Caracterização do Estado Anterior
Com o objectivo de avaliar o comportamento das lajes do edifício e verificar a conformidade entre o projecto e a obra construída realizou-se no dia 29 de Maio uma visita de inspecção ao edifício em referência. O estagiário participou nessa visita.
Procedeu-se no local à medição da flecha da laje (na face superior, Figura 49) e ao levantamento de armaduras por processos não destrutivo, fazendo recurso a um detector electromagnético (Figura 50).
Figura 49 - Medição da flecha da laje
Figura 50 - Levantamento das armaduras existentes utilizando um tacómetro
Constatou-se que a deformação permanente era da ordem dos 5cm
≈ 100 1 vão flecha ,
valor muito elevado e superior ao que usualmente se considera admissível
= 400 1 a 300 1 vão flecha
Verificou-se igualmente que as armaduras detectadas não correspondiam às do projecto, sendo inferiores a essas.
Decidiu-se então proceder a 3 sondagens expondo as armaduras e medindo também a espessura da laje, tendo-se concluido que (1) dado o acabamento do piso (camada de argamassa com espessura constante e tacos de madeira), presumiu-se que a deformação medida correspondia a uma deformação permanente, (2) a espessura da laje variava entre 10.0cm e 11.5cm e (3) as armaduras existentes eram efectivamente inferiores às indicadas nos desenhos de projecto e concordantes com as obtidas por método não destrutivo.
Avaliação das Condições de Segurança das Lajes do Edifício
Para o efeito, consultou-se o regulamento normativo dos projectos de estruturas de betão armado da época (Regulamento de Betão Armado - Decreto 25948 de 1935/10/16) para compreender melhor as acções e resistências assumidas e os métodos de cálculo da época. Por comparação feita entre o regulamento da época e o ainda actual REBAP, concluiu-se que esta estrutura, se respeitasse o antigo regulamento, verificaria as condições de segurança do REBAP.
Para avaliar a capacidade resistente das lajes utilizou-se o método das bandas que, de acordo com o teorema estático da análise limite, fornece minorantes da carga última, valores que estarão assim do lado da segurança.
Confirmou-se então que se as armaduras do projecto tivessem sido aplicadas a segurança em relação à rotura estaria verificada.
Dadas as armaduras descobertas pelos ensaios destrutivos, considerou-se verosímil assumir determinada distribuição uniforme de armaduras nas lajes (7∅1/4"/m). Calcularam-se as cargas últimas dos diversos painéis de laje de acordo com tabelas de valores obtidas com análise elástica e concluiu-se que a maioria destes não verificavam a segurança ao estado limite último de flexão.
Comportamento em Serviço das Lajes
Quanto ao comportamento em serviço das lajes, foi estudado o comportamento das lajes no respeita à fendilhação e à deformação.
Calcularam-se os momentos teóricos de fendilhação de acordo com as tabelas referidas anteriormente e inferiu-se que, provavelmente, as lajes estariam fendilhadas sobre os apoios (paredes de alvenaria) mas não a meio vão, como se comprovou visualmente no local.
O cálculo da deformada elástica linear foi feita utilizando um programa de cálculo automático de elementos finitos (Figura 51). Afectando os valores obtidos da análise elástica com factores ponderados que traduzissem os efeitos da fendilhação, obtidos pelo método dos coeficientes globais, e da fluência, concluiu-se que, mesmo assim, as flechas reais deveriam ser inferiores aos valores medidos. Tal diferença poderia estar associada aos efeitos de um elevado nível de carga em utilizações passadas ou a uma pobre qualidade/resistência do betão empregue.
Figura 51 - Modelo de elementos finitos de porção de laje existente (de canto)
A constatação de que a flecha real era superior à estimada reforçou a convicção da inevitabilidade do reforço desses elementos estruturais se se pretendesse reocupar esses espaços.
Após a sistematização dos resultados para os diferentes painéis de laje, foram seleccionados aqueles que deveriam ser reforçados e fez-se advertência para a limitação de uso de outros painéis.
Procedeu-se à proposta da solução para reforço das lajes. Tal solução deveria visar 3 objectivos:
1. aumentar a capacidade resistente da laje por forma a garantir uma sobrecarga admissível igual à imposta pelo RSA para um uso do tipo actual (3kN/m2);
2. aumentar a rigidez da laje por forma a reduzir a sua deformabilidade e a aumentar a frequência própria de modo a diminuir as vibrações;
3. não aumentar o peso próprio tanto mais que as lajes estão apoiadas no interior em paredes de alvenaria, as quais poderiam sofrer danos nesse caso.
Se possível, a solução de reforço deveria ainda anular a flecha permanente da laje ou pelo menos nivelar a face superior da laje.
