Reforço de pilares com adição de elementos metálicos

O reforço de pilares através da adição de elementos metálicos é eficiente sobretudo nas situações de insuficiência de armaduras. Em geral, são utilizadas chapas de aço ou cantoneiras coladas com resina epoxy.

Na Figura 4.8 apresenta-se a situação mais corrente de reforço de pilares através da adição de elementos metálicos (sem e com posterior encamisamento de betão armado).

t

Ac A'c

As

A's

102 Capítulo 4

Figura 4.8 - Reforço de pilares com adição de elementos metálicos: a) simples, b) com encamisamento de betão armado.

Os elementos metálicos deverão possuir dimensões mínimas. No caso da utilização de cantoneiras (armadura longitudinal), a sua dimensão não deve ser inferior a uma secção L50x50x5 (dimensões de acordo com a norma EN10056-1:1998 e tolerâncias de acordo com a norma EN10056-2:1994). Quando se utilizam barras transversais, a sua largura não deve ser inferior a 25 mm (com 4 mm de espessura, mínimo) ou varões de 10 mm de diâmetro, espaçados 0,10 m. No caso de se colocar um encamisamento de betão armado, a sua espessura não deve ser inferior a 40 mm quando se recorre a betão projectado, ou 50 mm no caso de betão moldado in-situ. A armadura de distribuição a empregar nesta situação será uma malha quadrada de varões de 8 mm de diâmetro espaçados a 0,10 m (Costa & Matos, 2000).

b) a)

Reparação e reforço de pilares de betão armado 103

A forma mais simples de colocação destes elementos, passa pela utilização de resina epoxy para a sua fixação ao pilar a reforçar, tal como se pode observar na Figura 4.9.

Figura 4.9 - Reforço de pilares com cantoneiras metálicas.

Para além da ligação dos elementos metálicos por colagem com resina injectada, pode complementar-se esta união através de soldadura às armaduras iniciais, como ilustrado na Figura 4.10(a). A adopção de buchas só é viável no caso de a dimensão da armadura de reforço ser suficientemente elevada de forma a permitir que as buchas não colidam com a armadura existente, como indicado na Figura 4.10(b). É recomendável ainda, que os elementos longitudinais, colocados nos cantos da secção, sejam ligados entre si através de barras soldadas, como ilustrado na Figura 4.10(c). Estas barras podem ser utilizadas para o reforço da armadura transversal (Costa & Matos, 2000). Cantoneiras metálicas Por. A Por. A Cantoneira metálica

Fixação com resina de epoxy

104 Capítulo 4

Figura 4.10 - Reforços de pilares - pormenores de ligação.

Nas situações em que o tamanho das cantoneiras permite a fixação destas ao pilar através de parafusos, pode-se recorrer à solução apresentada na Figura 4.11. Neste caso, aplicou-se uma rede de metal distendido para servir de base a uma camada de argamassa de epoxy de revestimento final. Desta forma, é possível ocultar os elementos metálicos de reforço. Como inconveniente, salienta-se o aumento das dimensões da peça reforçada.

Figura 4.11 - Reforço de pilares (aplicação com parafusos) (Matos, 2000).

Parafusos com

Cantoneiras Chapas

Argamassa epoxidica

Parafusos com bucha química

Rede de metal distendido ligada às cantoneiras bucha química

(a) (b) (c)

Reparação e reforço de pilares de betão armado 105

Uma técnica que confere um certo estado de pós-tensão e incremento do confinamento, consiste em pré-aquecer as chapas transversais antes de as soldar às cantoneiras. Com a diminuição de temperatura, as chapas terão a tendência de recuperar o seu tamanho original, pelo que introduzirão um estado de tensão à peça (ver Figura 4.12).

Figura 4.12 - Cintas pré-aquecidas e soldadas (Matos, 2000).

Em alternativa às chapas transversais, estas podem ser substituídas por um varão em espiral de 6 mm de diâmetro, espaçado 50 mm e soldado às cantoneiras (ver Figura 4.13) (Matos, 2000).

Figura 4.13 – Cintas em espiral soldadas.

Pilar existente Soldaduras Cantoneira Espiral Ø6 mm 50 mm Soldaduras 4 mm de espessura (cada 100 mm) Cantoneira Soldaduras Pilar existente Chapa 25 mm largura

106 Capítulo 4

Em substituição das cantoneiras e das chapas transversais, existe a alternativa de utilizar chapas de aço coladas e soldadas, as quais envolvem toda a secção. Nesta metodologia, existe também a alternativa de pré-aquecer as chapas de forma a criar um estado de pós-tensão (ver Figura 4.14 e Figura 4.15).

Figura 4.14 - Chapas de aço coladas com resina epoxy (Matos, 2000).

Figura 4.15 - Chapas de aço aquecidas, soldadas e coladas com resina epoxy (Matos, 2000).

A solução da Figura 4.15, poderá ser inviabilizada se for necessária uma temperatura muito elevada no aquecimento das chapas. Esta temperatura influencia o processo de cura do adesivo epoxy, pelo que se deverá ter especial atenção de quais os limites do produto que se pretende seleccionar.

100 mm de largura 2 mm de espessura Pilar existente Soldaduras 50 mm Chapa aquecida e soldada

Chapa de aço aquecida

(cada 250 mm)

50 mm

Pilar existente

2 mm de espessura (cada 250 mm)

Chapa de aço 100 mm de largura

Reparação e reforço de pilares de betão armado 107

Quando apenas se pretende reforçar a armadura transversal e, consequentemente, o confinamento, a solução da Figura 4.16 recorre a chapas apertadas com parafusos e seladas com resina de epoxy. De salientar a vantagem da pré-fabricação em detrimento da estética.

Figura 4.16 - Reforço da armadura transversal através de chapas metálicas (Matos, 2000).

Na Figura 4.17 apresenta-se um pormenor da ligação das armaduras de reforço do pilar num nó. Esta ligação é constituída por dois quadros metálicos, em cantoneira, que são ligados através de um perfil ou de um varão, conforme ilustrado na figura. Desta forma é também garantida uma amarração eficaz das armaduras longitudinais de reforço (Costa & Matos, 2000).

Estribos em chapa Por. A Por. A Chapa metálica Resina de epoxy Porca Parafuso

108 Capítulo 4

Figura 4.17 - Pormenores de ligação das armaduras de reforço de um pilar num nó.

Na Figura 4.18 apresenta-se uma forma de ligação das chapas ou perfis a uma fundação utilizando um quadro metálico em cantoneira. Este quadro é ancorado à fundação através de chumbadouros introduzidos em furos e selados com resina epoxy que, para esta aplicação, deve ser fluida. Com base em resultados experimentais, é recomendado para este tipo de ligação a utilização de um comprimento de amarração pelo menos igual a metade do valor preconizado no REBAP (1983) para a amarração aço-betão. Com efeito, verifica-se que a realização do furo com diâmetro superior ao do varão

furo 1,50 · varão , faz aumentar a superfície da ligação ao betão (Costa &

Matos, 2000). Chapa de reforço Viga longitudinal Chapa de reforço Quadro metálico em cantoneira Viga transversal Alternativa em cantoneira Quadro metálico em cantoneira Alternativa em varão

Reparação e reforço de pilares de betão armado 109

Figura 4.18 - Ligação das armaduras de reforço à fundação.

4.4 REFORÇO DE PILARES COM POLÍMEROS REFORÇADOS COM