Construo com Elementos Pr-fabricados em Beto Armado Adaptao de uma Soluo Estrutural in situ a uma Soluo Pr-fabricada Eduardo Gonzalez Albarran Dissertao para obteno do grau de Mestre em ENGENHARIA CIVIL Jri Presidente:Prof. Pedro Guilherme Sampaio Viola Parreira Orientador: Prof. Jos Manuel Matos Noronha da Camara Vogais:Prof. Jorge Miguel Silveira Filipe Mascarenhas Proena Outubro de 2008 iAGRADECIMENTOS Este trabalho no teria sido possvel sem a ajuda de alguns intervenientes os quais agradeo sinceramente. Ao Professor Jos Camara pela sua orientao, pacincia e motivao mesmo nos momentos mais difceis. APrefabricadosCasteloeaosseusfuncionriosemespecialaosengenheirosTiagoFariae JosRuiPintopelasuadisponibilidadeeelementosfornecidosquepermitiramumenriquecimento deste trabalho. Atodososmeusamigosecolegasportodooapoioeincentivoquetransmitiramnosno decorrer deste trabalho mas tambm ao longo de todo o meu percurso acadmico. Aosmeuspaiseirmosportodaasuaajudaeapoioquedeumaformaoudeoutra contriburam na realizao deste trabalho. iiRESUMO Apr-fabricaocomotcnicaconstrutivateminmerasvantagensentreasquaissode destacar a diminuio dos prazos construtivos e a necessidade de menos trabalhadores no local de construoquelevamporsuavezaumadiminuiodoscustosglobaisdaobra.Estasvantagens estodirectamentedependentesdasimplicidadeefacilidadecomqueosdiversoselementospr-fabricados so ligados entre si. Considerando a pr-fabricao em beto armado foi elaborado este trabalho que tenta resumir de uma forma simplificada algumas das solues existentes neste tipo de construo, nomeadamente ao nvel da pr-fabricao de edifcios correntes. Estuda-se a adaptao de uma soluo estrutural em beto in situ de um caso prtico a uma soluopr-fabricada.Sotidosemconsideraoosprincipaiselementosestruturaisexistentes descrevendo-se os modelos de clculo estruturais utilizados no seu dimensionamento bem como as principais caractersticas das pormenorizaes adoptadas. Esteestudodemonstraqueexistemgrandesvantagensnautilizaodesoluespr-fabricao principalmente quando estas so combinadas a outros processos construtivos tais como a betonagem in situ, aproveitando-se assim as principais vantagens de ambas as tcnicas que levam a um melhor resultado final. Palavras-chave:EstruturasdeBetoArmado,EstruturasPr-fabricadas,LigaesEntre Elementos Pr-fabricados, Elementos Pr-fabricados. iiiABSTRACT Theprecastasaconstructiontechniquehavecountlessadvantagessuchasthereductionof the construction deadlines and the necessity of fewer workers in the construction site which leads to the reduction of the global cost of the construction. These advantages are straightly dependent on the simplicity and easiness with which the precast elements are connected between them. Consideringthereinforcedprecastconcreteitwaselaboratedthisworkwhichtriesto summarize in a simplified way some of the existent solutions in this type of construction, namely at the level of the precast of current buildings. Itsstudiedtheadaptationofaninsituconcretestructuralsolutionfromapracticalcasetoa prefabricated one. The most important structural elements are taken into consideration describing the structuralcalculationmodelsusedinthedesignaswellasthemainlycharacteristicsadoptedinthe detailing. Thisstudydemonstratesthatexistgreatadvantagesintheuse ofprecast solutionsprincipally whentheyarecombinedwithotherconstructiveprocessessuchasthecastinsitu,inthiswayits used the principal advantages from both techniques which leads to a better final result. Keywords:ConcreteStructures,PrecastStructures,ConnectionsBetweenPrecastElements, Precast Elements. ivNDICE 1 Introduo ............................................................................................................................ 11.1 Objectivos e Consideraes Preliminares ....................................................................... 11.2 Organizao .................................................................................................................... 12 Construo com Elementos Pr-fabricados ........................................................................ 32.1 Ligaes entre Elementos Estruturais com Pr-fabricao ............................................ 32.2 Tipos de Ligaes ........................................................................................................... 52.3 Solues para os Elementos Pr-fabricados .................................................................. 72.3.1 Laje .......................................................................................................................... 72.3.1.1 Pr-Laje Macia .................................................................................................. 72.3.1.2 Laje Alveolar ........................................................................................................ 82.3.1.3 Laje Minos ........................................................................................................... 92.3.1.4 Ligaes com elementos laje ............................................................................ 102.3.2 Viga ........................................................................................................................ 152.3.3 Pilar ........................................................................................................................ 192.3.4 Parede Resistente ................................................................................................. 232.3.5 Fundao ............................................................................................................... 282.4 Verificao da Segurana ............................................................................................. 282.4.1 Eurocdigo 2 .......................................................................................................... 292.4.2 Eurocdigo 8 .......................................................................................................... 323 Caso em Estudo ................................................................................................................ 343.1 Soluo Betonada In Situ ............................................................................................ 343.2 Soluo Pr-Fabricada .................................................................................................. 363.2.1 Definio das Aces ............................................................................................ 363.2.2 Laje ........................................................................................................................ 373.2.2.1 Materiais e Propriedades da Seco ................................................................ 393.2.2.2 Fase Construtiva ............................................................................................... 403.2.2.3 Fase Definitiva ................................................................................................... 423.2.2.4 Ligaes ............................................................................................................ 463.2.3 Viga ........................................................................................................................ 483.2.3.1 Materiais e Propriedades da Seco ................................................................ 483.2.3.2 Fase Construtiva ............................................................................................... 493.2.3.3 Fase Definitiva ................................................................................................... 523.2.3.4 Ligaes ............................................................................................................ 523.2.4 Pilar ........................................................................................................................ 583.2.4.1 Materiais e Propriedades da Seco ................................................................ 603.2.4.2 Fase Construtiva ............................................................................................... 603.2.4.3 Fase Definitiva ................................................................................................... 633.2.4.4 Ligaes ............................................................................................................ 65v3.2.5 Paredes resistentes ............................................................................................... 673.2.5.1 Materiais e Propriedades da Seco ................................................................ 673.2.5.2 Fase Construtiva ............................................................................................... 683.2.5.3 Fase Definitiva ................................................................................................... 683.2.5.4 Ligaes ............................................................................................................ 683.2.6 Fundaes ............................................................................................................. 724 Concluses ........................................................................................................................ 734.1 Apreciaes Finais ........................................................................................................ 734.2 Desenvolvimentos Futuros ............................................................................................ 74Bibliografia ................................................................................................................................... 75Anexos ........................................................................................................................................ 77 viNDICE DE FIGURAS Figura 2.1 Detalhes de ligaes que tornam a montagem impossvel (imagem A [26]) ..................... 5Figura 2.2 Pr-laje macia com estribos salientes ............................................................................... 8Figura2.3 AArmazenamento delajes alveolaresempilhas, Bmontagemdaslajes alveolares em obra .............................................................................................................................................. 9Figura 2.4 Pr-lage Minos com aligeiramento de poliestireno expandido ........................................... 9Figura 2.5 Altura mnima da pr-laje minos ....................................................................................... 10Figura 2.6 Ligao laje laje entre duas pr-lajes macias .............................................................. 10Figura 2.7 Mecanismo de transferncia da fora de corte entre duas pranchas de laje alveolar. .... 11Figura 2.8 Junta ondulada de lajes alveolares [20]. ........................................................................... 11Figura 2.9 Ligaes laje viga, A laje alveolar, B laje minos, C pr-laje macia ..................... 12Figura 2.10 Ligaes laje parede resistente ................................................................................... 