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