Análise da espessura de cobrimento de armadura em uma laje com diferentes distanciamentos entre espaçadores

Transcrição

1 Análise da espessura de cobrimento de armadura em uma laje com diferentes distanciamentos entre espaçadores Analysis of the thickness of concrete cover to reinforcement on slabs with different distances between spacers MARAN, A. P. (1);MENNA BARRETO, M. F. F.(2); ROHDEN, A. B. (3); DAL MOLIN, D. C. C. (4); MASUERO, J. R. (5). (1) Mestranda em Engenharia Civil NORIE Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Brasil (2) Mestranda em Engenharia Civil NORIE Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Brasil (3)Doutorando em Engenharia Civil NORIE Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Brasil (4)Professor Doutor Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil NORIE Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Brasil (5)Professor Doutor Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil NORIE Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Brasil Resumo Espaçadores são essenciais na execução de estruturas de concreto armado e protendido, pois são os responsáveis pelo correto posicionamento das armaduras, garantindo assim, o cobrimento das mesmas. Uma vez que a durabilidade das estruturas está diretamente relacionada à espessura de cobrimento do aço, é imprescindível que o cobrimento projetado seja alcançado. No entanto, pesquisas existentes comprovam que, apesar do uso de espaçadores, o cobrimento solicitado em projeto não está sendo atingido. Dentre as razões para isto, aponta-se a falta de indicações nos projetos estruturais do posicionamento dos espaçadores. Esta situação se agrava pela falta de normatização e regulamentação do uso (quantidades mínimas e disposição necessárias) dos mesmos. Neste sentido, este trabalho tem como objetivo analisar três diferentes disposições dos espaçadores a fim de verificar a influência do sistema antes e após o lançamento do concreto. Para isto, a concretagem de lajes foi executada com distanciamento entre espaçadores de 50, 70 e 80 cm e a medição dos cobrimentos foi realizada após a desforma com o auxílio de pacômetro digital. Palavra-Chave: Cobrimento; espaçador; concreto armado. Abstract Spacers are essential for the execution of reinforced and prestressed concrete due to the fact that they are responsible for the correct reinforcement position, thus ensuring their coverings. Since the durability of structures is directly related to the thickness of the reinforcement cover, it is essential that the designed cover be correctly executed. However, current studies show that, despite the use of spacers, the designed cover is not being achieved. Among the many reasons for this to happen, we can point out the absence of any indication in the designs of armor placement of spacers. This situation is aggravated by the lack of standardization and regulation, such as minimum quantities and disposal required, for those items. Thus, this study aims to examine three different provisions of the spacers in order to check the influence of the system before and after placing of concrete. For this, the slab concreting was executed with distance between spacers 50, 70 and 80 cm and the measurement of concrete cover was performed after removal of formwork with the assistance of a wall scanner (cover meter equipment). Keyword: Concrete cover; spacer; reinforced concrete. ANAIS DO 56º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO -CBC CBC 1

2 1 Introdução A deterioração precoce das estruturas de concreto armado consiste em um problema econômico, que tem ocorrido com uma maior frequência nos últimos anos (ROSTAM, 2005). Diante disto, a partir dos anos 90 no Brasil, foram desenvolvidos diversos núcleos de estudo e pesquisa sobre a durabilidade das estruturas de concreto que culminaram na revisão da norma ABNT NBR 6118, onde foram introduzidos parâmetros de durabilidade. Para Aïtcin (2000), a durabilidade está relacionada à capacidade do concreto de resistir aos agentes agressivos físicos e químicos presentes no meio ambiente. Segundo Possan (2004), para o caso de corrosão das armaduras, uma das manifestações patológicas de maior incidência (ARANHA, 2004; PAULETTI, 2004; entre outros), esta resistência é dada pela espessura de cobrimento, juntamente com a qualidade do concreto, através da formação de uma película passivadora de característica alcalina. Estudos comprovam que quanto maior a espessura deste cobrimento, maior a proteção da estrutura em relação aos agentes agressivos. Dal Molin (1988) reforça que, ao dobrar-se a espessura de cobrimento, aumenta-se em quatro vezes a vida útil da estrutura. A ocorrência de erros de projeto, tais como especificações inadequadas do concreto e da espessura de cobrimento, assim como de execução, como o cobrimento insuficiente da armadura, podem gerar consequências progressivas, que vão desde fissuração até o colapso estrutural (MENEZES, 2009). Os danos nas estruturas de concreto normalmente resultam da combinação entre a agressividade ambiental e os problemas de natureza estrutural, bem como o emprego de práticas executivas inadequadas durante o processo construtivo (ARANHA, 2004). Consciente disto, a norma brasileira ABNT NBR 6118 (2014) exige que as estruturas de concreto armado conservem sua segurança, estabilidade e aptidão em serviço durante o período correspondente à sua vida útil. Desta forma, ela especifica, através da classe de agressividade do ambiente, a relação água cimento máxima, a resistência característica mínima e o cobrimento mínimo necessário para garantir a vida útil da estrutura. O dispositivo indicado pela ABNT NBR (2004) como responsável pelo correto posicionamento das armaduras, é o espaçador. É ele que possibilita a execução de uma camada de cobrimento de concreto que serve como proteção mecânica, física e química da barra de aço. Entretanto, nenhuma especificação a respeito da distribuição e quantidades necessárias dos espaçadores é citada nesta norma. Campos (2013) descreve que existem muitas variáveis relativas ao processo construtivo, entretanto são poucos os cuidados tomados pelas empresas para a melhoria da qualidade do produto acabado. A partir de um levantamento de campo, em oito diferentes obras de construtoras diversas na cidade de Porto Alegre, realizado pelo mesmo autor, 44% dos cobrimentos encontravam-se abaixo do valor especificado em projeto antes da concretagem, agravando-se esta situação para 50% após a concretagem. A falta de normatização na execução do cobrimento e no uso de espaçadores resulta na negligência da proteção da armadura em diversas obras. Desta forma um método de execução é imprescindível para que as estruturas de concreto armado possuam uma durabilidade apropriada. Dentro deste contexto, o trabalho tem como objetivo principal avaliar a espessura de cobrimento em lajes com diferentes distribuições de espaçadores ANAIS DO 56º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO -CBC CBC 2