13Figura 2.11 Ligao longitudinal entre uma laje alveolar e uma parede resistente [26] .................... 13Figura 2.12 Ligao laje parede atravs da execuo de ferrolhos ............................................... 13Figura 2.13 Apoio para equilibrar a laje durante a fase construtiva ................................................... 14Figura 2.14 Ligao laje pilar com continuidade de armaduras ..................................................... 14Figura 2.15 Ligao viga pilar com amarrao das armaduras inferiores da viga no n ............... 16Figura 2.16 Ligao viga pilar com recurso a pr-esforo .............................................................. 16Figura 2.17 Ligao viga pilar com continuidade de armaduras .................................................... 17Figura 2.18 Ligao viga pilar desenvolvida por Reis [22] .............................................................. 17Figura 2.19 Ligao viga viga coaxial ............................................................................................. 18Figura 2.20 Ligao viga viga entre uma viga principal e uma secundria .................................... 18Figura 2.21 Ligao viga parede resistente, A ligao paralela, B ligao perpendicular ....... 19Figura 2.22 Ligao pilar fundao em clice, comportamento mecnico ..................................... 20Figura 2.23 Ligao pilar fundao atravs de placas metlicas ................................................... 21Figura 2.24 Ligao pilar fundao atravs de bainhas existentes na sapata ............................... 21Figura 2.25 Ligao pilar pilar atravs de base metlica ................................................................ 22Figura 2.26 Ligao pilar pilar, A atravs de bainhas, B atravs de conectores [26] ............... 23Figura 2.27 Transmisso de foras de corte entre painis de parede ............................................... 23Figura 2.28 Foras de traco nos painis de parede resistente (adaptado de [26]) ....................... 24Figura 2.29 Relao entre a tenso e o escorregamento em juntas verticais (indentadas e planas) entre painis de parede, de acordo com Varmbersky et al (2000) [27] ........................................... 24Figura 2.30 Ligao indentada tpica entre painis de parede [26] ................................................... 25Figura 2.31 Modelo da transferncia do corte entre painis de parede [29] ..................................... 25Figura 2.32 Possveis modos de rotura na junta indentada [26] ........................................................ 26Figura 2.33 Relao entre a tenso de corte e o escorregamento em testes de ligaes indentadas, de acordo com Eriksson et al [28] .................................................................................................... 26Figura 2.34 Ligao vertical e horizontal entre painis de parede .................................................... 27Figura 2.35 Aplicao do Philipp Power Box em paredes resistentes [33] ........................................ 27viiFigura 2.36 Ligao parede fundao em clice ............................................................................ 28Figura 2.37 Aco do mecanismo de interbloqueamento de inertes ................................................. 30Figura 2.38 Exemplos de juntas de betonagem [6] ............................................................................ 31Figura 2.39 Junta de construo identada [6] .................................................................................... 31Figura 3.1 Hospital de Portimo fotografia area .............................................................................. 34Figura 3.2 Localizao relativa do bloco D no complexo hospitalar de Portimo.............................. 35Figura 3.3 Planta de um piso tipo do bloco D .................................................................................... 35Figura 3.4 Disposio das pranchas de laje minos na planta do piso tipo ........................................ 38Figura 3.5 Pormenor da seco tipo de uma laje minos .................................................................... 39Figura 3.6 Pormenor da pr-laje minos [25] ....................................................................................... 40Figura 3.7 Modelo de clculo simplesmente apoiado ........................................................................ 41Figura 3.8 Diagrama de momentos flectores na laje do piso tipo (m11 imagem superior e m22 imagem inferior) ............................................................................................................................................. 43Figura 3.9 Foras de traco e compresso junto ao apoio da laje na viga ...................................... 45Figura 3.10 Modelo do piso tipo em SAP2000 com as bandas mais rgidas junto aos apoios ......... 45Figura 3.11 Ligao laje laje ........................................................................................................... 47Figura 3.12 Ligaes laje viga ......................................................................................................... 47Figura3.13Secotipodavigaadoptadaecortelongitudinaldeumvotipoduranteafase construtiva ........................................................................................................................................ 48Figura 3.14 Fora estabilizante e instabilizante na viga .................................................................... 51Figura 3.15 Diagrama de momentos flectores na viga tipo ................................................................ 52Figura 3.16 Ligao viga pilar ......................................................................................................... 53Figura 3.17 Planta da ligao viga pilar .......................................................................................... 54Figura 3.18 Localizao da ligao viga viga ................................................................................. 55Figura 3.19 Ligao viga viga ......................................................................................................... 55Figura 3.20 Planta da ligao viga viga .......................................................................................... 56Figura 3.21 Cortes da ligao viga viga .......................................................................................... 56Figura 3.22 Modelo de clculo da viga segundo o eixo C durante a fase construtiva ....................... 57Figura 3.23 Ligao viga parede resistente .................................................................................... 57Figura 3.24 Corte da estrutura em altura junto ao eixo A .................................................................. 59Figura 3.25 Zona de ligao do pilar com a viga ............................................................................... 60Figura 3.26 Elevao do pilar durante a fase construtiva .................................................................. 61Figura 3.27 Binrio de foras na zona vazada do pilar ...................................................................... 61Figura 3.28 Mtodo das escoras e tirantes aplicado ao cachorro do pilar ........................................ 62Figura 3.29 Pormenorizao das armaduras nos cachorros (adaptado de [16]) ............................... 63Figura 3.30 Diagrama de momentos no prtico do eixo B e respectivo modelo em SAP2000 ......... 63Figura 3.31 Ligao pilar pilar com recurso a bainhas preenchidas com grout (adaptado de [26]) 65Figura 3.32 Planta tipo da ligao pilar pilar e respectivos braos para o clculo do Mrd da ligao .......................................................................................................................................................... 65Figura 3.33 Ligao pilar fundao atravs de bainhas preenchidas com grout............................ 66viiiFigura 3.34 Geometria do ncleo de paredes na zona dos acessos verticais .................................. 67Figura 3.35 Diagrama de momentos flectores na parede segundo o eixo 2 ..................................... 68Figura 3.36 Aco no plano da parede, A foras de corte, B foras de traco e compresso .. 69Figura 3.37 Ligao entre painis de parede resistente .................................................................... 69Figura 3.38 Ligao vertical (A) e horizontal (B) de painis de parede resistente [19] ..................... 70 ixNDICE DE QUADROS Quadro 2.1 Valores bsicos do coeficiente de comportamento q0, para sistemas regulares em altura .......................................................................................................................................................... 32Quadro 3.1 Aces a considerar no edifcio ...................................................................................... 36Quadro 3.2 Aces actuantes na laje ................................................................................................ 39Quadro 3.3 Materiais usualmente utilizados na construo das lajes minos .................................... 40Quadro 3.4 Resumo dos esforos actuantes ..................................................................................... 44Quadro 3.5 Resumo dos esforos actuantes e resistentes para os diferentes tipos de laje minos .. 46Quadro 3.6 Armadura inferior necessria durante a fase construtiva a meio vo ............................. 50Quadro 3.7 Quadro resumo dos esforos actuantes na viga ............................................................. 52Quadro 3.8 Armadura necessria na viga durante a fase definitiva .................................................. 52Quadro 3.9 Armadura negativa durante a fase construtiva na ligao viga viga............................ 57Quadro 3.10 Propriedades dos pilares pr-fabricados ...................................................................... 58Quadro 3.11 Clculo das armaduras nos pilares ............................................................................... 64Quadro 3.12 Armaduras adoptadas nos pilares ................................................................................ 64Quadro 3.13 Verificao da segurana rotura em algumas ligaes pilar pilar .......................... 66Quadro 3.14 Resumo das dimenses dos painis de parede existentes no edifcio ........................ 