Construção de Edifícios em Ambiente Aquático .i Construção de Edifícios em Ambiente Aquático

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Construo de Edifcios em Ambiente Aqutico

Jos Pedro da Silva Ferreira

Dissertao para obteno do Grau de Mestre em

Engenharia Civil

Jri

Presidente: Professor Doutor Jos Manuel Matos Noronha da Cmara

Orientador: Professor Doutor Jlio Antnio da Silva Appleton

Vogal: Professor Doutor Jorge Manuel Calio Lopes de Brito

Outubro de 2009

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Agradecimentos

Apresento o meu sincero agradecimento ao Professor Doutor Jlio Appleton, por ter

concordado em me orientar no tema que eu lhe apresentei, por se ter mostrado sempre disponvel

para ouvir atentamente as minhas questes, por ter analisado com rigor os contedos desta

dissertao, e pelos conselhos e ensinamentos que me transmitiu.

Agradeo ao Professor Doutor Antnio Heleno Cardoso e ao Eng. Manuel Lorena pelos

conhecimentos que me transmitiram na temtica da infra-escavao.

Agradeo ao Eng. Lus Cachada, ao Dr. Joo Falcato e ao Eng. Joo Madureira, terem

possibilitado que ficasse a conhecer vrios aspectos tcnicos do Oceanrio de Lisboa.

minha famlia e amigos prximos, que me aconselharam, incentivaram e ajudaram na

reviso dos textos. Ao Jos Pedro Vieira por ter originado a ideia para o tema desta dissertao.

ii

Construo de edifcios em ambiente aqutico

Resumo

A construo de edifcios em ambiente aqutico surge como uma hiptese apenas

recentemente explorada. Apesar dos inmeros factores que complexificam a execuo de tais

estruturas, a possibilidade de edificao em determinados locais favorecidos pela Natureza poderia

significar a dinamizao de uma nova forma de turismo, a criao de marcos arquitectnicos, ou o

surgimento de um nmero incontvel de oportunidades e ideias. Contudo, para que essas hipteses

se tornem viveis, fundamental definir e perceber os problemas que se colocam edificao nesse

meio, para que se possam encontrar solues adequadas.

A presente dissertao pretende identificar um conjunto de problemas e demonstrar que

estes so ultrapassveis com recurso aos mtodos e materiais existentes na actualidade, procurando

fomentar a viabilidade da construo em meio aqutico. Abordam-se, assim, as seguintes temticas:

Compreenso dos fenmenos de corroso de armaduras e degradao do beto, indicao

das medidas prescritivas, estudo de solues/materiais que promovam o aumento da

durabilidade e estanqueidade, definio de meios de monitorizao e metodologias de

reparao.

Percepo do fenmeno da infra-escavao e suas componentes, estudo da relevncia de

diversos parmetros (nomeadamente a geometria do edifcio e as caractersticas do

escoamento) na profundidade de infra-escavao, aplicao a casos concretos do

documento HEC18 e verificao da viabilidade das profundidades obtidas.

Anlise das foras resultantes e esforos originados no edifcio pela aco da gua,

consoante o seu formato, mtodos para proporcionar visibilidade para o exterior e anlise de

mtodo construtivo.

Identificao de locais propcios edificao em meio aqutico em Portugal.

Palavras-chave: construo aqutica, durabilidade, estanqueidade, infra-escavao, presso

hidrosttica.

iii

Buildings construction in aquatic environment

Abstract

The construction of buildings in aquatic environment has only recently given its first steps.

Although there are innumerable factors that complicate the execution of such structures, the possibility

of construction in an aquatic place favored by Nature could mean the generation of a new form of

tourism, an architectural landmark creation, or the development of a countless number of ideas.

However, so that these hypotheses become viable, it is necessary to define and perceive the

problems that exist in this sort of buildings, so that adequate solutions can be found.

This dissertation intends to identify a set of problems and to demonstrate that they are

solvable by means of known methods and existing materials, looking forward to encourage the viability

of these kinds of buildings. Those problems are studied under the following subjects:

Understanding steel corrosion and concrete degradation, indication of prescriptive measures,

study of materials/solutions that increase the durability and waterproofing, definition of

monitoring and repair methods.

Perception of the scour process and its components, study of the relevance of several

parameters (especially the buildings geometry and the flows characteristics) in the scour

depth, application of HEC18 indications to hypothetic cases, and verification of scour depths

dimension.

Analysis of the resultant forces and action-effects originated in the building by the presence of

water, according to its shape, methods to provide visibility to the outside and analysis of a

construction method.

Identification of propitious places to buildings construction in aquatic environment, in Portugal.

Keywords: aquatic construction, durability, waterproofing, scour, water pressure

iv

ndice

1 Introduo .......................................................................................................................... 1

1.1 Fundamentao e objectivos do trabalho ................................................................... 1

1.2 Organizao da dissertao ........................................................................................ 1

1.3 Formatos estudados .................................................................................................... 2

2 Durabilidade do beto armado ......................................................................................... 3

2.1 Introduo .................................................................................................................... 3

2.2 Conceitos iniciais ......................................................................................................... 4

2.2.1 Porosidade ............................................................................................................ 4

2.2.2 Mecanismos de transporte .................................................................................... 7

2.2.3 Mecanismo de corroso das armaduras ............................................................... 7

2.2.4 Velocidade de corroso das armaduras ............................................................... 9

2.3 Mecanismos de degradao ..................................................................................... 11

2.3.1 Ataque por penetrao de cloretos ..................................................................... 11

2.3.2 Carbonatao ...................................................................................................... 13

2.3.3 Desgaste por eroso ........................................................................................... 15

2.3.4 Ataque qumico ................................................................................................... 15

2.3.5 Ataque biolgico .................................................................................................. 16

2.3.6 Classes de exposio de edifcios inseridos em meio aqutico ......................... 17

2.4 Anlise de opes ..................................................................................................... 19

2.5 Mtodos de melhoria da qualidade e durabilidade do beto .................................... 20

2.5.1 Cofragem de permeabilidade controlada ............................................................ 20

2.5.2 Armaduras de ao inoxidvel .............................................................................. 23

2.5.3 Impermeabilizao superficial do beto .............................................................. 25

2.5.4 Proteco catdica .............................................................................................. 28

2.6 Monitorizao da corroso ........................................................................................ 30

2.7 Reparaes em meio aqutico .................................................................................. 31

3 Infra-escavao................................................................................................................ 33

3.1 Introduo .................................................................................................................. 33

3.2 Conceitos iniciais ....................................................................................................... 34

3.3 Obteno dos dados ................................................................................................. 37

v

3.4 Assoreamento ou degradao .................................................................................. 38

3.5 Infra-escavao geral ................................................................................................ 38

3.5.1 Representaes grficas..................................................................................... 41

3.5.2 Anlise de valores ............................................................................................... 43

3.6 Infra-escavao local ................................................................................................. 44

3.6.1 Valores das constantes K...