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COMUNICAÇÃO TÉCNICA ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Nº 170773 Fissuração de alvenarias e deformabilidade de estruturas de concreto armado Ercio Thomaz Trabalho apresentado no Seminário FESP, São Paulo, 2012. 43 slides A série “Comunicação Técnica” compreende trabalhos elaborados por técnicos do IPT, apresentados em eventos, publicados em revistas especializadas ou quando seu conteúdo apresentar relevância pública. ___________________________________________________________________________________________________ Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo S/A - IPT Av. Prof. Almeida Prado, 532 | Cidade Universitária ou Caixa Postal 0141 | CEP 01064-970 São Paulo | SP | Brasil | CEP 05508-901 Tel 11 3767 4374/4000 | Fax 11 3767-4099 www.ipt.br FISSURAÇÃO DE ALVENARIAS E DEFORMABILIDADE DE ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO ERCIO THOMAZ (ethomaz@ipt.br) Instituto de Pesquisas Tecnológicas – IPT Junho - 2012 prof. ercio thomaz FISSURAS SABESP 2 FISSURAS / DEFORMABILIDADE DE ESTRUTURAS PRINCIPAIS CAUSAS E IMPLICAÇÕES MOVIMENTAÇÕES TÉRMICAS ATUAÇÃO DE SOBRECARGAS DEFORMABILIDADE DAS ESTRUTURAS RECALQUES DAS FUNDAÇÕES RETRAÇÃO / EXPANSÃO DE MATERIAIS DIAGNÓSTICO E RECUPERAÇÃO DE FISSURAS prof. ercio thomaz FISSURAS SABESP 3 T L, V com restrições dos vínculos L, V = f (T, propriedades térmicas do material) = f (L, efetividade da vinculação) L e = f (tempo em que ocorre T) prof. ercio thomaz FISSURAS SABESP 4 PRINCIPAIS PROPRIEDADES TÉRMICAS DOS MATERIAIS Absorbância (função da cor) Emitância Condutância térmica superficial (função da rugosidade) Coeficiente de condutibilidade térmica Coeficiente de dilatação térmica linear Calor específico capacitância térmica Massa específica prof. ercio thomaz FISSURAS SABESP 5 Temperaturas de serviço dos componentes (fonte: BRE) Posição e/ou natureza Cores dos Temperatura (ºC) do componente componentes mín. máx. amplit. Telhados, pisos e paredes externas claras -25 60 85 escuras -25 80 105 Envidraçamentos em fachadas claras -25 90 115 escuras -25 40 65 Estruturas de concreto expostas claras -20 45 65 escuras -20 60 80 Estruturas metálicas expostas claras -25 50 75 escuras -25 65 90 Componentes internos em ambientes habitados 10 30 20 não habitados -5 35 40 Coeficiente de absorção solar materiais não metálicos materiais metálicos superfície de cor preta: a = 0,95 superfície cinza escuro: a = 0,80 superfície cinza claro: a = 0,65 superfície de cor branca: a = 0,45 cobre oxidado: a = 0,80 cobre polido: a = 0,65 alumínio: a = 0,60 ferro galvanizado: a = 0,90 prof. ercio thomaz FISSURAS SABESP 6 Coef. de di- Movim. Higroscópicas (%) Módulo de MATERIAIS latação tér- mica linear (ºC.10 -6 ) Reversível Irreversível (+) expansão (-) contração deformação (kN/mm 2 ) Argamassa 10 - 13 0,02 - 0,06 0,04 - 0,10 (-) 20 - 35 Concreto (seixo rolado) 12 - 14 0,02 - 0,06 0,03 - 0,08 (-) 15 - 36 Concreto (brita) 10 - 13 0,03 - 0,10 0,03 - 0,08 (-) 15 - 36 Concreto celular 8 0,02 - 0,03 0,07 - 0,09 (-) 1,4 - 3,2 Cimento c/ fibra de vidro 7 - 12 0,15 - 0,25 0,07 (-) 20 - 34 Cimento-amianto 8 - 12 0,10 - 0,25 0,08 (-) 14 - 26 Blocos de Concreto 6 - 12 0,02 - 0,04 0,02 - 0,06 (-) 10 - 25 Concreto celular 8 0,02 - 0,03 0,05 - 0,09 (-) 3 - 8 Sílico-calcário 8 - 14 0,01 - 0,05 0,01 - 0,04 (-) 14 - 18 Barro cozido 5 - 8 0,02 0,02 - 0,07 (+) 4 - 26 Madeiras direção das fibras 4 - 6 0,45 - 2,0 (1) - 5,5 - 12,5 (2) Leves direção transversal 30 - 70 0,6 - 2,6 (1) - 5,5 - 12,5 (2) Madeiras direção das fibras 4 - 6 0,5 - 2,5 (1) - 7 - 21 (2) Densas direção transversal 30 - 70 0,8 - 4,0 (1) - 7 - 21 (2) Vidros planos 9 - 11 - - 70 (1) para teores de umidade de 60% e 90% (2) para teor de umidade de 12% prof. ercio thomaz FISSURAS SABESP 7 Movimentações térmicas diferenciadas prof. ercio thomaz FISSURAS SABESP 8 prof. ercio thomaz FISSURAS SABESP 12 Contextualização do problema AÇOS ESPECIAIS CIMENTOS DE ALTA RESISTÊNCIA REFINAMENTO DO CÁLCULO ESTRUT. CONCRETOS DE ALTA RESISTÊNCIA ---- ESTRUTURAS + FLEXÍVEIS TIJOL OS CIM EN TO - COL A JU N TAS VER TICAIS SEM AR GAM ASSA R EVESTIM EN TOS COM PASTA D E GESSO PAR ED ES + R ÍGID AS PAREDES + RÍGIDAS prof. ercio thomaz FISSURAS SABESP 13 17.2.1.1.1 Flecha imediata em vigas de concreto armado 