67 11INTRODUO 1.1Objectivos e Consideraes Preliminares A industria da pr-fabricao em Portugal tem vindo a crescer recentemente embora a um ritmo inferiorquandocomparadocomorestodaEuropa.Istodeve-seavriosfactoresentreosquaiso customaisreduzidodamo-de-obraetalvezofactodePortugalseencontrarnumazonacom elevada sismicidade. As solues pr-fabricadas, quando comparadas com solues betonadas in situ, apresentam diversasvantagens,entreasquaissedistinguem:apossibilidadedareduoglobaldoscustos, devidoaomenornmerodeoperaesemobra;smenoresnecessidadesdecofrageme escoramentosnoprocessoconstrutivo;seguranaduranteaconstruo;aomenorimpactoem termos de ambiente. Tambmdevidonecessidadedeaumentaravelocidadedaproduoemfbricaso utilizadosbetescomcaractersticasmecnicasededurabilidadesuperioresaosutilizadosnas construestradicionaisoquepermiteumamaiorqualidadeelongevidadedasconstruespr-fabricadas, quando comparadas com outras solues. Grande parte destas vantagens depende da repetio e boa organizao dos trabalhos o que nem sempre de fcil implementao. Pretende-se com o presente trabalho divulgar mais algumas das solues existentes neste tipo deconstrues,bemcomoomodocomosofeitaseanalisadasdopontodevistaestruturalas ligaes entre os diferentes elementos pr-fabricados, nomeadamente ao nvel da pr-fabricao de edifcioscorrentes.Adapta-seumasoluoestruturalcombetoinsitudeumcasoprticoauma soluopr-fabricadadescrevendo-seosmodelosdeclculoutilizadosnodimensionamentodos principais elementos estruturais e as caractersticas principais da sua pormenorizao. 1.2Organizao A presente dissertao encontra-se organizada em quatro captulos distintos. Nocaptulo1faz-seumabreveintroduoaoassuntoabordadonestetrabalho,referindo tambm as principais razes e motivaes que levaram sua realizao. No captulo 2 so descritas as exigncias a ter nas construes com recurso a elementos pr-fabricados de beto, bem como alguns dos tipos de ligaes existentes mais importantes, onde so exemplificados alguns dos mecanismos de transmisso de foras mais significativos. Seguidamente, soidentificadasalgumasdasnormasexistenteseasrecomendaesdedimensionamentode solues pr-fabricadas em beto. Nocaptulo3feitaumabreveapresentaodocasoprticoestudado,quesetratadeum edifciobetonadoinsitu.Posteriormente,combasenassoluesexpostasnocaptulo2,so apresentadasdiversassoluesestruturaisquevisamadaptarasoluoexistenteaumasoluo 2pr-fabricada adequada, efectuando-se o dimensionamento das solues ao mesmo tempo que so justificadas as opes adoptadas. No captulo 4soapresentadas asprincipais concluses relativasaotrabalhodesenvolvidoe feitas consideraes acerca de desenvolvimentos que se consideram necessrios com o objectivo de um melhor conhecimento e divulgao das solues pr-fabricadas. 32CONSTRUO COM ELEMENTOS PR-FABRICADOS A viabilidade da construo com recurso a elementos pr-fabricados depende em grande parte dassoluesdasligaesadoptadas.Aimpossibilidadedetransportaremanusearelementosde grandes dimenses implica a diviso destes em elementos mais pequenos, criando a necessidade de elaborar ligaes entre os elementos que permitam a transferncia adequada das foras aplicadas na estrutura at s fundaes. Por estas razes quando se fala em pr-fabricao pensa-se nas ligaes entre os elementos pr-fabricadosenainflunciaqueestastmnocomportamentodaestrutura.Nestecaptuloso identificadosalgunsdosprincipaisproblemasexistentesnapr-fabricaoeapresentadasalgumas soluestantoparaoselementospr-fabricadoscomoparaassuasligaes.Refere-seainda alguma regulamentao especfica para esta rea bem como alguns dos mecanismos de resistncia mais comuns em que se baseia o comportamento das ligaes. 2.1Ligaes entre Elementos Estruturais com Pr-fabricao As estruturas pr-fabricadas esto sujeitas, de uma forma geral, ao mesmo tipo de aces que uma estrutura betonada in situ, deste modo as caractersticas estruturais gerais a exigir a este tipo deestruturasoasmesmasquenocasodeumaestruturamoldadainsitu.Noentantoexistem aspectospertinentesrelacionadoscomasligaesentreelementospr-fabricadosouentreestese betoinsitu.Aconcepoedimensionamentodasligaes,segundooPrecastandPrestressed Concrete Institute (PCI), tal como referido por Proena [1], devem satisfazer s seguintes exigncias estruturais: resistncia mecnica: todas as ligaes entre os elementos estruturais devero resistir de forma apropriada aos efeitos das aces que se faro sentir durante o tempo de vida til da estrutura;estesefeitossoresultantestantodasacescorrentes(caractersticasde qualquer estrutura) como dos estados de coao resultantes das restries s variaes de volume que resultam de variaes diferenciais de temperatura ou da retraco dos betes de diferentes idades; ductilidade: em termos gerais pretende-se que a estrutura apresente capacidade para ter grandesdeformaesantesdarotura.Nocasodepeaspr-fabricadasestaductilidade decorretantodosseuselementoscomodassuasligaes;comosetratamdeestruturas debetoarmado,aductilidadesuperiorquandoaroturaresultadocomportamentodo ao traccionado e no do beto comprimido; durabilidade:deve-seterematenoquetodososelementosdaestrutura,emespecial, as ligaes, devero apresentar caractersticas de durabilidade adequada de acordo com a exposio ambiental; em particular, a proteco contra a corroso de elementos metlicos 4expostos dever ser assegurada atravs do seu envolvimento em beto (ou argamassa) ou atravs do tratamento anti-corrosivo das superfcies expostas; resistnciaaofogo:asestruturaspr-fabricadasdeveroapresentarumaresistnciaao fogoequivalentedasestruturasbetonadasinsitu;emalgunscasospoderser necessrio envolver os elementos metlicos aparentes (cachorros, chapas de ligao, etc.) embetoouemoutromaterialquerenaascaractersticasdeisolamentorequeridas (pintura anticorrosiva, galvanizao, etc.); devem ser respeitadas as especificaes para os materiais presentes nos regulamentos de segurana ao fogo [2]; estabilidadeeequilbrio:estasexignciasestruturaisreferem-senosao comportamentodefinitivodaestruturamastambmaocomportamentoprovisriodas diferentesfasesdemontagem(note-seque,duranteasfasesdemontagemanteriores concluso das ligaes, existe uma menor redundncia estrutural). Assoluesdasligaesaadoptaremestruturaspr-fabricadasdebetoarmadoesto directamenterelacionadascomasubdiviso dosdiversoselementos.Asprincipaisvantagens duma soluopr-fabricada,faceaumainsitu,soareduodostrabalhosemobraearapidezde execuo, logo de extrema importncia que a localizao das ligaes na soluo pr-fabricada se verifiquenoslocaisquepermitamumamaiorfacilidadedeexecuo.Oraesteslocais,as extremidadesdaspeaspr-fabricadas,coincidem,regrageral,comaszonasdemaioresesforos em particular para as aces horizontais, como a aco ssmica. Dopontodevistadocomportamentoestrutural,amelhorlocalizaoparaasligaesnas zonasmenosesforadas,paradiminuirasuavulnerabilidade.Oraessaszonasestonormalmente localizadas aproximadamente a meia altura dos pilares e a um quarto do vo das vigas, o que, regra geral,dificultaaexecuodessasligaes,aomesmotempoquepodetornaraspeaspr-fabricadas mais complexas. Outroaspectoimportantequandosepensanumasoluopr-fabricadaonmerode ligaes a executar em obra, pois estas operaes so normalmente mais demoradas e podem exigir materiaisespeciais.Porisso,importante,porumlado,reduziraquantidadedeligaesmas,por outro lado, ter em considerao que esta reduo leva concepo de elementos pr-fabricados de maioresdimensesegeometriasmaiscomplexasoque,porsuavez,podecriardificuldades relacionadascomofabrico,transporteemontagemdosmesmos.Asligaesdevemseromais standardpossvel,poismedidaqueumtrabalhadorsefamiliarizacomosprocessosnecessrios para a sua execuo, a sua produtividade aumenta e a probabilidade de erro diminui. Astcnicasutilizadasnaexecuodasligaessoequivalentessutilizadashabitualmente em estruturas de beto armado e pr-esforado in situ e em construo de solues mistas, como por exemplo ligaes com conectores mecnicos. Ao planear as ligaes deve-se permitir que o elemento seja colocado na sua posio final da formamaissimplespossveldevendoserevitadasligaesemqueexistamvaresdeesperaem duasdirecesdiferentespoisasualigaoemobrapode-setornarimpossvel,comomostrao exemploAdaFigura2.1.Domesmomodotambmdevemserevitadasasligaesemqueseja 5necessrio elevar um elemento segundo um ngulo inclinado, pois a operao de elevao torna-se mais delicada, sendo o manuseamento do elemento nessa posio mais difcil. Um detalhe de apoio em que esteja previsto um deslocamento horizontal s pode ser utilizado numa das extremidades do elemento.Poiscasocontrrio,torna-seimpossveloseuposicionamentonolocal,como esquematizado no exemplo B da Figura 2.1. As tolerncias admissveis em estruturas pr-fabricadas so substancialmente inferiores s das solues betonadas in situ, devido particularidade da fase de montagem e das ligaes existentes nestasestruturas.OPCIlanouem2004ummanualquecontmrecomendaessobreas tolerncias a considerar em estruturas pr-fabricadas [3]. Figura 2.1 Detalhes de ligaes que tornam a montagem impossvel (imagem A [26]) A nvel econmico as solues pr-fabricadas tm a vantagem da reduo dos prazos devido produoemsrie,normalizaoerepetiodosprocessos.Apalavra-chavenaeconomiaa simplicidade de procedimentos. 2.2Tipos de Ligaes Existeumagrandediversidadedesoluesparaligaesentreelementospr-fabricados. Logo,paraumacaracterizaoexaustivadosdiferentestiposdesoluesnecessriorecorrera umaclassificaoemfunodevriosparmetros,entreosquais,segundoSantos[4],se distinguem: a)Tipos dos elementos ligados Esta a classificao mais utilizada sendo tambm a mais sugestiva: ligaes pilar fundao, entre as extremidades inferiores dos pilares e as fundaes; ligaes pilar pilar, entre troos de pilar, em geral a meia altura; ligaesvigapilar,entreasextremidadesdasvigaseospilares,nasregiesdos ns; ligaes viga viga, entre troos de vigas ou entre vigas principais e secundrias; ligaes laje viga, entre bordos das lajes e as vigas de suporte; ligaes laje laje, entre painis de lajes pr-fabricados. A B 6b)Processo de execuo Os processos de execuo das ligaes so muito variados e por vezes bastante complexos, podendo-se referir simplificadamente os seguintes tipos: ligaesdecontinuidadebetonadasemobra,nazonaentreelementospr-fabricados em que se estabelece a emenda de armaduras; ligaespr-esforadas,aplicandoumps-esforoaoselementospr-fabricados, atravs da junta de ligao; ligaescoladas,normalmentecomresinasepoxdicas,nasuperfciedecontacto entre elementos; ligaesaparafusadas,ligandooselementospr-fabricadosatravsdeelementos metlicoseparafusos,demodoidnticoaoquefeitoemestruturasmetlicasou mistas; ligaessoldadas,soldandochapasououtroselementosmetlicossalientesdos elementos pr-fabricados a ligar; ligaes de atrito, mobilizando o atrito induzido pelo peso prprio entre elementos. c)Natureza do esforo predominante transmitido Apesar de bastante sugestiva, esta classificao necessita, normalmente, da considerao da combinaes de esforos: ligaes de compresso; ligaes de traco; ligaes de flexo; ligaes de corte. d)Comportamento em flexo Quanto ao comportamento flexo as ligaes so classificadas em: ligaes articuladas: capazes de transmitir esforos axiais ou de corte, no tendo, no entanto, capacidade para transmitir momentos flectores; ligaesdecontinuidadetotal(ourgidas):ligaesprojectadasdeacordocomas regras de beto armado e pr-esforado e de estruturas metlicas, apresentando assim resistnciaedeformabilidadeidnticasscorrespondentessecesdaestrutura monoltica moldada em obra; ligaes de continuidade parcial (ou semirgidas): capazes de conferir um certo grau demonolitismo,sempre,inferioraodascorrespondentessecesdaestrutura monoltica moldada em obra; possuem maior deformabilidade rotacional. Noquedizrespeitoadetalhesdeligaespossvelencontrar-sebibliografiaespecfica detalhadadaqualdestaca-seoPCI,DesignandTypicalDetailsofConnectionsforPrecastand Prestressed Concrete [23]. 