Tag: betão armado

As movimentações térmicas de um material estão relacionadas com as propriedades físicas do mesmo e com a intensidade da variação da temperatura, a magnitude das tensões desenvolvidas é função da intensidade da movimentação, do grau de restrição imposto pelos vínculos a esta movimentação e das propriedades elásticas do material.

As fendas de origem térmica podem também surgir por movimentações diferenciadas entre componentes de um elemento, entre elementos de um sistema e entre regiões distintas de um mesmo material. As principais movimentações diferenciadas ocorrem em função de:

  • junção de materiais com diferentes coeficientes de dilatação térmica, sujeito às mesmas variações de temperatura (por exemplo, movimentações diferenciadas entre argamassa de assentamento e componentes de alvenaria);
  • exposição de elementos a diferentes solicitações térmicas naturais (por exemplo, cobertura em relação às paredes de uma edificação);
  • gradiente de temperatura ao longo de um mesmo componente (por exemplo, gradiente entre a face exposta e a face protegida de uma laje de cobertura).

No caso das movimentações térmicas diferenciadas é importante considerar-se não só a amplitude da movimentação, como também a rapidez com que esta ocorre. Se ela for gradual e lenta muitas vezes um material que apresenta menor resposta ou que é menos solicitado às variações da temperatura pode absorver movimentações mais intensas do que um material ou componente a ele justaposto, o mesmo pode não ocorrer se a movimentação for brusca.

Por outro lado, alguns materiais também podem sofrer fadiga pela ação de ciclos alternados de carregamento – descarregamento ou por solicitações alternadas de tração – compressão.

Todos os materiais empregados nas construções estão sujeitos a dilatações com a subida de temperatura, e as contrações com a sua descida. A intensidade desta variação dimensional, para uma dada variação de temperatura, varia de material para material. Para quantificar as movimentações sofridas por um componente, além das suas propriedades físicas, deve conhecer-se o ciclo de temperatura a que está sujeito e determinar também a velocidade de ocorrência das mudanças térmicas, como no caso de alguns selantes que possuem pouca capacidade de acomodação de movimentos bruscos.

Considerando-se o caso mais comum das edificações residenciais, a principal fonte de calor que atua sobre os seus componentes é o sol. A amplitude e a taxa de variação da temperatura de um componente exposto à radiação solar irá depender da atuação combinada dos seguintes fatores:

  1. intensidade da radiação solar (direta e difusa);
  2. absorvência da superfície do componente à radiação solar;
  3. emitância da superfície do componente;
  4. condutividade térmica superficial;
  5. diversas outras propriedades térmicas dos materiais de construção.

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Movimentação térmica em lajes de cobertura sobre paredes autoportantes

Em geral, as coberturas planas estão mais expostas às mudanças térmicas naturais do que os paramentos verticais das edificações, ocorrem, portanto, movimentos diferenciados entre os elementos horizontais e verticais.

Além disso, podem ser mais intensificados pelas diferenças nos coeficientes de expansão térmica dos materiais construtivos desses componentes. Segundo alguns autores, o coeficiente de dilatação térmica linear do betão é aproximadamente duas vezes maior que o das alvenarias de uso corrente, considerando-se aí a influência das juntas de argamassa.

Deve-se considerar também que ocorrem diferenças significativas de movimentação entre as superfícies superiores e inferiores das lajes de cobertura, sendo que normalmente as superfícies superiores são solicitadas por movimentações mais bruscas e de maior intensidade.

Por estas razões, e devido ao fato de as lajes de cobertura normalmente encontrarem-se vinculadas às paredes de sustentação, surgem tensões tanto no corpo das paredes, quanto nas lajes.

Teoricamente, as tensões de origem térmica são nulas nos pontos centrais das lajes, crescendo proporcionalmente em direção aos bordos onde atingem seu ponto máximo.

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Propagação das tensões numa laje de cobertura com bordos vinculados devido a efeitos térmicos

A dilatação plana das lajes e o encurvamento provocado pelo gradiente de temperatura introduzem tensões de tração e de corte nas paredes das edificações. As fendas desenvolvem-se quase exclusivamente nas paredes, apresentando tipicamente as seguintes configurações.