0 3 0 3 1)( IE M M I M M EcEI c a r a r eq I0 é o momento de inércia da seção bruta de concreto; III é o momento de inércia da seção fissurada de concreto no Estadio II Ma é o momento fletor na seção crítica do vão considerado Mr Momento de fissuração da peça (reduzido à metade para barras lisas) fct,m é a resistência média do concreto a tração yt é a distância do centro de gravidade à fibra mais tracionada Ec é o módulo de elasticidade secante do concreto (item 7.1.8) t ctm r y If M 0 prof. ercio thomaz FISSURAS SABESP 14 prof. ercio thomaz FISSURAS SABESP 15 prof. ercio thomaz FISSURAS SABESP 16 LIMITES DE FLECHAS ESTABELECIDOS PELA NBR 6118/2001 Razões da limitação Flecha limite Deslocamento a considerar elementos estruturais visíveis: evitar insegurança psicológica L/250 deslocamento total pisos: evitar vibrações que podem ser sentidas pelos usuários L/350 deslocamentos devidos a cargas acidentais coberturas e varandas: garantir a drenagem da água L/250 (1) deslocamento total L/350 + contra-flecha (2) deslocamento total ginásios e pistas de boliche: garantir planaridade do piso L/600 deslocamento incremental após a construção do piso alvenarias, caixilhos e revestimentos L/500 (3) ou 10mm ou = 0,0017 rad(4) deslocamentos ocorridos após construção da parede divisórias leves e caixilhos telescópicos L/250 (3) ou 25mm deslocamentos ocorridos após instalação da divisória componentes de forro colados diretamente nas lajes L/350 ev ita r fi ss ur as e d an os a : forros falsos, ou componentes colados mantendo-se juntas L/175 deslocamentos ocorridos após construção do forro prof. ercio thomaz FISSURAS SABESP 17 prof. ercio thomaz FISSURAS SABESP 18 prof. ercio thomaz FISSURAS SABESP 20 64 prof. ercio thomaz FISSURAS SABESP 26 1. Relação água / cimento necessária 22 a 32% de água reação química a /c ideal 0,40 15 a 25% de água formação do gel retração química da água 2.Formas de retração retração de secagem retração por carbonatação 3. Fatores que influenciam a retração processo de cura temperatura, umidade relativa do ar relação volume / área exposta das peças taxa de armaduras das peças em concreto armado dosagem de água consumo de cimento prof. ercio thomaz FISSURAS SABESP 27 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 300 400 500 600 0,02 0,06 0,10 0,14 Retração (%) C (kg/m 3 ) a/c = 0,70 0,60 0,50 0,40 200 Retração (%) 0,02 0,04 0,06 0,08 120 160 200 C = 390 kg/m 3 330 280 a (l/m 3 ) Dosagem de água Consumo de cimento prof. ercio thomaz FISSURAS SABESP 28 prof. ercio thomaz FISSURAS SABESP 35 EXPANSÃO DE MATERIAIS 1. HIDRATAÇÃO RETARDADA DE CALES "Óxidos livres de cálcio e magnésio, presentes numa cal mal hidratada, poderão reagir com água (percolada do solo, proveniente de chuvas, limpeza, vazamentos etc), aumentando em cerca de 100% o seu volume". PROBLEMA TÍPICO ARGAMASSAS DE REVESTIMENTO 2. ATAQUE POR SULFATOS "O aluminato tricálcico, constituinte normal dos cimentos, pode reagir com sulfatos em solução, formando o sulfo- aluminato tricálcico (etringita); tal reação gera grande expansão da massa". Ca(OH)2 + Na2SO4.10H20 CaSO4.2H2O + 2Na(OH) + 8H2O gipsita (aumento 2 vezes) C3A.12H2O + 3 ( CaSO4.2H2O ) 14H2O C3A.3CaSO4.32H2O etringita (aumento 2 vezes) prof. ercio thomaz FISSURAS SABESP 38 prof. ercio thomaz FISSURAS SABESP 39 prof. ercio thomaz FISSURAS SABESP 40 prof. ercio thomaz FISSURAS SABESP 41 DIAGNÓSTICOS DAS FISSURAS ASPECTOS A SEREM ANALISADOS Geometria da fissura (configuração, comprimento, abertura, profundidade, localização, ângulo, regularidade, etc) Idade da construção e época de aparecimento da fissura Sazonalidade das fissuras, variações nas aberturas Outras fissuras semelhantes (componentes próximos, pavimen- tos contíguos, mesmas prumadas, edifícios vizinhos, etc) Existência de tubulações com pouco cobrimento Outras manifestações patológicas nas proximidades da fissura (umidade anormal, descolamentos, bolor, eflorescências) Alterações significativas nas proximidades da obra (esta- queamentos, desconfinamento do solo, rebaixamento do lençol, etc) Adequada utilização do edifício, etc. REVISÃO DE CÁLCULOS E PROJETOS, ENSAIOS, PROVAS DE CARGA, INSTRUMENTAÇÃO DA OBRA, CONSULTORIAS, ETC. A - abertura/ deslocamento lateral B - deslocamento na vertical
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