72.3Solues para os Elementos Pr-fabricados Existeumagrandediversidadedesoluesparaoselementospr-fabricadosdebeto.Nos ltimos20anos asestruturaspr-fabricadastmevoludo para solues cadavezmais complexas, em que a indstria de construo procura a optimizao do uso de todas as componentes do edifcio no sentido de as tornar mais eficientes e econmicas [19]. Olimitedaconcepoparaasdiversassoluesaimaginao,sendocontudonecessrio garantir o funcionamento correcto das solues atravs de modelos de comportamento apropriados. Apresentam-senaspartesseguintesdiversassoluesparaosvrioselementospr-fabricadoseasrespectivasligaesquepodemserconcebidas,emquesefocamsoluesque permitemacontinuidadeestruturalaproximando-se,destemodo,docomportamentodasestruturas betonadas in situ. 2.3.1Laje Normalmente a soluo adoptada para as lajes condiciona, na maioria dos casos, as solues dosrestanteselementosestruturais,poisestarepresentaoelementoprincipaldaestrutura. importantequeesteselementos,quandoafuncionaremconjunto,confiramumefeitodediafragma rgido,demodoadistriburemdeformaeficazasforashorizontaispelosdiferenteselementos resistentes verticais (paredes resistentes e prticos). O efeito de diafragma do piso estrutural poder serimplementadoatravsdabetonageminsitu(comarmaduras)dafacesuperiordaslajesede elementos de contorno, estabelecendo assim a ligao entre os diferentes elementos pr-fabricados [17] [19]. 2.3.1.1Pr-Laje Macia A utilizao de pr-lajes em estruturas pr-fabricadas de beto apresenta enormes vantagens , entre elas a possibilidade de diminuir ou mesmo dispensar a necessidade de escoramento, servindo simultaneamente de cofragem para a betonagem da camada de compresso. A menor espessura da pr-lajefacilitatambmoseutransporte,manuseamentoemontagememobra.Dopontodevista estrutural,esteselementossohabitualmenteanalisadoscomoelementosmonolticos,sendo,no entanto,necessrioverificaraseguranaaocorteentreosbetesdeidadesdiferentesdevidos tenses que se verificam nessa superfcie correspondente s cargas ou a efeitos diferidos no tempo tal como a retraco diferencial. Este tipo de pavimento composto por painis de pr-laje macia dispostos lado a lado. Cada painelpodeterat2,5 mdelargura(pormotivosdetransporte)eumcomprimentoigualaovoa vencer.Aspr-lajesdevemserdimensionadaspararesistiraoseupesoprprio,lminade compresso e a uma sobrecarga de construo (geralmente de 1 kN/m2), pois aps a betonagem, e antesdobetoiniciarapresa,aestruturanofuncionacomoumtodoearesistnciaapenas assegurada pela pr-laje. Embora possam ser utilizados escoramentos durante a fase construtiva, interessante, do ponto de vista econmico, desenvolver sistemas que possibilitem a sua dispensa. 8Esta soluo tem como principal vantagem o facto de ser muito semelhante a uma soluo de laje macia betonada in situ, sendo possvel a armao da laje em duas direces. ainda possvel garantiracontinuidadeestruturaldalajesobreosapoios,permitindoassimaligaodelajesem consola.Aeficienteligaoentreosbetesdopavimentoasseguramumcomportamentode diafragma rgido, e o seu bom desempenho sob aces ssmicas, no havendo riscos relativamente ao colapso progressivo da estrutura. Na Figura 2.2 apresenta-se um painel de pr-laje macia em que existem armaduras salientes dapr-lajecomarmaduraslongitudinaissuperioresparaaumentarainrciaduranteafase construtiva. Note-se que os estribos salientes contribuem tambm para a resistncia ao corte na junta entre a laje pr-fabricada e o beto complementar. Acamadadecompressodeveternomnimoumaespessurade0,05m,sendoque localmente no deve ser inferior a 0,03 m de modo a garantir o recobrimento necessrio [5]. Figura 2.2 Pr-laje macia com estribos salientes1 2.3.1.2Laje Alveolar Os pavimentos de lajes alveolares (ou alveoladas) so compostos por pranchas pr-fabricadas dispostas lado a lado. Estas pranchas tm, em geral, 1,2 m de largura e comprimento igual ao vo a vencer (ver Figura 2.3). Os alvolos so moldados longitudinalmente durante o processo construtivo e anicaarmaduradapranchasofiospr-tensionadosdispostosnadirecolongitudinal.Oseu comportamento comparvel ao de uma laje monoltica com armadura resistente unidireccional. Aslajesalveolaresvencemvosat20 measespessurasdaspranchaspodemvariarde 0,12 ma0,80 m.Emgeralestaspranchassosolidarizadasemobracomumacamadadebeto complementar, armada, com um mnimo de 0,05 mde espessura. A espessura total em pavimentos deste tipo de laje pode ser estimada com base na expresso: h l (35 a 40) [18]. Aexistnciadosalvoloscorrespondeaumareduodopesoprprioemelhoraoseu isolamento trmico. Estas lajes so autoportantes logo no necessitam de escoramento, traduzindo-se numa maior velocidade de execuo dos pavimentos. 1 Foto gentilmente cedida pela Prefabricados Castelo 9Figura 2.3 A Armazenamento de lajes alveolares em pilhas, B montagem das lajes alveolares em obra 2.3.1.3Laje Minos Estetipodelaje,emPortugal,temvindoaserdesenvolvidoeaplicadopelaempresa Prefabricados Castelo. Os pavimentos de lajes minos so muito semelhantes aos de lajes alveolares, sendo tambm compostosporpranchaspr-fabricadasdispostasladoalado.Estaspranchaspodemter1,2 mou 0,6 m de largura e comprimento igual ao vo a vencer. Tal como no caso das lajes alveolares a nica armaduradapranchasoosfiospr-tensionadosdispostosnadirecolongitudinalsendooseu comportamentocomparvelaodeumalajemonolticacomarmaduraresistenteunidireccional.A zonainteriordalajepreenchidaporumaligeiramentoquepodeserdepoliestirenoexpandidoou outromaterialsemelhante(verFigura2.4).Estazonaocatambmpodeserutilizadaparaa passagem de tubagens caso seja necessrio. A espessura deste tipo de laje varia entre 0,26 m a 0,40 m com contabilizao de uma camada de beto complementar, o que permite vencer vos da ordem dos 10 m, sendo que a altura mnima do elemento pr-fabricado de 0,22 m (ver Figura 2.5). Figura 2.4 Pr-lage Minos com aligeiramento de poliestireno expandido2 2 Foto gentilmente cedida pela Prefabricados Castelo

AB10O aligeiramento contribui para a reduo do peso prprio e melhora o seu isolamento trmico. Talcomoaslajesalveolaresestaslajestambmsoautoportantesemboraparavosmenores, podendo ser adoptados os escoramentos necessrios para vos maiores. Figura 2.5 Altura mnima da pr-laje minos3 2.3.1.4Ligaes com elementos laje As ligaes entre os elementos pr-fabricados definem, em grande parte, a viabilidade ou no dasoluodepr-fabricao,porisso,importantequesejamsimples,econmicas,defcil execuoemobraeeficazesdopontodevistaestrutural.Apresentam-sedeseguidadiversas solues das principais ligaes com elementos de laje. a)Ligaes Laje Laje Existemdoistiposprincipaisdeligaeslajelaje:ligaesdetopoentreextremidadesde duas pranchas de laje e ligaes laterais entre dois painis de laje adjacentes.A primeira normalmente utilizada numa ligao que inclui, em geral, vigas ou bandas de laje macias e permite a existncia de continuidade sobre os apoios. A segunda depende principalmente do tipo de laje adoptado, em que as juntas longitudinais entre painis so solicitadas essencialmente ao corte. No caso de se tratarem de pr-lajes macias possvel obter continuidade de flexo atravs das armaduras transversais dos painis e obter-se, deste modo, um comportamento bidireccional da laje (ver Figura 2.6). Apesar da diminuio do brao nesta ligao tem-se o dobro da armadura no implicando, deste modo, uma reduo do momento resistente na laje. Figura 2.6 Ligao laje laje entre duas pr-lajes macias 3 Foto gentilmente cedida pela Prefabricados Castelo 2 lb, net Zona com o dobro da armadura11Nocasodaslajesalveolaresoudaslajesminosasjuntaslongitudinaisdeveropossuiruma superfcierugosaouindentadademodoaaumentararesistnciaaocorteconferidapelobetoou argamassa de preenchimento, tal como se mostra na Figura 2.7. de notar que a fora horizontal H temdeserabsorvidalateralmente,casocontrrioaspranchastmtendnciaaseparar-seumada outra[26].Estacintagemlateralconseguidaporbandaslateraisbetonadasinsituou,emgeral, pelasprpriasvigaslaterais.Estetipodeligaonopermiteofuncionamentodalajenasduas direces pois no existe continuidade de armadura inferior na direco transversal aos painis. Figura 2.7 Mecanismo de transferncia da fora de corte entre duas pranchas de laje alveolar. Refira-se que o trabalho desenvolvido por Menegotto [20] concluiu, que no caso de pisos pr-fabricadossubmetidosaacescclicas,autilizaodeumpadroondulado,abaixodajunta indentada,aumentaconsideravelmenteaductilidadedocomportamento,comonocasodalaje alveolar apresentada na Figura 2.8. Figura 2.8 Junta ondulada de lajes alveolares [20]. b)Ligao Laje Viga Aligaoentrelajesevigaspr-fabricadasdependenosdoprocessoconstrutivodestes elementoscomotambmdacontinuidadeestruturaldesejadanavigadeapoio.Emzonasssmicas so aconselhveis solues de ligaes que envolvam a betonagem local da ligao. Asuperfcie de contacto entre apr-laje,apr-vigaeo betocomplementar deve seromais rugosapossvel,demodoagarantirumamelhorligaoentreoselementos.NaFigura2.9so ilustradas as solues tpicas para a ligao entre estes dois elementos, sendo que qualquer uma independentedotipodesoluodelajeadoptada.Note-sequeosestribossalientesdapr-viga destinam-se no s a resistir ao esforo transverso, mas tambm a garantir a resistncia ao corte na juntaentreavigapr-fabricadaeobetocomplementar.Autilizaodecachorrosparaapoiaras

H H 12pr-lajesduranteafaseconstrutivaeassimevitarousodeescoramentosopcional,devendo-se optar pela soluo considerada mais econmica e esteticamente enquadrada. Figura 2.9 Ligaes laje viga, A laje alveolar, B laje minos, C pr-laje macia NaFigura2.9A,representadaaligaoentreumavigainterioredoispainisdelaje orientados segundo a mesma direco, obtendo-se assim um comportamento com clara continuidade nessa direco de maior inrcia similar ao de uma laje macia betonada in situ. Na Figura 2.9 B, a ligaodavigainteriorcomalajerealizadaentrepainisemdirecesperpendicularesoque diminuiasuacapacidadedetransmissodemomentosnegativos,comoseravaliadocommais detalhe no exemplo de aplicao. c)Ligao Laje Parede A ligao laje parede resistente pode ser executada de duas maneiras diferentes: pelo topo dos painis de laje ou lateralmente. Noprimeirocasoexistemduashiptesesdistintas,umacombetonageminsitudonde ligao e outra sem. Caso se opte pela betonagem do n de ligao (ver Figura 2.10 A), possvel darcontinuidadearmadurasuperiordalaje,oquepermiteummelhorcontroledaaberturade fendas,traduzindo-senummelhorcomportamentodasoluoemservio.Seseoptarpelano betonagemdondeligao(verFigura2.10B),sodeixadasarmadurasdeesperanaparede resistente na zona de ligao, posteriormente betonadas em conjunto com a camada de compresso da laje. Esta soluo tem a vantagem de simplificar a execuo das paredes resistentes uma vez que no necessria a execuo de negativos. Nosegundocaso,aligaoentrealajeeaparederesistentedestina-seessencialmentea transmitir foras de corte devido s aces horizontais. Para tal, so deixadas armaduras de espera na parede com algum afastamento, sendo posteriormente betonadas em conjunto com a camada de compresso da laje, incluindo tambm as zonas dos aligeiramentos junto parede (ver Figura 2.11).