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Movimentações que ocorrem numa laje de cobertura , sob ação da subida da temperatura

 

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Fenda típica presente no topo da parede paralela ao comprimento da laje, a direção das fissuras são perpendiculares às resultantes de tração(δt), indica o sentido da movimentação térmica (no caso, da esquerda para direita)

A presença de aberturas nas paredes propiciará o aparecimento de regiões naturalmente enfraquecidas (ao nível do peitoril e ao nível do topo de caixilhos), desenvolvendo–se as fissuras preferencialmente nessas regiões. Assim, em função das dimensões da laje, da natureza dos materiais que constituem as paredes, do grau de aderência entre paredes e laje e da eventual presença de aberturas, poderão desenvolver-se fendas inclinadas próximos do topo das paredes.

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Fissura causada pela expansão térmica da laje de cobertura

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Fissura causada pela expansão térmica da laje de cobertura

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Fissura causada pela retração térmica da laje de cobertura

Alguns exemplos de casos reais

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Para teorizar acerca do pH e POH precisamos entender primeiro que ácidos são substâncias que produzem iões hidrogénio (H+) quando dissolvidos em água. Bases são substâncias que produzem iões hidróxido (OH-) também quando dissolvidos em água. Estes ácidos que ionizam em soluções diluídas (por exemplo, a dissolução do sal NaCl em água produz uma solução) para produzir iões hidrogénio – até próximo da ionização completa – são classificados como ácidos fortes. Por contraste, os ácidos que ionizam de maneira fraca, produzindo poucos iões hidrogénio são classificados como ácidos fracos. Por outro lado, as bases fortes praticamente ionizam completamente, produzindo muitos iões hidróxidos. Da mesma forma, bases fracas ionizam pouco e, consequentemente, produzem poucos iões hidróxido. A resistência relativa de um ácido ou de uma base é determinada comparando-se a concentração dos iões hidrogénio em solução, em relação à da água. A água pura é neutra. A água dissocia-se em igual número de iões hidrogénio e hidróxido. Em termos realistas, a água é pouco ionizada. Num litro de água pura, à temperatura de 25°C, a concentração, tanto de hidrogénio como de hidróxido, totaliza apenas 1 x 107g iões. O produto iónico ou constante de ionização da água é igual a:

[H+] [OH-] = (1 x 107) (1 x 107) = 1 x 1014

A concentração do ião hidrogénio ou do ião hidróxido é expressa em moles/litro. Por definição, pH é logaritmo negativo de base 10 da concentração de iões hidrogénio.

PH = -log[H] = log 1/[H+]

Logo, quanto maior a concentração de iões hidrogénio, mais forte o ácido será e tanto menor será o pH.

O mesmo raciocínio adotar-se-á para a escala do POH. Quando as concentrações dos iões hidrogénio e hidróxido forem expressas em moles/litro, a soma do pH e do POH será igual a 14. A acidez ou a alcalinidade de uma solução aquosa no interior da massa do betão pode ser medido facilmente usando-se indicadores em forma de lápis comparando, a seguir, com uma tabela de cores.
O betão possui uma alta alcalinidade graças, principalmente, à presença do Ca(OH)2 libertado aquando das reações de hidratação do cimento. Acontece que esta alcalinidade pode ser reduzida com o tempo, fazendo com que o betão funcione como um verdadeiro eletrólito.