Estudaram-se algumas soluções (demolição e reconstrução das lajes, reforço das lajes com perfis metálicos, reforço da laje apenas na face superior com aumento de espessura) mas, pesados os prós e os contras, optou-se por prescrever a solução que a seguir se descreve:
ᔣ a laje deverá ser reforçada na face inferior com laminados de fibra de carbono. Tratar-se-iam de placas de 100mm a 120mm de largura e 1.2mm a 1.4mm de espessura de um material leve e com uma resistência de ≈ 3000MPa (compare-se este valor com o da tensão de cedência de cálculo do A235 das lajes existentes). Estas placas são flexíveis e de fácil colocação por colagem com resina epoxy;
ᔣ a laje deverá ser reforçada na face superior com umas nervuras em betão armado. Para executar essas nervuras o revestimento de tacos será removido (podendo ser reaproveitado) assim como a betonilha de assentamento. Essas nervuras teriam, para além da espessura da laje, cerca de 5cm nos apoios e cerca de 10cm no vão. O espaço entre essas nervuras ficaria vazio ou seria preenchido com barrotes de madeira para assentamento do revestimento do piso e poderia ser aproveitado para
colocar instalações eléctricas e de comunicações. Com excepção de um painel de laje, estas nervuras seriam executadas apenas na direcção do menor vão das lajes.
Estimou-se que a rigidez da laje sofreria um aumento de cerca de 40% com tal solução (Figura 52).
Figura 52 - Caracterização sumária da solução proposta
Foi apresentada uma estimativa de custo para a solução aconselhada.
Avaliação das Condições de Segurança para a Acção Sísmica
Para este efeito, caracterizou-se com pormenor a estrutura do edifício.
O edifício é constituído por 5 andares elevados, R/C (piso de entrada), cave (garagem) e sub-cave (fundações e numa pequena área para arrecadação).
Como se referiu antes, a estrutura dos pisos elevados é constituída por lajes de betão armado com 10cm de espessura apoiadas numa estrutura mista de alvenaria e betão
armado. A estrutura das fachadas principal e posterior é constituída por pilares e lintéis de betão armado preenchida com painéis de alvenaria. As paredes interiores são em alvenaria, de tijolo furado a ½ vez nos 3º e 4º andares e de tijolo maciço a ½ vez nos 1º e 2º andares. Nas paredes das caixas de escada e divisórias de inquilinos as paredes são de alvenaria a uma vez, de tijolo furado.
A estrutura do tecto do R/C é realizada integralmente em betão armado. As lajes são apoiadas num reticulado de vigas (grelha) apoiada na estrutura das fachadas e em 11 pilares interiores, 4 dos quais localizados na prumada da caixa da escada. A estrutura do tecto da cave é constituída também por uma grelha (diferente da do tecto do rés do chão) apoiada na estrutura das fachadas e em 6 pilares interiores.
Sob o ponto de vista de concepção os aspectos que mereciam revisão eram a ligação das lajes às paredes e, em especial, o comportamento das paredes de alvenaria quando sujeitas a acções horizontais (em particular as paredes de alvenaria de tijolo furado).
Para melhorar o comportamento do edifício a intervenção poderia envolver o reforço de algumas paredes através da introdução de um reboco com malhas de armaduras (galvanizadas) em ambas as faces, por forma a controlar a sua fendilhação e evitar o seu colapso. Tal reforço deveria ser colocado nas paredes da caixa de escada (a qual tem uma localização favorável para o reforço sísmico) e eventualmente num número limitado de outras paredes interiores por forma a interligar as fachadas e o núcleo central com paredes reforçadas. No entanto, só uma análise estrutural mais detalhada permitiria definir as paredes a reforçar.
Os pilares que estão localizados no alinhamento da caixa de escada deveriam ser reforçados na sua cintagem.
Foi estimado um custo para estas intervenções.
Descrição dos trabalhos efectuados pelo estagiário
O estagiário prestou apoio de cálculo ao coordenador do estudo.
A participação neste estudo confirmou ao estagiário a noção de que, na sua prática, o engenheiro deve esforçar-se por compreender o problema que estuda na sua
globalidade e que são mais importantes algumas contas (bem) feitas manualmente mas que resultam de uma escolha criteriosa ponderando os factores relevantes do que uma porção de cálculos automáticos muito complexos mas onde não prevalece o sentido crítico do engenheiro que oriente a linha de cálculo.
O estagiário considerou interessante a simplicidade do método utilizado para determinar as flechas das lajes na sua face superior: colocou-se um fio de nylon preso nas pontas a parafusos que foram roscados ao revestimento do piso e, na zona em que o fio estava mais distante deste, mediu-se a distância à laje com uma fita métrica. As extremidades do fio foram colocadas na zona extrema dos painéis de laje em questão, junto às paredes (zonas dos apoios).
A ponderação das soluções de reforço das lajes e a escolha da solução aconselhada foi uma experiência muito enriquecedora e útil uma vez que se trata de um assunto cada vez mais importante para a idade actual da construção em betão armado (e alvenaria) e com um crescente importância no mercado mas que, infelizmente, não é abordado com profundidade no curso de licenciatura.