CONSTRUÇÃO E PROCESSOS

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1 UNIVERSIDADE DO ALGARVE INSTITUTO SUPERIOR DE ENGENHARIA LICENCIATURA EM ENGENHARIA CIVIL REGIME DIURNO - 2º SEMESTRE - 3º ANO REGIME NOCTURNO - 2º SEMESTRE - 4º ANO CONSTRUÇÃO E PROCESSOS PORMENORES CONSTRUTIVOS Algumas Notas Para Uma Construção de Qualidade António Morgado André Eq. Ass. 2º Triénio

2 1. INTRODUÇÃO Os intervenientes na construção civil são cada vez mais solicitados para efectuarem reparações e alterações a anomalias provenientes de uma execução deficiente. Tais situações ocorrem, geralmente, devido a dois factores[2]: Pormenorização inexistente ou deficiente nos diversos projectos de especialidades; Inexistência de mão-de-obra qualificada; Pretende-se por isso com este texto, alertar para as situações anómalas mais comuns em construções correntes, apresentar soluções que visam a sua eliminação ou minimização, de forma a poder constituir um documento de apoio simples e útil aos alunos do Bacharelato em Engenharia Civil. Apresentam-se e analisam-se pormenores construtivos para juntas em edifícios, execução de elementos em balanço, execução de coretes (negativos), ligação entre elementos constituídos por materiais diferentes, entre outros. 2. JUNTAS EM EDIFÍCIOS 2.1. EXISTÊNCIA DE JUNTAS As juntas podem ser classificadas em estruturais e não-estruturais. As juntas estruturais, muito sinteticamente, visam sempre separar ou afastar elementos ou corpos estruturais e podem ter um dos seguintes objectivos [1]: Eliminar fragilidade numa zona de uma estrutura; Reduzir esforços numa estrutura ou numa zona de uma estrutura; Dividir uma estrutura de alguma forma desequilibrada em partes equilibradas; Dividir uma estrutura em partes com comportamentos semelhantes. As juntas não-estruturais existem, normalmente, para separar elementos constituídos por materiais diferentes, ou afastar elementos estruturais de elementos não-estruturais. São também designadas como juntas construtivas não-estruturais. No entanto, e de forma a dotar o leitor de uma perspectiva global sobre este assunto, apresentam-se no seguinte quadro algumas causas que sugerem a inclusão de juntas em estruturas [1]. 1

3 Construção e Processos Pormenores Construtivos Causa Elevados esforços devidos a deformações impostas (especialmente variação térmica e retracção) Indesejável distribuição de rigidez em planta Objectivo da junta Reduzir esforços; Evitar patologias (fendas e fissuração); Reduzir reforços com armaduras passivas ou pré-esforço. Reduzir efeito de torção; Reduzir esforços devidos a acções horizontais; Reduzir esforços devidos a deformações impostas evitar fenómenos difíceis de avaliar (estruturas complexas). Solos com relevantes variações de características geotécnicas em planta Evitar esforços e/ou patologias resultantes de assentamentos diferenciais. Fundações com fraca adaptabilidade a movimentos horizontais Optimização de processos construtivos (evitar condicionamento de fases construtivas) Simplificação da volumetria dos edifícios (dividir o volume dos edifícios em subvolumes regulares e simples) Evitar esforços excessivos nas fundações (p.ex. em estacas). Evitar volumes de betonagem excessivamente elevados; Permitir maior versatilidade do faseamento construtivo. Evitar esforços devido a acções horizontais; Garantir modelos de cálculo mais fiáveis (evitar fenómenos imprevisíveis). Quadro 1 Causas que sugerem a inclusão de juntas em estruturas Nas figuras seguintes apresentam-se alguns exemplos de causas referidas no Quadro 1. Figura 1 Edifícios com dimensões idênticas mas com diferentes efeitos provocados pelas deformações impostas. 2

4 Efeito de torção a b + c Figura 2 Edifícios com dimensões idênticas mas com diferentes efeitos provocados pelas deformações impostas Figura 3 Edifícios com soluções de fundações distintas em corpos distintos Figura 4 Estruturas com fundações com fraca adaptabilidade a movimentos horizontais Corte Planta Figura 5 Edifícios com corpos de altimetrias muito distintas 3