Muitos investigadores têm proposto um valor crítico para o pH do betão que varia de 11,5 e 11,8, abaixo do qual já não se assegura a manutenção da passivação (proteção) das armaduras que incorpore.
Outro aspeto muito importante que deve ser compreendido é o eletroquímico. Como sabemos da eletroquímica, o aço é feito de vários metais, pelo que, uma vez exposto a um betão tendo solução propícia nos seus vazios, formará milhares de pilhas galvânicas e, naturalmente, campos elétricos, devido a imposição de voltagens diferenciadas entre cada metal existente ao longo da barra, provocando a migração ou deslocamento dos iões adjacentes a estas pilhas, na massa do betão, fechando o circuito elétrico. O fluxo de corrente elétrica que ocorre no ambiente betão/armadura é devido ao deslocamento dos iões presentes na solução existente nos seus vazios. O popular efeito migração nada mais é do que aquele deslocamento dos iões presentes na solução existente nos poros do betão sob o efeito do campo elétrico. Por outro lado, não podemos esquecer que, concomitantemente ou não, também poderão ocorrer migração ou deslocamento de iões através do betão, apenas sob o efeito das diferenças das suas concentrações nas soluções existentes nos poros do betão. Isto, por si só, causa corrosão no aço, devido ao facto de que aqueles iões ficam sujeitos a interações eletrostáticas devido à natureza das suas cargas elétricas e, portanto, conduzindo eletricidade.

Sendo o betão, um dos principais materiais que constituem a infra-estrutura construída, as técnicas de reabilitação do betão, em particular do betão armado, revestem-se de grande importância.

Reparação e reforço de estruturas com betão projectado

A técnica de projecção de betão tem vindo a ser aplicada em trabalhos em que se procura um objectivo de carácter estrutural, como seja a reparação de estruturas de betão armado, ou a consolidação e reforço de paredes de alvenaria. Este método de colocação do betão dispensa o uso de cofragens e permite a aplicação mesmo em situações de difícil acesso, garantindo uma excelente aderência e durabilidade.

Injecção de resinas de epóxido para reparação estrutural

Este método de reparação consiste na injecção de resina de epóxido em fendas, fissuras ou vazios apresentados por elementos estruturais de betão (vigas, lajes, pilares, paredes), de forma a restabelecer o seu monolitismo.

Reforço com chapas e perfis de aço

O reforço de elementos estruturais de betão armado pode ser conseguido através da fixação de peças metálicas, destinadas a funcionar como armaduras exteriores.

Reforço por adição de polímeros reforçados com fibras de elevada resistência

Os trabalhos de reforço de estruturas de betão armado por adição de polímeros reforçados com fibras de carbono (CFRP) ou outras de elevada resistência constituem uma excelente alternativa aos sistemas de reforço tradicionais.

Reforço com pré-esforço exterior

Recorre-se ao pré-esforço exterior quando se verifica a necessidade de reforçar as estruturas, devido ao facto de as cargas actuantes não coincidirem com o que estava previsto no projecto inicial. Esta técnica consiste na colocação de cabos pós-tensionados ou barras de aço de alta resistência no exterior da estrutura, de modo a modificar as suas características resistentes.

Transferência de cargas

A transferência de cargas consiste na progressiva colocação em carga de novos elementos de apoio ou reforço, aliviando-se os elementos existentes. Esta técnica aplica-se na modificação ou reforço de elementos estruturais de betão ou de alvenaria e na substituição de aparelhos de apoio em pontes e viadutos.

Métodos electroquímicos (realcalinização, dessalinização e protecção catódica)

O principal problema associado com o betão armado é a corrosão das armaduras, resultante, principalmente, de carbonatação e contaminação pelos cloretos. A reparação convencional do betão deteriorado envolve a remoção mecânica do betão carbonatado ou contaminado por cloretos, seguida da sua substituição por material novo. Frequentemente, novas degradações surgirão em áreas vizinhas. A fim de parar a corrosão e prevenir a continuação da deterioração, a causa da corrosão terá que ser eliminada.

A realcalinização e a dessalinização, métodos de tratamento electroquímico, permitem reduzir os custos das intervenções e prolongar a vida útil da estrutura. Em muitos casos, a estrutura pode permanecer em serviço durante o tratamento, sem perigo para as pessoas ou o ambiente.

A protecção catódica é um método que tem por objectivo a prevenção ou o controlo da corrosão, e que pode ser usado quer em estruturas novas, quer em estruturas existentes e, neste último caso, em articulação com outras técnicas de reabilitação.

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