MÉTODO UTILIZADO PARA O REFORÇO COM A CONSTRUÇÃO DE NOVAS

O primeiro método de reforço realizado na nova ala do hospital foi a elaboração de novas vigas para a estrutura. Devido as novas paredes e equipamentos de grande porte, foi necessária uma melhor divisão dos “panos” das lajes, nos pavimentos 2, 3, 5 e 7. Com uma maior quantidade de vigas os vãos ficam menores e as cargas mais distribuídas.

Para auxiliar nos procedimentos necessários, foi realizado um estudo da estrutura e posteriormente elaborados os projetos de reforço, que podem ser encontrados nos anexos A, B e C. Os selos dos projetos foram editados com a finalidade de retirar as informações que não tiveram autorização de serem divulgadas, tais como nome do hospital/cliente, escritório e engenheiro responsável pelo projeto, dentre outras.

Na figura 19 é possível averiguar a localidade das novas vigas (em azul), no plano da laje.

Figura 19 - Projeto de reforço estrutural, laje do sétimo pavimento

Fonte: Cedido por Equilibrata Recuperação de Estruturas Ltda. (2018, p. 1).

Para manter a correta distribuição das cargas, as vigas foram anexadas de duas formas. A primeira forma sendo ligada de pilar a pilar, distribuindo suas cargas diretamente nos mesmos, como pode ser visto na viga VN 408. E a outra forma sendo engastada em duas vigas, distribuindo as cargas sobre elas, que por sua vez distribuíam aos pilares. Essa segunda forma pode ser visualizada nas vigas VN 404 e VN 403.

A laje foi construída por meio do método construtivo de concreto armado, utilizando cubetas para redução do peso próprio da estrutura. As novas vigas foram projetadas de modo que se alinhassem com o espaço livre deixado pelas cubetas, isso porque seriam usados aqueles espaços para moldar a viga. Foram então feitas as formas e escoramento para duas larguras de viga diferentes, uma contemplando apenas uma fileira de cubetas, conforme a figura 20 e outra utilizando duas fileiras de cubetas como mostra a figura 21.

Figura 20 - Projeto de detalhamento das novas vigas, uma cubeta

Figura 21 - Projeto de detalhamento das novas vigas, duas cubetas

Fonte: Cedido por Equilibrata Recuperação de Estruturas Ltda. (2018, p. 2).

Após a montagem das formas foi feita a quebra parcial da laje, por cima das fileiras das cubetas, por onde seriam concretados os novos elementos estruturais. Como a obra foi solicitada por um reforço estrutural e não uma recuperação, não houve necessidade da troca do aço presente na laje, assim foi quebrado e retirado somente o concreto da área desejada. A parte demolida respeitou o limite das nervuras paralelas às vigas, sendo retiradas somente as partes sobre os vãos das cubetas e as nervuras perpendiculares a viga.

A parte retirada da laje teve de ser concretada novamente, em conjunto das vigas. A armadura manteve-se a mesma, mas teve-se o cuidado de conferir se nenhuma barra de aço foi comprometida na demolição. Caso alguma barra tivesse torcido ou rompido, ela era cortada nas pontas, retirada e substituída por uma nova de mesmo diâmetro. A substituição era feita perfurando a face da laje e colando a nova barra, com cola HiltiHIT-RE 500 V3, de modo que ficasse transpassada com a ponta da barra anterior.

Para a aderência do concreto novo com a peça antiga foi necessário regularizar e apicoar a superfície de contato. Após a limpeza e retirada de entulho procedeu-se a concretagem. Vale ressaltar, que as novas vigas não possuíam armadura nem aço em sua composição, este papel seria realizado pelas lâminas e mantas de fibras de carbono. As figuras 22 e 23 apresentam as novas peças, sendo possível diferenciar o concreto recém moldado e o antigo.

Figura 22 - Viga concretada no vão de cubetas

Fonte: Cedido por Equilibrata Recuperação de Estruturas Ltda. (2018, p. 1).

Figura 23 - Detalhe do concreto novo na viga e do antigo no maciço

Na figura 23 fica perceptível e fácil de localizar as áreas que compreendem os concretos com idade diferentes. Como já descrito, não foi utilizado aço nas vigas, a resistência à tração da peça estrutural foi fornecida pelas lâminas de fibra de carbono. Optou-se por este meio devido à dificuldade em executar a armadura de uma viga por baixo da ferragem da laje, que já estava devidamente posicionada. Além dessa facilidade, a fibra de carbono também proporcionou maior velocidade de execução, por ser mais leve e utilizar menor quantidade de material, e consequentemente necessitando de menos funcionários para aplicá-la.