3 bem como verificar o melhor e mais econômico espaçamento entre espaçadores, visto que a norma ABNT NBR (2004), que descreve o procedimento de execução de estruturas de concreto, não faz menção à distribuição e consumo de espaçadores adequados para obtenção do cobrimento projetado. 2 Programa experimental O levantamento de campo deste trabalho foi realizado na cidade de Porto Alegre/RS, em uma obra residencial de múltiplos pavimentos que possui estrutura em concreto armado moldada in loco com o auxílio de bomba e mangotes e utiliza espaçadores plásticos, do tipo cadeirinha, para garantia do cobrimento projetado. Trata-se de uma obra inserida em ambiente urbano que, segundo ABNT NBR 6118 (2014), pertence à classe de agressividade II. Para esta classificação, a norma exige um cobrimento de 25 mm para lajes, permitindo uma redução de 5 mm quando há um adequado controle de qualidade e rígidos limites de tolerância da variabilidade das medidas durante a execução. Apesar da norma não especificar requisitos de controle, o projeto estrutural da obra especifica um cobrimento de 20 mm para lajes. As lajes medidas foram armadas com barras de aço CA 60, de diâmetro 5 mm e a malha foi montada com espaçamento de 15 cm. Os panos de laje monitorados apresentavam dimensões em planta de 3,6 m x 2,6 m, e a espessura das lajes é igual a 10 cm. Buscou-se analisar a espessura de cobrimento executada com diferentes distâncias entre espaçadores: 50 cm, 70 cm e 80 cm. O espaçamento máximo de 80 cm foi escolhido pela garantia da espessura de cobrimento solicitada no vão entre dois espaçadores. Para isto, durante a montagem da armadura, dividiu-se o pavimento em três partes, equivalentes a um apartamento, cada parte correspondendo a um distanciamento entre espaçadores. Esta divisão foi realizada segundo o projeto arquitetônico a fim de facilitar a medição após a concretagem das lajes. Após a execução da estrutura e retirada da fôrma do pavimento concretado, foram realizadas 180 medições, no total, no fundo das lajes com o intuito de obter assim o cobrimento das armaduras positivas, conforme a Figura 1. Estas medidas foram obtidas com o auxílio de um pacômetro digital da marca Proceq, que estima o valor de cobrimento com uma precisão de 3mm. Figura 1 - Medição do cobrimento da armadura positiva da laje. ANAIS DO 56º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO -CBC CBC 3

4 Para identificar se a alteração de distanciamento dos espaçadores plásticos na extensão da laje influi sobre o cobrimento, foi realizada uma análise de variância (ANOVA). 3 Resultados Na Tabela 1 estão expostos os valores das 180 medições bem como as médias e desvio padrão correspondentes cada qual ao distanciamento entre espaçadores adotado. Tabela 1 Valores coletados de cobrimento em mm. 50 cm 70 cm 80 cm Média 21,067 20,867 19,417 Desvio padrão 3,075 2,721 3,665 Considerando-se a precisão do equipamento (3mm), nota-se que 82% das medições encontram-se acima do cobrimento mínimo de projeto (20mm - 3mm = 17mm), ou seja, 18% das medições encontram-se abaixo do valor especificado. Trata-se de uma porcentagem inferior à encontrada por Campos (2013), entretanto, estas medidas pertencem a um ensaio controlado, não representando, necessariamente, a realidade praticada nas obras. Considerando que os valores medidos são aleatórios, constituindo uma população normal com a média e desvio padrão indicados na Tabela 1, e tomando-se como valor de cobrimento aceitável o valor especificado em projeto (20mm) subtraído do valor de erro máximo do equipamento de medida (3mm), os valores encontram-se abaixo do ANAIS DO 56º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO -CBC CBC 4

