Reforço de vigas por adição de elementos metálicos

A adição de armaduras exteriores é naturalmente uma técnica adequada quando há deficiência nas armaduras existentes e as dimensões dos elementos estruturais e a qualidade do betão se consideram ser adequadas. Em geral, são utilizadas chapas de aço ou perfis metálicos. Estes elementos

Estribos existentes

Novo reforço colocado em furos e posteriormente injectados com grout Orifícios

diagonais Armadura existente

Reparação e reforço de vigas de betão armado 125

podem ser ligados por simples colagem com resina epoxy ou com resina epoxy aplicada por injecção. A ligação pode e deve ser complementada com buchas metálicas (Costa & Matos, 2000).

Como já referido no Capítulo 2, a adopção de qualquer destas técnicas requer uma cuidadosa preparação das superfícies do betão e das chapas para garantir condições de boa ligação entre as chapas de reforço e o betão existente.

Quando não são utilizadas buchas metálicas na ligação, é recomendada uma espessura entre 3 e 5 mm e uma largura inferior a 300 mm das chapas. A espessura da resina deve ser da ordem de 1 a 3 mm uma vez que espessuras elevadas conduzem a uma ligação menos eficiente (Costa & Matos, 2000).

5.3.1 REFORÇO À FLEXÃO

Na Figura 5.16 e Figura 5.17 apresentam-se as dimensões recomendadas para o reforço à flexão, utilizando chapas metálicas sem e com buchas metálicas, respectivamente.

3 mm ≤ ts ≤ 5 mm

tg ≤ 2 mm

50 mm ≤ bs < 300 mm

Figura 5.16 - Reforço à flexão com chapas metálicas. Dimensões recomendadas (Costa & Matos, 2000). Chapa de aço Resina epoxy bs tg ts

126 Capítulo 5

3 mm ≤ ts ≤ 12 mm

tg ≤ 2 mm

bs ≥ 80 mm

Figura 5.17 - Reforço à flexão com chapas e buchas metálicas. Dimensões recomendadas (Costa & Matos, 2000).

Conforme já referido, o reforço com chapas metálicas deve ser complementado com buchas metálicas. Estas têm o seu contributo principal no reforço da capacidade última da ligação. Os ensaios experimentais têm mostrado que a amarração com buchas metálicas é muito eficiente.

Nalguns casos em que não foi utilizada esta técnica, observou-se o arrastamento da chapa nas suas extremidades, o que conduziu a um colapso prematuro. Assim, se se conceber a ligação sem buchas, recomenda-se pelo menos a aplicação de buchas nas extremidades das chapas, de modo a evitar aquele tipo de rotura.

Um outro aspecto a considerar é a vantagem desta ligação mista em caso de incêndio uma vez que, se a ligação por colagem for afectada, a ligação mecânica pelas buchas metálicas continuará efectiva.

Quando se pretender uma melhor amarração da armadura de reforço, deve prolongar-se esta armadura até à extremidade da viga e aí efectuar-se uma ligação ao pilar através de uma cantoneira metálica, como ilustrado na Figura 5.18. Chapa de aço Resina epoxy Parafuso com bucha metálica bs tg ts

Reparação e reforço de vigas de betão armado 127

(a) (b) Figura 5.18 - Pormenores de ligação das chapas de reforço: (a) nas extremidades de

vigas; (b) num nó de pórtico.

Em vigas contínuas pode ser dada amarração e continuidade à armadura de reforço na zona do nó, através da utilização de um quadro metálico, constituído por cantoneiras, que envolve o pilar (ver Figura 5.18(b)). Este quadro, ligado ao pilar por colagem e, eventualmente, através de buchas metálicas, permite a transferência de forças mesmo nas situações em que as vigas das duas direcções perpendiculares possuem armaduras de reforços. Este quadro torna-se também muito útil na ligação das armaduras de reforço aos pilares (Costa & Matos, 2000).

Na Figura 5.19 e Figura 5.20, apresenta-se uma variante onde se conjuga a fixação da chapa metálica através de adesivos epoxy e parafusos com bucha metálica. De notar a existência de furos de purga, sendo possível a colagem por adesivo injectado.

Figura 5.19 - Reforço à flexão com chapas metálicas. Vista lateral (Matos, 2000).

Chapa metálica Viga Laje Secção do pilar Chapas de reforço Quadro metálico em cantoneira Cantoneira

128 Capítulo 5

Figura 5.20 - Reforço à flexão com chapas metálicas. Pormenor (Matos, 2000).

5.3.2 REFORÇO AO CORTE

À semelhança para o reforço à flexão, existem também dimensões recomendadas para o reforço de vigas de betão armado ao corte, através de chapas metálicas. Na Figura 5.21, apresentam-se as dimensões recomendadas para o reforço somente com chapas e, na Figura 5.22, para os reforços com chapas e buchas metálicas.

ts ≤ 3 mm

tg ≤ 2 mm

dr ≥ 100 ts

Figura 5.21 - Reforço ao corte com chapas metálicas. Dimensões recomendadas (Costa & Matos, 2000). dr tg ts Chapa de aço Resina epoxy Parafuso Porca Adesivo epoxy Furo

Bucha metálica _Viga

Reparação e reforço de vigas de betão armado 129

ts ≤ 8 mm

tg ≤ 2 mm

dr ≥ 100 ts

Figura 5.22 - Reforço ao corte com chapas e buchas metálicas. Dimensões recomendadas (Costa & Matos, 2000).

Nas figuras seguintes, indicam-se alguns pormenores - tipo da ligação de chapas para o reforço transverso.

Figura 5.23 - Reforço ao corte com chapas e buchas metálicas. Chapa contínua (Costa & Matos, 2000).

Figura 5.24 - Reforço ao corte com chapas e buchas metálicas. Chapas descontínuas (Costa & Matos, 2000).

Cantoneira Alçado lateral

Vista inferior Cantoneira Alçado lateral Chapa de aço Resina epoxy Parafuso com bucha metálica tg _ts dr

130 Capítulo 5

Figura 5.25 - Reforço ao corte com chapas metálicas envolvendo a viga (Costa & Matos, 2000)

Relativamente à Figura 5.23, indica-se uma solução executada com uma chapa contínua. Este tipo de reforço apresenta o inconveniente de uma elevada área de betão a preparar e uma maior dificuldade na injecção. Na ligação superior recomenda-se a utilização de uma cantoneira que é fixada através de buchas à face inferior da laje.

Na Figura 5.24 e Figura 5.25, apresenta-se um reforço ao esforço transverso com chapas descontínuas. Nesta solução recomenda-se para além da cantoneira na face superior, a utilização de cantoneiras na face inferior da viga ligadas por barras. Deste modo, garante-se uma eficiente amarração das forças transmitidas pelas bielas de compressão (Costa & Matos, 2000).

Em detrimento da utilização da cantoneira, outra metodologia propõe o reforço ao corte através de chapas metálicas fixadas à viga com parafusos munidos de bucha metálica e injecção de resinas epoxy. Este método pode-se observar na Figura 5.26.

Figura 5.26 - Reforço ao corte com chapas e buchas metálicas (Matos, 2000).

Chapa metálica Parafusos Laje

Viga

Estribos em chapa metálica

Cantoneira Alçado lateral

Reparação e reforço de vigas de betão armado 131

Na Figura 5.27 pode-se ver o pormenor da fixação da chapa à alma da viga.

Figura 5.27 - Reforço ao corte com chapas e buchas metálicas. Pormenor (Matos, 2000).

5.4 REFORÇO DE VIGAS COM POLÍMEROS REFORÇADOS COM FIBRAS