Escoramento provisrio A B C Superfcie rugosa 13Refere-sequetambmpossvelrealizarestaligaoatravsdoprocessocorrentedeligaode lajes de caves betonadas in situ s paredes de conteno, atravs da execuo de ferrolhos como ilustrado na Figura 2.12. Realce-se que este tipo de ligao, pode tambm ser previsto pelo topo dos painis de laje verificando-se uma betonagem local das extremidades da laje. Figura 2.10 Ligaes laje parede resistente Figura 2.11 Ligao longitudinal entre uma laje alveolar e uma parede resistente [26] Figura 2.12 Ligao laje parede atravs da execuo de ferrolhos Ferrolho 0,30 mAB Escoramento provisrio Negativo na parede Junta rugosa Apoio provisrio ou definitivo 14 de salientar que o uso dos cachorros nestas ligaes opcional. Como vantagem aponta-se apossibilidadededispensadousodeescoramentosemobra,promovendoumamaiorrapidezna execuodostrabalhosecomoaspectomenospositivo,ofactodedificultaroprocessoconstrutivo das paredes. d)Ligao Laje Pilar Este tipo de ligao ocorre quando a seco da viga menor que a largura do pilar ou quando no existe viga de todo. No caso de se tratar de uma laje fungiforme, este tipo de ligao passa a ter um papel fundamental no comportamento da estrutura. Nocasode seterumalajeunidireccionalapoiada numaviga,aligaoentrealajeeo pilar, casoasdimensesdopilarsejamreduzidas,podeserfeitaatravsdeumapoiometlico,apenas para equilibrar os painis de laje durante a fase construtiva (ver o exemplo da Figura 2.13) pois este tipodeligaonodeterminantenocomportamentoglobaldaestrutura,nosendoporisso necessriodarcontinuidadesarmaduras.Casoasdimensesdopilarsejamconsiderveis possveldarcontinuidadedasarmadurasdalajenondeligaodopilarcomaviga,como ilustrado na Figura 2.14. Figura 2.13 Apoio para equilibrar a laje durante a fase construtiva Figura 2.14 Ligao laje pilar com continuidade de armaduras Pilar PilarVigaViga Cantoneira metlica para apoiar a laje Armadura de ligao da laje Cantoneira metlica para apoiar a laje 152.3.2Viga Para garantir um comportamento mais prximo do monoltico a parte superior da viga deve ser betonadainsitujuntamentecomacamadadecompressodalaje.Aalturadapr-viga dimensionada para resistir ao seu peso prprio, ao peso da camada de beto moldada em obra e parcela do peso da laje correspondente. Tal como no caso da laje, h que ter em ateno ao facto da viga,duranteafase construtiva,termenoresdimenses,poisnopode sertidoemconsideraoo beto moldado em obra. Deseguidaapresentam-sepossveissoluesdeligaesentreavigaeoutroselementos, sendo que a ligao laje viga j foi discutida na seco 2.3.1.4 b), a qual depende do tipo de laje a ligar. a)Ligao Viga Pilar Esta uma ligao de grande responsabilidade na concepo de estruturas pr-fabricadas de beto, em especial em zonas com alguma sismicidade, pois dela depende a capacidade de dissipar energianossistemasporticados.Porisso,estetipodeligaotemsidoalvodevriosestudos recentesnoquerespeitaaostiposdesoluesexistenteseaoseucomportamentoaaces horizontais. As ligaes rgidas entre vigas e pilares mais comuns exigem, normalmente, a betonagem do n de ligao em obra. Existem diversas solues para este tipo de ligao, consoante a localizao do pilar (interior ou exterior) ou a existncia simultnea de outros tipos de ligaes, tais como viga viga ou pilar pilar. Recorre-senormalmenteaconsolascurtas(cachorros)paraapoiaraviganopilar,podendo estes apoios ser provisrios (metlicos) ou definitivos (metlicos ou em beto armado pr-fabricados conjuntamente com os pilares). Estas consolas, segundo Silva [5], devem garantir um apoio mnimo de 10 cm de comprimento para evitar o risco de rotura da sua aresta (em consolas em beto armado) ou de queda da prpria viga, durante a construo. A face das vigas e pilares destinada a estar em contacto com o beto moldado em obra deve ser rugosa ou indentada de modo a aumentar a aderncia entre os betes e melhorar a resistncia ao corte da ligao. Um ponto importante neste tipo de ligao e de resoluo mais delicada o congestionamento dasarmadurasnazonadondeligao.Note-sequeograudecomplexidadedaligaotanto maiorquantomaiorforonmerodeelementosaligar.Asligaescomrecursoaopr-esforo apresentamvantagensnesteaspectopoisdiminuemaquantidadedearmaduranazonadon.A Figura2.15ilustraumaligaovigapilaremqueacontinuidadedasarmadurasinferiores garantidapelasobreposiodasmesmasenquantonaFigura2.16essacontinuidaderesultada aplicaodopr-esforonasbarrasquesubstituemaarmadurainferiornoapoio.NaFigura2.17 apresentada a ligao de uma viga em que na zona da ligao com o pilar, a viga tem uma seco em U para permitir a continuidade das armaduras inferiores. 16Figura 2.15 Ligao viga pilar com amarrao das armaduras inferiores da viga no n Figura 2.16 Ligao viga pilar com recurso a pr-esforo AA Corte AAApoio temporrio ou definitivo Armadura ordinria Beto moldado em obra BB Corte BBApoio temporrio ou definitivo Varo de pr-esforo Beto moldado em obra 17Figura 2.17 Ligao viga pilar com continuidade de armaduras4 Ascaractersticasdecomportamentodejuntasdeconstruosubmetidasamomentos flectoreseesforostransversossignificativos,comonasligaesvigapilar,foramalvodeum estudo experimental por Cavaco [21], complementado por outros ensaios com resultados, ainda no publicados, que apontam para que mesmo no existindo consola definitiva de apoio da viga no pilar ascaractersticasdecomportamentoemtermosderesistnciaeductilidadesoadequadasdesde que,sejamadoptadaspormenorizaesadequadascomoarmadurasdealmaetratamentosde superfcie correctos. Existemtambmsoluesdecontinuidadenaligaovigapilarquenoenvolvema betonagemdoninsitu.exemploaligaodesenvolvidaporReis[22],emqueacontinuidade nas armaduras conseguida atravs de emendas mecnicas e para as armaduras inferiores tambm porinjecodajuntacomcaldadecimento.Apresenta-senaFigura2.18estaligao,aqual,de acordo com o trabalho desenvolvido, se concluiu ter uma performance semelhante de uma estrutura monoltica classificada como de ductilidade normal, segundo o REBAP [11]. Figura 2.18 Ligao viga pilar desenvolvida por Reis [22] 4 Foto gentilmente cedida pela Prefabricados Castelo Armadura inferior de ligao 18b)Ligao Viga Viga A ligao viga viga divide-se essencialmente em duas situaes distintas: ligao entre vigas comomesmoeixo(coaxiais)eentrevigassecundriasevigasprincipais(normalmentevigas perpendiculares). Figura 2.19 Ligao viga viga coaxial A ligao entre vigas com o mesmo eixo ocorre, normalmente, quando se pretende deslocar a ligao para fora da regio crtica (n entre a viga e o pilar). Apresenta-se na Figura 2.19 um exemplo destetipodeligao,emqueoprimeiroquartodevodavigapr-fabricadoemconjuntocomo pilar. A ligao d-se assim na zona da viga em que os momentos so mais baixos. Neste exemplo apenas existe continuidade das armaduras superiores na ligao, o que no aconselhado em zonas de elevada sismicidade. Na Figura 2.20 apresentada uma ligao viga secundria viga principal, com pr-fabricao de vigas em U, em que a continuidade das armaduras inferiores feita atravs de negativos deixados na viga principal e das armaduras superiores com a betonagem da parte superior da viga in situ. Figura 2.20 Ligao viga viga entre uma viga principal e uma secundria Viga principal Viga secundria Negativo para continuidade da armadura inferior Viga pr-fabricada lb, net PlantaL4 Pilar pr-fabricado 19c)Ligao Viga Parede Figura 2.21 Ligao viga parede resistente, A ligao paralela, B ligao perpendicular Casoestaligaosejaconsideradacontnuanomodeloestrutural(opoaconselhvelem zonasssmicas)necessriomaterializaressacontinuidadeemobra,eaformamaissimplesde obter esse resultado atravs da betonagem do n de ligao da viga com a parede resistente. Para tal,deixadoumnegativonaparede,betonadoinsituemconjuntocomasarmadurasdaviga, comosepodevernaFigura2.21.Ousodocachorronestaligao,maisumavez,umaopo maisprticadoqueestrutural,vistoasuanecessidadecingir-seessencialmentefaseconstrutiva, sendo que a sua utilizao pode ser evitada se a viga for devidamente escorada durante esta fase. 2.3.3Pilar Normalmenteospilaressooselementospr-fabricadoscommaioresdimenses,poish vantagensemserempr-fabricadosdemodoacorresponderematrsouquatropisos(12 m), diminuindoassimonmerodeligaesaefectuaremobra.Ograndecomprimentodestaspeas condicionaoseumanuseamentoduranteamontagemdasmesmas,porisso,devemser especificados os pontos de elevao principalmente nos casos onde existe a betonagem in situ dos ns de ligao viga pilar. Nodimensionamentodospilaresdeve-seterespecialatenoestabilidadedospilares quando colocados na sua posio final, pois estes funcionam como consolas (usualmente com 12 m de comprimento). No caso de se tratarem de pilares com betonagem in situ dos ns de ligao com asvigas,devemserutilizadosperfismetlicosparadararigideznecessriaparaaestabilidadedo elemento at a sua colocao na posio final. Escoramento provisrio Cachorro AB 20a)Ligao Pilar Fundao