Para a inclusão das lâminas de carbono na viga, foram abertos treze frisos em toda a sua extensão para as vigas que abrangiam uma fileira de cubetas e 26 frisos para as que possuíam a largura de duas cubetas. Os frisos foram abertos com o auxílio de serra mármore da marca Makita e disco diamantado. Antes de serem abertos, a viga foi regularizada e preparada para receber o reforço com CFC. Na figura 24 observam-se os frisos abertos na peça estrutural.

Figura 24 - Frisos abertos para inserir o laminado de fibra de carbono

Fonte: Cedido por Equilibrata Recuperação de Estruturas Ltda. (2018, p. 1).

As aberturas têm 1,7 cm de profundidade e 1,4mm de espessura, espaço para caber a peça de lâmina de fibra de carbono, de modo que o material fique apertado e bem alocada dentro do friso. Uma das dificuldades encontradas foi que o corte com a serra teria de ser muito bem alinhado, a lâmina de CFC tem que ser uma peça única e contínua para ter efeito, caso a

abertura estivesse torta ou fora do eixo poderia ocorrer da peça não encaixar ou não contribuir corretamente para o reforço. Devido a equipe de execução utilizar mão de obra especializada e ter experiência no trabalho, não houve problemas em relação ao corte dos frisos.

O processo de abertura dos chanfros e preparação da superfície levava em torno de um dia de serviço para ser realizado, com o revezamento de pelo menos dois funcionários. Foram instalados andaimes para a realização dos serviços.

Para a execução do reforço não foi somente a estrutura que precisou ser preparada. As lâminas de fibra de carbono também tiverem que ser adaptadas para o procedimento. Com o auxílio de estiletes e gabarito, as tiras foram cortadas em três partes de 1,67cm cada, como pode ser visto na figura 25. A lâmina possui 1,2 mm de espessura, seu posicionamento e dimensionamento pode ser visto no detalhe das figuras 20 e 21 e nos projetos em anexo.

Figura 25 - Funcionários cortando as lâminas para reforço

Fonte: Cedido por Equilibrata Recuperação de Estruturas Ltda. (2018, p. 1).

Cada tira de lâmina possui 5 cm de largura, logo toda unidade produzia três peças para o reforço. O comprimento variava entre 6 e 12 metros, indo de acordo com o tamanho da viga. Em todo o reforço deste método foram cortadas 150 lâminas, totalizando 450 pedaços e sendo utilizados 447. A etapa em questão foi deferida a dois funcionários, levando 3 dias de

serviço para ser concluída. Devido ao valor elevado do material foi trabalhado com o máximo de cuidado e precisão, buscando prevenir desperdícios em excesso.

A colocação do reforço, representado na figura 26, foi feita com o apoio de um funcionário a uma distância de dois metros um do outro, assessorados cada um por um andaime. O serviço foi manual, empurrando simultaneamente o CFC até encaixar no friso, mas para que esse encaixe ocorresse com exatidão, tanto as lâminas quanto as aberturas foram cortados rigorosamente.

As lâminas posicionadas e forneceram resistência a flexão para a viga, ou seja, fazem o papel das barras de aço transversais. Uma vez que a resistência a flexão do concreto é baixa ele necessita de outros elementos para dar sua sustentação.

Figura 26 - Aplicação das lâminas de carbono na viga

Fonte: Cedido por Equilibrata Recuperação de Estruturas Ltda. (2018, p. 1).

Somente as lâminas por dentro da viga não supririam todo o reforço necessário, para alcançar o objetivo foi aplicado manta de fibra de carbono. Para a fixação da camada de manta utiliza-se resina epoxi, no caso em questão foi utilizada a cola bicomponente MC-DUR 1300 TX, com o traço de 1:3.

De acordo com Souza e Ripper (1998), no procedimento da fibra de carbono há uma etapa de aplicação de primer para a regularização da superfície antes da aplicação da cola.

Entretanto, a resina da marca MC-Bauchemie dispensa a utilização do prime, de acordo com sua especificação, uma vez que por sua densidade ela própria também age regularizando a superfície.

A aplicação da resina epoxi foi realizada com o auxílio de espátulas e desempenadeiras. Importante lembrar que a superfície da peça estrutural deve estar plana para a melhor eficiência da manta. O procedimento pode ser observado na figura 27.

Figura 27 - Aplicação da resina epóxi MC-DUR 1300 TX

Fonte: Cedido por Equilibrata Recuperação de Estruturas Ltda. (2018, p. 1).

