135 470,5671 1094,08
5 320 kN 170,7139 1047,67 736,9039 502,9326 483,0616 1112,098
6 320 kN 179,5055 1075,29 752,2884 519,4436 491,87 1125,720
7 320 kN 183,1672 1089,37 753,2418 525,6387 491,9387 1121,92
8 320 kN 181,0059 1091,31 760,3659 535,3079 530,3728 1130,568
9 320 kN 192,5759 1110,11 767,5853 548,6908 530,3107 1144,451
10 320 kN 230,2205 1123,69 777,5733 562,2701 533,9005 1154,798
11 320 kN 232,2657 1136,5145 787,7559 573,4256 534,6089 1159,474
12 320 kN 240,8011 1142,90 796,7081 582,2810 540,7424 1137,022
13 320 kN 243,6241 1150,59 799,2897 587,7405 544,9989 1141,028
14 320 kN 248,3658 1158,32 801,4196 591,8029 551,2789 1147,67
15* 280 kN (Corte c/ disco) - 1099,62 756,3636 555,4194 508,6706 1083,06
15 280 kN (Apicoamento) - 1070,7592 779,6464 561,4369 547,9982 1074,63
16 Reparo - 280 kN - 1039,9097 770,6756 557,7255 580,9432 1074,32
17** 280 kN (cura reparo) - 1030,7774 768,5392 552,3580 737,1762 1051,30
18 28 kN (cura reparo) - 1034,2130 754,7956 546,6208 842,4783 953,137
19 280 kN (cura reparo) - 1028,8624 749,8519 550,6535 823,2675 957,467
20 280 kN (cura reparo) - 1027,57372 761,2466 542,9508 825,3234 974,187
21 280 kN (cura reparo) - 1025,1350 778,5812 529,6409 826,6718 984,558
22 280 kN (cura reparo) - 1015,8669 779,7844 508,2121 824,4579 988,307
23 280 kN (cura reparo) - 1014,4329 782,8437 497,4342 842,4783 988,875
24*** 280 kN (cura reparo) - 1016,4077 775,8452 496,0682 838,2217 990,048
25 280 kN - 1012,1687 772,8445 496,6866 829,3207 986,7
26 280 kN - 1014,2062 774,2879 499,2135 837,8243 987,042
27**** 280 kN - 1013,0703 770,7241 497,1277 840,484 983,425
28 280 kN - 1015,2455 763,4118 493,7135 824,3982 976,147
29 280 kN 0,0000 1019,4134 758,9162 491,5879 821,012 985,698
30***** Recarga 320 kN 32,18966 1074,6956 807,3244 525,1595 836,2526 1041,51
31 320 kN 44,37297 1086,6203 820,9056 533,7538 851,7608 1051,36
32 320 kN 59,1574 1097,6086 835,2823 546,3339 874,4762 1077,72
33 320 kN 75,87797 1107,9665 846,9119 557,1100 879,4951 1066,30
34 320 kN 86,23477 1111,7785 846,9701 559,1059 884,0682 1070,5
35 320 kN 97,12373 1120,45846 846,0861 561,2153 837,8371 1162,76
36 320 kN 102,1694 1121,169204 839,57025 562,35581 823,4837 1116,483
37 320 kN 110,1673 1127,882433 851,77854 569,80451 828,869 1125,917
38 320 kN 118,5939 1135,618136 858,14445 579,97904 885,8313 1076,871
* Alívio de carga (40 kN) p/ o corte do concreto.
** Início da cura do material do reparo.
*** Término da cura do reparo.
**** Fixação do extensômetro no reparo.
***** Reaplicação do carregamento total (320 kN).
APÊNDICES
123
Tabela A.10 - Deformações em µm/m das regiões instrumentadas do pilarete 8.