Existemessencialmentetrstiposdeligaespilarfundao.Dopontodevistadapr-fabricao a mais simples e econmica a ligao em clice, que consiste no encaixe do pilar num copo existente na sapata de fundao. Figura 2.22 Ligao pilar fundao em clice, comportamento mecnico Temcomoprincipaisvantagensofactodeoferecerumamaiortolernciadimensionalao mesmotempoquepermiteumprocessoconstrutivosimplesedefcilexecuo,noimplicando modificaes no pilar para permitir a ligao. ainda capaz de absorver momentos flectores, o que permite considerar os pilares encastrados na base. tambm possvel evitar o uso de escoramentos dopilaratravsdautilizaodecunhasdemadeiranafolgadoclicecomopilar,asquaisso posteriormente retiradas aps a presa do material de preenchimento. A principal desvantagem o facto de necessitar de sapatas mais altas, devido ao comprimento necessrio para produzir o efeito de encastramento no clice. SegundoaFIB[26]existefaltadeinformaoanalticaouexperimentalsobreoverdadeiro comportamentodestetipodeligaoapesardeexistiremmodelos,emparticulardeescorase tirantes desenvolvidos para um dimensionamento adequado [16] [31]. Aalturamnimarecomendadaparaa profundidadedoclice de1,5vezesaalturado pilar, sendo que, quanto maior for esta profundidade maior a capacidade da ligao mobilizar momentos flectores.Estesmomentosflectoressogeradospelobinriodeforasdecompressoecorte existentes no clice, tal como se pode ver na Figura 2.22. Para aumentar a frico entre o pilar e a sapatadefundaoa superfcieentreestesdeveseromais rugosapossvel.Asparedesdoclice devem ser armadas para resistir s foras F, que surgem devido aos momentos flectores transmitidos pelo pilar. F F F F e N 1,5h b hSuperfcie rugosa ou indentada Argamassa no retrctil Opilares, aarmaduratransmligao ede pormestabilid Poounafutra ligao as quais soras longitudinmissodemem clice, eenores metade imediataFiguraor ltimo, a lfundaoouFigura 2.23 possvel como aparafusadnais dos pilamomentosatxige um malicos que coa aps a ligaa 2.24 Ligaigao atravunabased

Ligao pilam a fundaodas fundares, deverotravsdaligior cuidado omplicam umao e a profo pilar funvs de bainhadopilar,os

ArgamassretrcPlacar fundao ao atravs do (ver Figuro ter uma dimgao.Este na pr-fabricm pouco a exfundidade nedao atravsas feita atrquaisenca sa no ctil metlica

Bainharugosaatravs de plada utilizao ra 2.23). As menso supetipodeligacao dos pecuo em oecessria pars de bainhas eravs de varaixamnasb as as acas metlicasde placas mplacas, s qerior dos piao,quandoilares, alm obra. Por outra a fundaexistentes na es de ao qbainhasques metlicas na uais so sollares para peocomparadde exigir a utro lado, pero no to sapata que ficam emsoposter21base dos dadas as ermitirem dacoma utilizao mite uma elevada. m espera, riormente 22preenchidascomgrout(verFigura2.24).umaligaodefcilexecuoquepermitesapatas equivalentessdeumasoluoinsitu,apresentandocomoprincipaisdesvantagensofactode precisar de escoramento e de alguma preciso no posicionamento dos vares de espera. A opo de escolha entre as ligaes em clice, de placas metlicas ou de bainhas depender das condies existentes para a produo e construo, mais do que das exigncias estruturais. b)Ligao Pilar Pilar Existemduassituaespossveisnalocalizaodaligaopilarpilar.Estapodeacontecer na zona de ligao com as vigas ou a meia altura entre pisos, sendo que, no primeiro caso, existe a vantagem de diminuir o nmero de ligaes a efectuar em obra, embora o tipo de ligao a efectuar sejamais complicado.Nosegundocasoaligaofeitanuma zonaem que osmomentosnopilar so mais baixos, sendo portanto a sua eficincia menos crtica para o comportamento da estrutura. NaFigura2.25apresenta-seumaligaoaparafusadamuitosemelhanteligaopilar fundao do mesmo tipo. Esta ligao a ser executada na zona da ligao viga pilar permite que a viga seja, neste caso, contnua e a ligao entre vigas executada aproximadamente a um quarto do vo. Figura 2.25 Ligao pilar pilar atravs de base metlica NaligaoAdaFigura2.26apresentadaumaligaoentrepilaresatravsdebainhas que encaixam nos vares de espera do pilar inferior, sendo posteriormente preenchidas com um grout de retracocontroladaparapreencheraligao.NaimagemBdamesmafiguraacontinuidadedas armadurasgarantidaatravsdeconectoresquesoenroscadosarmaduradospilaressendo depois o espao preenchido com grout. Argamassa no retrctil Chapa metlica 23Figura 2.26 Ligao pilar pilar, A atravs de bainhas, B atravs de conectores [26] 2.3.4Parede Resistente Aeficinciadasparedesresistentespr-fabricadasdependemdasuacapacidadepara transmitir, para alm dos efeitos axiais (compresso, mas tambm traco), as foras de corte entre os diferentes painis pr-fabricados, quer na vertical quer na horizontal. Na Figura 2.27 apresenta-se o esquema de transmisso de foras de corte nas juntas entre painis de dimenses considerveis. Figura 2.27 Transmisso de foras de corte entre painis de parede Comoconhecidodocomportamentodasparedesresistentes,asforashorizontaistm tendnciaagerarforasdetracosuperioresnasextremidades,devendoesteefeitodeveser tomado em considerao na concepo da ligao entre os diferentes painis (ver Figura 2.28). Junta horizontal Junta vertical AB Conectores Vares de espera Furos para enchimento com grout 24Figura 2.28 Foras de traco nos painis de parede resistente (adaptado de [26]) a)Ligao Parede Parede Talcomofoireferidoexistemdoistiposprincipaisdeesforosaseremtransmitidosentreos diferentes painis de parede: foras de corte nas juntas horizontais e verticais e foras de traco e compressonasextremidadesdasjuntashorizontais.NaFigura2.29mostra-seumestudode Vamberskyetal(2000)[27]emquesecomparaarelaoentreatensoeoescorregamentoem juntas verticais, preenchidas com beto, entre painis com dois tipos distintos de interface: 1 plana, 2 indentada. Figura 2.29 Relao entre a tenso e o escorregamento em juntas verticais (indentadas e planas) entre painis de parede, de acordo com Varmbersky et al (2000) [27] Ft, mx F F Zona com maior esforo de traco

12 Ligao Indentada Ligao plana 25Verifica-sequeasligaesentrepainiscominterfaceindentadamobilizamtensesdecorte consideravelmentesuperioressdasligaesplanas,razopelaqualaquelasdevemsersempre que possvel adoptadas. Na Figura 2.30 apresenta-se o detalhe de uma ligao indentada tpica entre painis de parede. Figura 2.30 Ligao indentada tpica entre painis de parede [26] O comportamento deste tipo de juntas pode ser modelado atravs dos mecanismos resistentes esquematizadosnomodelosimplificadodetransfernciadoesforodecorteemjuntasidentadas, apresentadonaFigura2.31.Atransfernciadirectadacompressoatravsdadiagonalentreos dentes o efeito mais significativo, sendo que o atrito entre as superfcies e o efeito do ferrolho so mobilizadosnumafaseposteriordevidoaodeslizamentoentreobetopr-fabricadoeajunta betonada in situ. Figura 2.31 Modelo da transferncia do corte entre painis de parede [29] Acomponentehorizontaldaforainclinadadecompressotemdeserequilibradaporforas de traco transversais. Por este motivo devem ser dispostas armaduras de reforo na junta, as quais 26devem ser ligadas atravs de soldaduras ou laos, bem ancoradas dentro dos painis pr-fabricados. Estesreforospoderoserconcentradosnasextremidadesdoselementosoudistribudosnasua altura [26]. Aforamximadecorteatingidaquandooefeitodosdentesseperdedevidoroturada bieladecompresso.Finalmente,geram-semecanismosderoturapordeslizamentocomoos apresentados na Figura 2.32. Figura 2.32 Possveis modos de rotura na junta indentada [26] DeacordocomErikssonetal[28],ocomportamentodasligaesdecorteindentadas depende, em grande parte, da geometria dos dentes e em particular do ngulo do dente, conforme ilustradonaFigura2.33.Quandoestengulomuitopequenoaligaotemumcomportamento inicialmuitorgido,comumaresistnciadepicoconsideravelmentemaiordoquearesistncia residual.Umcomportamentomaisdctilobtidocomngulosmaiores,noentantoarigidezinicial diminui consideravelmente. de notar que, de acordo com o EC2 [6], este ngulo deve ser menor ou igual a 30. Figura 2.33 Relao entre a tenso de corte e o escorregamento em testes de ligaes indentadas, de acordo com Eriksson et al [28] Um exemplo de uma ligao vertical e horizontal entre painis de parede pr-fabricados que se prope para zonas de maior risco ssmico apresentado na Figura 2.34. As armaduras em lao nas 27extremidades dos painis destinam-se a resistir s maiores foras de traco existentes nessa zona, devendo estar convenientemente cintadas. Refira-sequeparaposicionarnaverticalospainis,estesdevemtrazeroslaoshorizontais dobrados verticalmente, para posteriormente serem posicionados correctamente. Para que com este procedimentoseobtenhaumaboasoluooslaosdevemserdobradoscomosdimetros correctos, sendo s posteriormente colocados os vares da junta vertical e preenchidos os vazios das juntas verticais com um grout conveniente. Como alternativa podem ser utilizados laos com cordes com flexibilidade suficiente para permitirem o encaixe das armaduras verticais sem interferncia das ligaeshorizontais(verFigura2.35).Refira-setambmqueacintagemdaarmaduraprincipalde traco tambm dever, em princpio ser colocada numa 2 fase. Figura 2.34 Ligao vertical e horizontal entre painis de parede Figura 2.35 Aplicao do Philipp Power Box em paredes resistentes [33]