5 Construção e Processos Pormenores Construtivos Figura 6 Edifícios com implantação multi-poligonal Figura 7 Edifícios com volumetrias complexas O seu dimensionamento e definição não fazem parte dos objectivos da disciplina de Construção e Processos e serão abordadas em disciplinas de concepção e dimensionamento de edifícios. De qualquer modo, interessa referir, que a inserção de juntas deve ser alvo de uma cuidadosa avaliação das especificidades próprias do projecto, devendo o projectista decidir em conformidade [1] TIPOS DE JUNTAS EM ESTRUTURAS Existem dois tipos fundamentais de juntas: juntas com movimento e juntas construtivas. As primeiras, são juntas definitivas, i.e., são concebidas para funcionar durante toda a vida da obra. As juntas construtivas são provisórias e a respectiva caracterização depende de factores muito diversos daqueles que são relevantes para o caso anterior JUNTAS CONSTRUTIVAS As juntas construtivas, praticamente inevitáveis na construção em betão armado, são utilizadas basicamente para solucionar problemas de Obra, podendo em casos particulares ser simultaneamente úteis para limitar efeitos nefastos da retracção ou do comportamento exotérmico do betão. 4

6 As juntas construtivas podem ser utilizadas na resolução das seguintes questões: Construção por fases os elementos estruturais a betonar exigem a prérealização de outros elementos estruturais; Limitação dos volumes de betonagem o construtor não dispõe de meios para betonar de uma só vez elementos estruturais de grande volumetria; Condicionantes de prazos a optimização da distribuição de tarefas por parte do construtor implica a calendarização de ciclos curtos onde intervêm as várias equipes com tarefas específicas (geralmente em sub-empreitada). Necessidade de assegurar que parte da retracção e da contracção térmica são efectivadas antes de se fechar a estrutura Juntas construtivas horizontais Normalmente as juntas construtivas horizontais não envolvem situações particularmente criticas porque, em geral, a rugosidade natural da betonagem e a garantia de uma adequada limpeza da superfície (por exemplo através de jacto de água) de contacto garantem um bom comportamento deste tipo de juntas; são juntas normalmente sujeitas a compressões e, em estruturas correntes, não existem impedimentos à contracção vertical Juntas construtivas verticais As juntas construtivas verticais envolvem uma série de considerações e de precauções que a seguir se explicitam [1]: Aspectos a atender Localização geométrica Inserção na estrutura; Inclinação da junta Rugosidade e tratamento da superfície; Duração do intervalo de betonagens; Colocação de armaduras; Considerações relevantes Definir dimensão dos tramos de betonagem; Limitar volumes de betonagem; Inserir juntas em secções com esforços reduzidos; Em peças de betão à vista estudar compatibilização da estereotomia com a Arquitectura; A junta deve ser perpendicular às isolinhas de compressão; Garantir máxima aderência entre peças betonadas em fases diferentes; Garantir que as deformações não consumadas são compatíveis com a estrutura; Não prejudicar o normal andamento da Obra; Caso ocorram tracções dimensionar armaduras adequadas para o efeito; 5

7 Construção e Processos Pormenores Construtivos Acabamentos e cuidados construtivos; Eventual necessidade de colocação de dispositivos vedantes ( water-stop ); Em peças de betão à vista estudar com o Arquitecto definição de alhetas; Quadro 2 Considerações a atender em juntas verticais B A C B' A' C' Figura 8 Localizações correntes de juntas de betonagem; As juntas A-A e B-B são claramente favoráveis por estarem localizadas em pontos de menores esforços JUNTAS COM MOVIMENTO As juntas com movimento permitem a existência de movimentos relativos entre estruturas, elementos estruturais, ou ainda entre elementos estruturais ou não estruturais constituídos por diferentes materiais, de uma forma livre ou de uma forma condicionada [1][2]. Causas de movimentos externas Variações térmicas uniformes e/ou diferenciais Cargas verticais ou horizontais permanentes Cargas verticais ou horizontais variáveis Vento Sismo Impulsos de terras Movimentos ou assentamentos do solo 6

8 Quadro 3 Algumas causas de inclusão de juntas com movimento Tipos de juntas com movimento Frequentemente encontram-se na bibliografia específica designações como juntas de dilatação, juntas de assentamento, juntas de isolamento, etc. No entanto, verifica-se que as soluções técnicas para materializar essas juntas nem sempre podem ser directamente relacionadas com as causas. Assim sendo, Pacheco propõe as seguintes designações: Juntas com movimento bilateral; Juntas com movimento unilateral ou juntas de contracção Exemplos da inserção de juntas com movimento em estruturas de betão armado: a) b) c) d) Juntas com duplicação de pilares sem vigas de bordo; Juntas com laje em cachorro; Juntas com duplicação de pilares e com duplicação de vigas; Juntas com viga em cachorro. Figura 9 Juntas em estruturas com lajes uniformes e lajes vigadas. 7