5 especificado em projeto em 9,3% dos cobrimentos relativos ao espaçamento de 50 cm, 7,77% para o espaçamento de 70cm e 25,48% para o espaçamento de 80cm. A partir das informações fornecidas pelo levantamento, foi feita uma análise de variância (ANOVA) com finalidade de verificar a significância da variável controlável (espaçamento dos espaçadores) e verificar se a mesma exerce influência significativa no cobrimento. O resultado desta análise encontra-se exposta na Tabela 2. Tabela 2 ANOVA dos dados coletados. Fonte SQ GDL MQ Teste F Probab. Comentário Espaçamento 97,3 2 48,65 4, ,92% Significativo Erro/Ruído 1787, ,09746 Total 1884, Pode-se afirmar que, a partir da Tabela 2, o espaçamento entre os espaçadores exerce influência sobre o cobrimento final da armadura num nível de confiança de 95%. Sendo significativa a diferença entre os níveis do fator controlável, torna-se necessário uma comparação entre médias, exposta na Figura 2, adotando-se o limite de decisão como sendo três vezes o valor do desvio padrão das médias amostrais. Figura 2 - Comparação entre médias de distribuição. Percebe-se um comportamento estatisticamente igual dos espaçamentos de 50 cm e 70 cm, não havendo diferenças significativas entre os mesmos, estes possuíram um melhor desempenho comparado ao outro espaçamento testado, de 80 cm. 4 Conclusão Os resultados obtidos e as análises realizadas neste trabalho dizem respeito única e exclusivamente à amostra em questão, com densidade de armadura e espessura de concreto específicos. Portanto, não devem ser tomadas como representativas de todas as obras executadas em estrutura de concreto armado. ANAIS DO 56º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO -CBC CBC 5

6 Neste sentido, a partir dos dados expostos, pode-se concluir que a distribuição dos espaçadores plásticos exerce influência significativa sobre o cobrimento final das lajes de concreto. No entanto, verificou-se que, ao controlar o distanciamento dos espaçadores, obteve-se uma maior porcentagem atingindo o cobrimento projetado do que os apresentados em outras pesquisas. Percebeu-se, também, a existência de outros fatores que podem influenciar o não cumprimento deste requisito, como por exemplo, durante a concretagem, a movimentação de operários e maquinário juntamente com o volume de concreto fresco depositado sobre a armadura podem gerar a quebra ou o tombamento dos espaçadores. Sendo assim, torna-se necessário um estudo mais completo sobre a qualidade dos espaçadores, no quesito do comportamento deste dispositivo em relação às cargas aplicadas durante a execução. Além disso, seria ideal um procedimento de execução que considere a distribuição de espaçadores em função do diâmetro da barra e o espaçamento da malha, no caso de lajes, assim como o carregamento presente durante a concretagem. Desta forma haverá um melhor entendimento do sistema e uma melhoria do alcance de espessuras de cobrimento exigidas em projeto na execução. 5 Referências AÏTCIN, P. C. Concreto de alto desempenho. São Paulo: Pini, 2000, 667p. ARANHA, P. M. Contribuição ao estudo das manifestações patológicas em estruturas de concreto armado na região Amazônica Dissertação (Mestrado em Engenharia) Curso de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 161p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto Procedimento. Rio de Janeiro, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 14931: Execução de estruturas de concreto procedimento. Rio de Janeiro, CAMPOS, D. de. Cobrimento de armadura em estruturas de concreto armado: análise comparativa entre valores antes, durante e depois da concretagem f. Monografia Escola de Engenharia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, DAL MOLIN, D. C. C. Fissuras em estruturas de concreto armado: análise das manifestações típicas e levantamento de casos ocorridos no estado do Rio Grande do Sul f. Dissertação (Mestrado em Engenharia) Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDZATION (CEN).Betão: Parte 1 Especificações, desempenho, produção e conformidade. EN 206-1, Portugal, HELENE, P. R. L. Corrosão em armaduras para concreto armado. 1. ed. São Paulo: Pini, ANAIS DO 56º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO -CBC CBC 6

7 HELENE, P.; TERZIAN, P. Manual de dosagem e controle do concreto. 1. ed. São Paulo: Pini, MENEZES, L. F. Análise da influência do cobrimento das armaduras na durabilidade das estruturas de concreto armado. Salvador: Universidade Católica de Salvador, PAULETTI, C. Análise comparativa de procedimentos para ensaios acelerados de carbonatação f. Dissertação (Mestrado em Engenharia) Programa de Pós- Graduação em Engenharia Civil, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, POSSAN, E. Contribuição ao estudo da carbonatação do concreto com adição de sílica ativa em ambiente natural e acelerado f. Dissertação (Mestrado em Engenharia) Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, ROSTAM. S. Service life design of concrete structures A challenge to designer as well as to owners. Asian Journal of Civil Engineering (Building and Housing),vol. 6, n. 5.Pages SILVA, O. S. P. Cobrimento de armadura em estruturas de concreto armado: análise comparativa entre o valor especificado em projeto e o em execução em obras na cidade de Porto Alegre f.monografia Escola de Engenharia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, TAKATA, L. T. Aspecto executivos e a qualidade de estruturas de concreto armado: estudo de caso f. Dissertação (Mestrado em Construção Civil) Programa de Pós-Graduação em Construção Civil, Universidade Federal de São Carlos, São Carlos: ANAIS DO 56º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO -CBC CBC 7