Dias Observações P8-CF P8-CV P8-CE P8-CD P8-AS P8-AI
1 320 kN 99,107545 985,88325 541,24814 338,32933 456,09405 1080,2064
2 320 kN 96,63952 1079,7978 597,6386 360,44772 524,04556 1110,1511
4 320 kN 92,488038 1128,9585 597,126 372,53429 554,49843 1121,9953
5 320 kN 85,749146 1156,2539 554,52427 387,34655 595,22305 1102,7011
6 320 kN 78,299766 1183,5905 465,1056 410,67319 614,28346 1105,269
7 320 kN 68,751515 1200,2552 390,80659 437,89304 628,41929 1102,1266
8 320 kN 56,986794 1206,9657 357,72632 392,08651 509,18943 1117,2702
9 320 kN 93,258044 1233,66 383,31626 377,73418 549,64079 1132,5767
10 320 kN 130,56311 1250,0078 328,27652 378,20219 591,77132 1115,5715
11 320 kN 128,10134 1261,3309 292,91992 374,69715 599,53696 1111,3427
12 320 kN 134,58907 1275,2714 288,81718 385,36731 624,96885 1098,308
13 320 kN 140,73609 1284,9627 266,74693 381,74052 630,37344 1098,1865
14 320 kN 146,68168 1296,4999 264,69575 381,92626 637,8313 1103,0411
15* 280 kN (Corte c/ disco) - 1230,0734 215,08772 371,4386 592,47 1024,5542
15 280 kN (Apicoamento) - 1257,4821 257,6068 297,14402 758,48993 1004,2565
16 Reparo - 280 kN - 1264,0421 228,3691 203,01474 739,783 1004,689
17** 280 kN (cura reparo) - 1274,604 225,4652 167,34028 740,257 1024,79
18 28 kN (cura reparo) - 1269,3116 224,5325 136,09971 745,5267 1021,651
19 280 kN (cura reparo) - 1267,5609 226,4533 168,06732 750,077 993,881
20 280 kN (cura reparo) - 1263,6251 226,4253 132,25489 754,178 975,458
21 280 kN (cura reparo) - 1264,5708 227,465 132,89786 768,474 963,245
22 280 kN (cura reparo) - 1264,7689 226,4816 136,33784 772,937 973,037
23 280 kN (cura reparo) - 1269,5266 222,4562 147,55193 777,127 1004,983
24*** 280 kN (cura reparo) - 1269,2407 223,4652 150,97982 762,8073 1004,038
25 280 kN - 1299,2081 224,5351 161,28139 776,5753 995,485
26 280 kN - 1263,6625 225,48531 166,55763 781,50148 986,319
27**** 280 kN - 1202,491 227,4562 193,37622 772,7664 984,87
28 280 kN - 1204,4827 226,1578 200,13184 760,8886 986,406
29 280 kN 0,0000 1208,5013 224,46168 210,95196 756,378 990,568
30***** Recarga 320 kN 30,10495 1264,6269 220,4562 221,19289 805,1381 1054,037
31 320 kN 54,51226 1272,3358 222,1562 222,45632 790,361 1064,483
32 320 kN 75,62265 1276,0612 223,5481 221,4623 805,728 1072,293
33 320 kN 82,85327 1282,7167 225,2153 223,4512 840,537 1080,517
34 320 kN 87,1481 1286,2675 221,6543 215,2685 876,41115 1086,629
35 320 kN 94,69929 1288,3497 287,9652 208,9117 850,435 1085,016
36 320 kN 101,7954 1287,2301 290,45237 216,21923 855,56231 1076,984
37 320 kN 113,7036 1291,6455 290,45237 207,93347 849,652 1084,171
38 320 kN 120,1697 1299,033 290,45237 209,1219 860,4454 1098,359
* Alívio de carga (40 kN) p/ o corte do concreto.
** Início da cura do material do reparo.
*** Término da cura do reparo.
**** Fixação do extensômetro no reparo.
***** Reaplicação do carregamento total (320 kN).
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