Junta horizontal H lb, net Junta vertical Cintas 28b)Ligao Parede Fundao Asligaesdasparedesfundaososemelhantessligaesdospilaresfundao. Apresenta-se na Figura 2.36 uma ligao em clice muito semelhante ligao da Figura 2.22 onde as cunhas de madeira servem para alinhar a parede na posio correcta. Figura 2.36 Ligao parede fundao em clice 2.3.5Fundao Aonveldasfundaespossvelfazerapr-fabricaodesapatas,estacasoulintis, embora,emPortugalmuitasvezesesteselementossejambetonadosinsitueposteriormente ligados a elementos pr-fabricados como os pilares. Isto deve-se vrios factores entre os quais de realar:amenorqualidadedobetonormalmenteutilizadonaconstruodasfundaes,no compatvel com os ritmos de produo da pr-fabricao, e ao peso elevado destes elementos, que dificultam os processos de transporte e montagem. 2.4Verificao da Segurana Existemdiversosregulamentosquereferemaestruturaspr-fabricadasembeto,dosquais, naEuropa,sedestacamosEurocdigosrelativosaconstruesemgeralcomooEC2[6],sobre construesembeto;oEC8[7],quetratadodimensionamentodasestruturaspararesistirema aces ssmicas e o CEB-FIP Model Code 1990 [9], que contempla recomendaes para estruturas debetoemgeral.NosEstadosUnidosdaAmricadereferiroACI550R-93[10],documento compostoporrecomendaesdecarctergeralqueremeteasquestesdepormenorparaoPCI Design Handbook [3]. Ao nvel da regulamentao nacional os regulamentos que interessam a construes de beto so, o REBAP [11], o RSA [12], o RGEU [13] e diversos documentos de homologao do Laboratrio Cunhas de madeira 29NacionaldeEngenhariaCivil(LNEC).Osprimeirosnocontemplam,sequerdeformasucinta,as consideraes que devem ser tidas no dimensionamento das estruturas pr-fabricadas. NoRSAnofeitanenhumarefernciaexplcitaaestruturaspr-fabricadas.NoRGEU,o artigo 17 refere que A aplicao de novos materiais ou processos de construo para os quais no existamespecificaesoficiaisnemsuficienteprticadeutilizaosercondicionadaaoprvio parecer do Laboratrio de Engenharia Civil do Ministrio das Obras Pblicas.. No REBAP no artigo 1.1 referido que Este Regulamento no contempla objectivamente as estruturas em que se utilizem processosdeconstruoindustrializadosenotradicionais,cujoempregoficacondicionadoa homologao a conceder, em cada caso, pelo Laboratrio Nacional de Engenharia Civil.. Ao nvel dos regulamentos europeus as recomendaes para a construo com elementos pr-fabricados so feitas na seco 14 e 10, respectivamente no MC90 e no EC2. 2.4.1Eurocdigo 2 Asregrasateremcontanodimensionamentodeedifciostotalouparcialmenteconstitudos por elementos pr-fabricados de beto podem ser encontradas na seco 10 do EC2 [6], constituindo um complemento s regras indicadas nas restantes seces. No pargrafo 10.2 do EC2 [6] so definidos os elementos a ter em conta de modo especfico no projectoenadefiniodasdisposiesconstrutivasdeelementoseestruturaspr-fabricadasde beto, os quais devem ser analisados tendo em conta: situaestransitrias o comportamentodos elementosestruturaisemtodasasfasesde construo, empregando sempre as caractersticas geomtricas e as propriedades vlidas para a fase considerada e a sua interaco com outros elementos (por exemplo, interaco do beto moldado em obra com elementos pr-fabricados); aparelhosdeapoiotemporriosepermanentesasincertezasnoquerespeitas deformaesimpedidasetransmissodosesforosentreelementos,devidasa imperfeiesgeomtricasestolernciasdoposicionamentodoselementosedos aparelhos de apoio; ligaesejuntasentreelementosocomportamentodosistemaestruturalestandoeste sobainflunciadocomportamentodasligaesentreosdiferenteselementos, nomeadamente a resistncia e as deformaes reais das ligaes. A transmisso do esforo longitudinal nas juntas de betonagem regulada na clusula 6.2.5 do EC2[6]quedizqueatensotangencialnasjuntasdebetonagememdiferentesdatasdeve,alm dos requisitos da verificao ao esforo transverso, satisfazer tambm a expresso: vEdi vRdi EmquevEdiovalordeclculodatensotangencialnajuntaque,nocasodejuntas longitudinais de uma pea linear, dado pela expresso: 30vEdi VEd( z bi) em que: relao entre o esforo longitudinal na seco de beto novo e o esforo longitudinal na zona de compresso ou na zona de traco, ambos calculados na seco considerada VEdesforo transverso zbrao do binrio da seco composta bilargura da junta (ver Figura 2.38) vRdivalordeclculodatensotangencialresistentenajuntadadapelaexpresso(quetempor base o efeito de interbloqueamento dos inertes [15] Figura 2.37): vRdi = c fctd+ n+ fyd ( sen + cos) 0,5 fcd em que: c e so coeficientes que dependem da rugosidade da junta, sendo que sob a aco dinmica o valor de c reduzido para metade; fctdresistncia de dimensionamento do beto traco; ntenso devida ao esforo normal exterior mnimo na junta, que pode actuar simultaneamente comoesforotransverso,positivosedecompresso,com n 0,6 fcd,enegativosede traco. Quando n de traco, c fctd deve ser considerado igual a 0; igual AsAi ; Asreadasecodearmadurasqueatravessaajuntaincluindoadasarmadurasdeesforo transverso (caso existam), com amarrao adequada de ambos os lados da junta; Airea da junta; inclinao dos ferros em relao junta, sendo definido na Figura 2.39 que deve ser limitado entre 45 e 90; um coeficiente de reduo da resistncia. Figura 2.37 Aco do mecanismo de interbloqueamento de inertes 31

Figura 2.38 Exemplos de juntas de betonagem [6] Nafaltadeinformaesmaispormenorizadas,assuperfciessoclassificadascomomuito lisas, lisas, rugosas ou identadas, conforme os seguintes exemplos: muito lisa: uma superfcie moldada por ao, plstico ou por moldes de madeira especialmente preparados: c = 0,25 e = 0,5; lisa:umasuperfcieextrudidaouexecutadacommoldesdeslizantesouexecutadasem cofragem e no tratada apos vibrao: c = 0,35 e = 0,6; rugosa: uma superfcie com rugosidades de pelo menos 3 mm de altura e espaadas cerca de 40 mm, obtidas por meio de raspagem, de jacto de gua, ar ou areia ou por meio de quaisquer outros mtodos de que resulte um comportamento equivalente: c = 0,45 e = 0,7; indentada:umasuperfciecomrecortesemconformidadecomaFigura2.39:c = 0,50e = 0,9. Figura 2.39 Junta de construo identada [6] Como tem j sido mencionado por outros autores, [32] esta classificao de rugosidade difcil dequantificarsendotambmderealarqueasdimensesmnimasdosdentesparecemser,em geral, insuficientes, para o caso de se querer tirar partido do mecanismo referido e proposto para as paredesresistentes.Umamaisclarasistematizaodestemodelodedimensionamentopareceser necessria at porque, como referido por Cavaco [21], nos casos de corte transversal de seco com sobreposio de flexo esta formulao levanta dvidas em termos da sua aplicao. 322.4.2Eurocdigo 8 A clusula 5.11 do EC8 [7] aplicvel a todas as estruturas de beto armado que sejam parcial ouinteiramenteconstitudasporelementospr-fabricados.SegundoProena[14],asdirectivas actuaisdecomportamentosismo-resistentedeestruturaspodemsercaracterizadassucintamente por: verificaesdeseguranaconduzidasgenericamenteemtermosdeesforostalque: Sd < Rd; osefeitosdaacossmicasodeterminadospormodeloselsticoslineares,sendoos seus resultados corrigidos pelo coeficiente de comportamento (, q ou R) transformando-os, hipoteticamente,nosefeitosquesedeterminariampormodelosdecomportamentono linear; os coeficientes de comportamentodependemdo controleexercidosobre omecanismode comportamentonolinear,assimcomodascaractersticasdeductilidadedesse mecanismo. Nas estruturas de beto armado o coeficiente de comportamento, q, determinado tendo em considerao o tipo de estrutura (prtico, mista prtico-parede, paredes acopladas ou desacopladas, sistemas flexveis de toro ou pndulos invertidos) e a classe de ductilidade (DC), de acordo com o Quadro 2.1 (EC8 [7]). Quadro 2.1 Valores bsicos do coeficiente de comportamento q0, para sistemas regulares em altura TIPO ESTRUTURALDCMDCH Sistema Prtico, sistema misto prtico-parede, sistema de paredes acopladas3,0u/14,5u/1Sistema de paredes desacopladas3,04,0u/1Sistema flexvel de toro2,03,0 Sistema pendular invertido1,52,0 Onde u e 1 so definidos como: 1 o valor pela qual deve ser multiplicada a fora ssmica horizontal, em ordem a se formar aprimeirartulaplsticaemqualquermembrodaestrutura,enquantotodasasoutras foras de dimensionamento se mantm constantes; u ovalorpelaqualdevesermultiplicadaaforassmicahorizontal,emordemase formaremrtulasplsticas,numnmerosuficientedesecesparasedesenvolvera instabilidade global da estrutura, enquanto todas as outras foras de dimensionamento se mantmconstantes.Estefactorpodeserobtidoatravsdeumaanliseglobalesttica no linear (pushover). Paraestruturasquenosoregularesemalturaovalordeq0deveserreduzidoem20%.O dimensionamentodeestruturascomductilidadereduzida(DCL)desaconselhadoemregiesde maior sismicidade. Para estes casos o coeficiente de comportamento para os esforos dever ser da 33ordemde1,5.Nocasodeestruturaspr-fabricadasembetoarmadoocoeficientede comportamento, qp, pode ser determinado pela expresso: qp= kp q Em que q o valor do coeficiente de comportamento para as estruturas betonadas in situ e kp um factor de reduo que depende da capacidade de dissipao de energia da estrutura. Os valores recomendados, pelo EC8 [7], so de kp = 1 para estruturas com ligaes exteriores sregiescrticasouparaestruturascomligaesinterioresaessasregies,sobredimensionadas ou dissipativas. Nos restantes casos recomenda-se kp = 0,5. Refira-se que este ltimo coeficiente tem sido alvo de algumas crticas como no recente congresso sobre pr-fabricao, sendo certamente um valor conservativo, muito dependente, do tipo de ligao concebida. 