Logo em seguida da aplicação do epóxi é adicionada uma camada de manta. Dependendo da solicitação de esforços da viga, pode ser requisitado mais camadas de fibras de carbono. Na obra em questão, os reforços solicitavam de 1 a 4 camadas no máximo. As camadas são aplicadas uma sobre a outra e para fazer essa ligação foi utilizada uma resina específica para manta com manta de fibra de carbono. De acordo com os procedimentos da empresa, em um dia pode ser executada no máximo quatro camadas na mesma peça, durante a entrevista foi relatado que mais camadas em um único dia começam a descolar, uma vez que, a cola ainda não está totalmente rígida. Para a aplicação de uma quinta camada deve-se esperar ao menos um dia para a cola atingir a eficiência necessária.

Quando se aplica consecutivas camadas de CFC, cada camada contibui com uma eficiência menor que a anterior. Quanto mais afastada a manta da estrutura, menor a porcentagem de colaboração em relação as que estão mais próximas da estrutura. Na Figura 28,

mostra os funcionários posicionarem a primeira camada de manta e na figura 29 observa-se o detalhamento do projeto para colocação das camadas.

Figura 28 - Funcionários colocando a camada do reforço de CFC

Fonte: Cedido por Equilibrata Recuperação de Estruturas Ltda. (2018, p. 1).

Figura 29 - Projeto com vista lateral e detalhamento do reforço

Como a viga foi feita sem aço, também não houve colocação de estribos. Com a finalidade de suprir a resistência a esforços cortantes, proporcionada pelos estribos, foi aplicado manta de fibra de carbono envolvendo as novas vigas. O processo pode ser observado na figura 30.

Figura 30 - Mantas de CFC aplicadas com espaçamento

Fonte: Cedido por Equilibrata Recuperação de Estruturas Ltda. (2018, p. 1).

Assim como as outras etapas, as dimensões necessárias de cada peça estão relacionadas nos projetos anexos no final desta pesquisa. O detalhamento também pode ser visto nas figuras 20 e 21. É interessante ressaltar que, assim como os estribos, as tiras foram projetadas solicitando um espaçamento entre a colocação de cada uma delas, variando entre 10, 15 e 17,5 cm.

A resina epóxi, utilizada para as fibras de carbono, possui uma baixa resistência à temperatura. A partir de 60ºC a cola começa a fundir, perdendo sua eficácia, o que pode comprometer todo o reforço. Como exigência da norma NBR 14432 e do corpo de bombeiros, construções para serviços de saúde e institucionais, com mais de 30 metros de altura, devem apresentar uma resistência de 120 minutos de incêndio antes do colapso da estrutura, conforme mostra a tabela 2.

Tabela 2 – Exigências da altura da edificação

OCUPAÇÃO ALTURA DA EDIFICAÇÃO

h ≤ 6m 6m <h ≤ 12m 12m <h ≤ 23m 23m <h ≤ 30m h ≤ 130m

Residencial 30 30 60 90 120

Hospital 30 60 60 90 120

Escola 30 30 60 90 120

Fonte: NBR 14432 - Exigências de resistência ao fogo de elementos construtivos de edificações – Procedimento (2000, p.7)

Para atingir a proteção solicitada, a empresa de reforços estruturais aplicou uma cobertura de 2cm de argamassa com fibras de polipropileno por cima da manta, que além de fornecer a proteção de 120 minutos, conforme projetista, também proporcionou proteção a choques físicos durante as próximas etapas da obra.

Um procedimento padrão e bem interessante da empresa, é criar uma camada áspera entre a manta e a argamassa, proporcionando uma melhor aderência. Depois de todas as fibras colocadas é passado novamente a resina para mantas e recoberta com areia branca fina. O resultado é semelhante ao chapisco, como mostrado na figura 31 e tem a mesma função de fortalecer a ligação com a argamassa.

Figura 31 - Areia utilizada para espera de argamassa

Após a aplicação, espera-se um dia para a cola secar e pode-se aplicar a argamassa. Como a laje não ficaria à vista, devido a colocação de forro posteriormente, não houve acabamentos. A argamassa foi jateada com um projetor, conforme mostra a figura 32.

Figura 32 - Jateamento de argamassa

Fonte: Cedido por Equilibrata Recuperação de Estruturas Ltda. (2018, p. 1).

A figura 33 apresenta uma dessas vigas finalizadas, após passar por todos os processos descritos acima. Foram ao todo, elaboradas 32 vigas com este método, sendo projetadas no segundo, terceiro, quinto e sétimo pavimento.

Figura 33 - Nova viga para a adequação de uso do edifício

Fonte: Cedido por Equilibrata Recuperação de Estruturas Ltda. (2018, p. 1).

4.3 PROCEDIMENTO DE REFORÇO ESTRUTURAL APLICADO AS VIGAS JÁ