9 Construção e Processos Pormenores Construtivos Figura 10 Formas de inserção de juntas entre paredes de contenção e lajes 2.3. EXEMPLOS DE SOLUÇÕES CORRENTES JUNTAS DE CONTRACÇÃO Este tipo de junta é caracterizada por permitir o afastamento de elementos estruturais, sem com isso se gerem esforços significativos ou mesmo nulos. Em termos de constituição, as juntas de contracção distinguem-se por não terem materiais de preenchimento e também, normalmente, por não terem qualquer material de selagem. As duas soluções mais comuns de juntas de contracção, são: Junta seca; Junta de indução de fendas. Dentro destas, existem várias características optativas que deverão ser consideradas caso a caso. Nas figuras abaixo apresentam-se tipos de juntas de contracção em lajes térreas. 8

10 dente de indução de fendas fenda induzida material pré-moldado dentes de indução de fendas JUNTA DE INDUÇÃO DE FENDAS JUNTA DE CONTRACÇÃO DENTADA JUNTA DE CONTRACÇÃO COM DUPLA INDUÇÃO DE FENDAS filme separador (plástico) ferrolho (parcialmente sem aderência) JUNTA DE CONTRACÇÃO COM FILME SEPARADOR JUNTA DE CONTRACÇÃO COM FERROLHOS Figura 11 Exemplos de juntas de contracção em lajes térreas Note-se que os dentes de indução de fendas devem ter no mínimo uma profundidade igual a ¼ da espessura da laje. malha electro-soldada "bit" de madeira Figura 12 - Pormenor de execução de uma junta de indução de fendas de uma laje térrea Em situações em que não é evidente para o projectista qual será o comportamento da estrutura, por exemplo, se a acção dos impulsos de terras for condicionante em determinados cenários e a acção da retracção também for importante desprezando os impulsos de terras, pode ser vantajoso recorrer às chamadas juntas secas, que permitem a separação dos corpos, se a retracção for condicionante, e permitem a transmissão de esforços, se for mais relevante à acção dos impulsos de terras [1]. junta seca Figura 13 Junta seca entre elementos estruturais de corpos distintos [1] 9

11 JUNTAS COM MOVIMENTO BILATERAL Construção e Processos Pormenores Construtivos Generalidades Definidos os planos onde se inserem as juntas, e estando também definida a forma como as juntas se relacionam com os sistemas estruturais adoptados, o projectista deve idealizar desde logo como vai materializar cada junta [1]. No caso das lajes térreas, as soluções mais correntemente adoptadas distinguemse das juntas de contracção secas (em lajes térreas) por terem um determinado afastamento, e por terem materiais de preenchimento e de selagem. selagem selagem preenchimento preenchimento Figura 14 Juntas com movimento bilateral em lajes térreas [2] Dependendo das características do terreno onde se implante a obra, e por haver um espaçamento entre elementos, pode ser fundamental recorrer a vedantes para garantir a estanqueidade. vedante vedante Figura 15 Juntas com movimento bilateral em lajes térreas com vedantes ( juntas water stop ) [2] Em lajes de cobertura, lajes exteriores, paredes de contenção, etc., são basicamente adoptadas soluções idênticas às que são adoptadas para outras lajes estruturais. Os únicos aspectos de distinção relacionam-se com a realização de formas que se compatibilizam com a impermeabilização e com a inserção de vedantes. Figura 16 Exemplo de junta com movimento bilateral em parede de contenção 10

12 Materiais Os principais materiais constituintes das juntas, para além dos materiais constituintes dos elementos estruturais envolventes, são os seguintes: Materiais de preenchimento; Materiais de selagem; Vedantes. Nota: Os dispositivos de ligação e os aparelhos de apoio, elementos utilizados em estruturas não-correntes e/ou obras de arte, não são abordados neste documento por se julgar que os mesmos estão fora do âmbito da disciplina e dos conhecimentos ministrados ao longo do Bacharelato. A escolha dos materiais deve ser efectuada criteriosamente caso a caso, sendo fundamental atender a aspectos como: durabilidade, facilidade construtiva, facilidade de manutenção/substituição, funcionalidade, compatibilidade com outros materiais, economia, estanqueidade, compatibilidade com os deslocamentos previstos para as juntas, etc Materiais de preenchimento Os materiais de preenchimento devem ser compressíveis e ter a capacidade de recuperar a forma inicial depois de solicitados. Ao serem usados como cofragem perdida, são-lhes exigidas estanqueidade e uma rigidez mínima. As soluções mais correntes são: Polietileno expandido; Aglomerado negro de cortiça; Neoprene; Fibras celulares impregnadas com betume. Refira-se que, apesar de um desempenho inferior face a outros materiais, o polietileno expandido é claramente mais económico. O aglomerado negro de cortiça tem vindo a ser preterido uma vez que apesar de ter um desempenho sensivelmente próximo do primeiro, é significativamente menos económico. As restantes soluções exibem excelentes potencialidades para a aplicação em causa Materiais de selagem Os materiais de selagem, normalmente constituídos por borracha ou plástico, devem apresentar as seguintes características fundamentais: Elásticos; Resilientes; Aderir eficazmente ao betão; Impermeáveis; 11

13 Construção e Processos Pormenores Construtivos Insolúveis e não-tóxicos; Consistência estável a variações térmicas; Duráveis; Substituíveis (no fim de um período de vida razoável). Os materiais mais comuns são mástiques, materiais termoplásticos aplicados a quente e materiais termoplásticos aplicados a frio Vedantes Os vedantes devem cumprir exigências semelhantes aos materiais de selagem mas devem ser muito mais duráveis devido à enorme dificuldade ou mesmo impossibilidade de substituição. A selecção do modelo de vedante adequado para cada situação de junta deve ser realizada atendendo às deformações que o vedante vai estar sujeito, à agressividade química do meio e a outros aspectos relevantes. Realça-se que o desempenho dos vedantes depende particularmente da qualidade construtiva, directamente relacionada com a introdução de medidas preventivas em projecto, controlo de qualidade (fiscalização) e execução através de mão-de-obra qualificada. Figura 17 Exemplos de vedantes usados para garantir estanqueidade das juntas ( juntas water stop ) 12

14 2.4.EXEMPLOS FOTOGRÁFICOS DE SITUAÇÕES CORRENTES DE JUNTAS Figura 18 Junta de dilatação definida em fachada revestida a tijolo cerâmico maciço, Universidade de Aveiro Figuras 19 e 20 Junta de dilatação com vedante ( water-stop ) em muro de suporte, Universidade do Algarve Campus da Penha 13

15 Construção e Processos Pormenores Construtivos Figuras 21 e 22 Junta de dilatação existente entre dois corpos com volumetrias distintas, Edifício de Eng. Civil-EST, Campus da Penha, Universidade do Algarve 3. ELEMENTOS EM BALANÇO DE EDIFÍCIOS CORRENTES 3.1. INTRODUÇÃO Com alguma regularidade observam-se nas construções edificadas anomalias/patologias originadas por deficientes concepções e pormenorizações ao nível dos projectos de arquitectura e de engenharia e/ou erros de execução dos intervenientes em obra. Torna-se pois, fundamental, que os futuros bacharéis adquiram a sensibilidade necessária de forma a optarem por técnicas e pormenores construtivos que garantam a qualidade da construção dos elementos em balanço COMPORTAMENTO DOS ELEMENTOS EM BALANÇO Os elementos em balanço, são geralmente realizados através do prolongamento das lajes de piso em relação aos planos de fachada dos edifícios, criando-se então elementos em consola. Estes elementos estão sujeitos a deformações que, com elevada variação ao longo do seu comprimento e devido às condições de apoio, são superiores a elementos duplamente apoiados. As deformações de elementos em balanço deverão em qualquer caso verificar as condições dispostas na regulamentação nacional (REBAP) ou europeia (Eurocódigo 2): δ L / REBAP 14

16 δ L / EC2 onde: δ - flecha na extremidade da consola (m) L Vão da consola (m) A longo prazo, as deformações dos elementos em balanço podem-se tornar incompatíveis com elementos estruturais ou não-estruturais suportados, originando patologias ELEMENTOS EM BALANÇO SITUAÇÕES CORRENTES DE ERROS DE CONCEPÇÃO Nas próximas figuras apresentam-se alguns exemplos de má concepção de alguns pormenores construtivos que resultam, geralmente, a médio ou longo prazo em patologias. Alvenaria Betão armado Betão armado Alvenaria Figuras 22 a 24 Fissuração bem definida entre elementos estruturais e não-estruturais constituídos por diferentes materiais (betão-alvenaria) 15

17 Construção e Processos Pormenores Construtivos Uma forma de resolver a fissuração entre um elemento em balanço e o restante edifício é criar uma junta iniciada ao nível da face superior da laje em balanço Figura 25 Junta entre varanda e parede do edifício (betão-alvenaria) Figura 26 Opção por junta para resolver patologia (fissuração) 16

18 17 Figura 27 Volumes em balanço desligados do edifício

19 Construção e Processos Pormenores Construtivos REFERÊNCIAS BIBLIOGRÀFICAS [1] Pacheco, Pedro Juntas em estruturas, Projecto de estruturas especiais de betão, MEST, FEUP, 2002 [2] Santo, Fernando Edifícios - Visão integrada de projectos e obras, Ingenium Edições Lda., Lisboa, 2002 [3] Bussel, M.; Cather, R. - Design and construction of joints in concrete structures, CIRIA, London,