343CASO EM ESTUDO Nocaptulo2foramapresentadasdiferentessoluesestruturaisnaconstruocom elementospr-fabricadosdebeto.Constatou-sequeexisteumagrandediversidadedesolues quepermitemadmitircontinuidade,atravsdabetonageminsitu,entreosdiferenteselementos estruturais (lajes, vigas, pilares, etc.). Esta continuidade permite que a anlise e modelos de clculos autilizarnodimensionamentodestasestruturassejammuitosemelhantesaosaplicadosnuma estrutura realizada in situ de forma tradicional. No entanto, necessrio considerar as diferentes fases construtivas de forma distinta, tal como acontece na construo com recursos a solues mistas. Alguns elementos, como o caso das lajes alveolaresouminos,requeremummaiorcuidadonaanlisedadistribuiodosefeitosdasforas verticais, pois no apresentam um comportamento isotrpico. Para uma melhor compreenso das consideraes a ter no dimensionamento de uma estrutura pr-fabricadadebeto,efectuadoodimensionamentodosprincipaiselementosestruturaisdeum edifcio, luz da regulamentao existente, em particular a referida em 2.4. O caso analisado neste trabalho uma parte da estrutura do hospital de Portimo, inaugurado em Agosto de 1999, tendo sido construdo num perodo de aproximadamente 2 anos. Neste captulo efectuadaumacomparaoentreasoluoexistente(soluobetonadainsitu)eumasoluo proposta com recurso a elementos pr-fabricados. 3.1Soluo Betonada In Situ OhospitaldePortimo(Figura3.1)foiconstrudocomrecursoaumasoluocorrentede betoarmado.Apresentaumamalharegulardepilares,tpicaemobrasdegrandesdimenses.As lajessovigadaseaestruturaporticada,comalgunselementosdeparederesistente,para melhorar o seu comportamento ao sismo. Figura 3.1 Hospital de Portimo fotografia area 35Devido s dimenses em planta do complexo hospitalar, este foi dividido em diferentes blocos estruturaisindependentes(A,B,C,D,E,FeG).OblocoD,oqualpodeseridentificadonaFigura 3.2, um bloco central com uma estrutura bastante regular mas com um ncleo de acessos verticais queotornaconvenienteparaestudarosdiferentestiposdeligaesassociadaspr-fabricao, tendo sido portanto escolhido para a adaptao a uma soluo pr-fabricada. Figura 3.2 Localizao relativa do bloco D no complexo hospitalar de Portimo Figura 3.3 Planta de um piso tipo do bloco D Este bloco tem uma dimenso em planta de aproximadamente 28 21 m2, as suas fundaes so directas e possui 10 pisos elevados com distncias entre pisos a variar entre 4,5 m at ao piso 2 e 3,7 m nos restantes. Os vos mdios das lajes so de 6,80 m e a espessura da mesma em geral Bloco D 6,806,806,806,80 6,80 7,20 6,80 Viga (0,50 0,75) m2Pilar (0,90 0,90) m2 e = 0,18 m Parede (e = 0,25 m) 36de0,18m.NaFigura3.3representadoaplantageraldoblocoDondesepodemidentificaros elementos verticais previstos. 3.2Soluo Pr-Fabricada Nosentidodeseobterumparalelismoentreasoluoinsitueapr-fabricada,opr-dimensionamentodestaltimaefectuadocombasenoprojectoexecutado.Foicriadoummodelo estrutural no programa SAP2000 com o intuito de avaliar o dimensionamento e verificar a distribuio de esforos na estrutura. Asverificaesdeseguranadaestruturapr-fabricadasoefectuadasemduasfases distintas(faseconstrutivaedefinitiva)comosmodelosdeclculoapropriadosacadafase.dada especialatenoszonasdasligaesetenta-secompreendercomofeitaatransmissode esforos entre os diferentes elementos. Odimensionamentodaestruturasegue,deformasimplificada,aseguintesequncialgica: laje, vigas, pilares, fundaes. 3.2.1Definio das Aces No dimensionamento de qualquer estrutura necessrio definir as aces a considerar. Estas dependem, entre outros factores, do tipo de utilizao da estrutura (habitacional, comercial, industrial, ...), da sua localizao geogrfica (necessrio para definir a aco do sismo e do vento) e do tipo de solo emque iro serconstrudas asfundaes,do qualdependeaquantificao daacossmica, bem como, naturalmente, o tipo de fundaes a adoptar (directas ou indirectas). As aces que normalmente so consideradas no dimensionamento de edifcios encontram-se no Quadro 3.1 e so definidas nos pargrafos seguintes. Quadro 3.1 Aces a considerar no edifcio DirecoAco Vertical cargas permanentes (cp) peso prprio (pp) restantes cargas permanentes (rcp) cargas variveis (cv)sobrecargas (sc) Horizontal sismo vento O peso prprio da estrutura de fcil quantificao pois depende apenas da geometria e dos materiais dos diferentes elementos estruturais. Asrestantescargaspermanentes(rcp)queincluemorevestimentodospisos,asparedesde alvenaria, e todos os restantes equipamentos fixos necessrios para o funcionamento do hospital so dedifcilquantificao,tendo-seoptadopor3,5kN m2 ,porserumvalorcorrenteparaestetipode edifcio, o qual foi adoptado no projecto real. Como o edifcio em estudo se destina ao funcionamento de um hospital em que existem zonas acessveis ao pblico e salas de espera o valor adoptado para as sobrecargas nos espaos correntes foi de 4,0kN m2 . Considera-se ainda uma sobrecarga de 1,0 kN/m2 durante a fase construtiva. 37AacossmicanoprojectojexecutadofoiquantificadadeacordocomoRSA[12],razo pelaqualseoptaporutilizaresteregulamentonaquantificaodestamesmaaconoestudoda soluo pr-fabricada. Talcomojfoimencionadoocomplexohospitalarsitua-seemPortimonoAlgarveoque, segundo o RSA [12], corresponde zona ssmica A. Neste mesmo documento so tambm definidos os tipos de terreno e os espectros de resposta. O tipo de terreno onde o edifcio se encontra pode ser consideradocomosendodotipoII,tendo-seadoptadoparaaavaliaodosesforos,devidos aco ssmica, a envolvente dos espectros de resposta. A aco do vento desprezada face aco do sismo atendendo localizao do edifcio. 3.2.2Laje Alajeoelementoestruturaldoedifcioondeactuamascargasverticaisequeastransmite aos restantes elementos. No entanto, tal como mencionado em 2.3.1, este elemento tambm deve ter uma rigidez suficiente para conferir o efeito de diafragma no plano do piso e assim distribuir, de forma eficaz, as foras horizontais (devido a aco do sismo) pelos elementos verticais resistentes (sistema de prticos ou paredes). Apesar da soluo mais prxima da existente ser a soluo de pr-lajes macias, esta soluo requer o recurso a escoramentos durante a fase construtiva os quais podem ser dispensados no caso deseutilizaremlajesalveolaresoulajesminos.Estaverificaopodeserfeitadeformasimples atravs da estimativa da flecha elstica e do momento de fendilhao durante a fase construtiva. Se considerarmos a altura total da laje igual da soluo betonada in situ (0,18 m) e a espessura da laminadecompressoigualespessuramnimaparaestetipodelaje(0,05m)teramos,paraum vo tipo de 6,7 m, uma pr-laje com 0,13 m de espessura constituda por um beto de classe C25/30 com: pFREQ, fc = pp + scfc = 0,18 25 + 1 = 5,5 kN/m2 EI = 31 106 1,0 0,13312 = 5675,6 kN.m2/m e portanto uma flecha elstica de: fc = 5384 5,5 6,745675,6 103 = 25,4 mm um momento frequente de: MFREQ, fc = PFREQ, fc L28 = 5,5 6,7028 = 30,9 kN.m/m e um momento de fendilhao igual a: Mcr, fc = b h26 _1,6 h1000] fctm = 1,0 0,1326 _1,6 1301000] 2,6 103 = 10,8 kN.m/m 386,806,806,806,80 6,80 6,80 7,20 Zona Betonada in situ Pilares pr-fabricados rea de influncia da viga durante a fase construtiva Paredes pr-fabricadas Viga betonada in situ Viga pr-fabricada [m] Como a zona do vo fendilha haveria que contabilizar este aspecto num incremento da flecha avaliada elasticamente, no entanto, desde logo perceptvel que esta soluo no seria vivel sem o recurso a escoramentos durante a fase construtiva. Optou-seassimpordimensionaropisodoedifcioparaumasoluodelajesdotipominos, sendoesteumsistemamenoscorrentequandocomparadocomaslajesalveolaresoupr-lajes macias. Tenta-se deste modo ilustrar uma forma alternativa para o dimensionamento de pisos com o recurso a este tipo de laje. Odimensionamentodalajeefectuadoapenasparaumpisotipopoisospisosdestebloco estruturalsomuitosemelhantes,sendoapresentadanaFigura3.4aplantageral.Adisposio alternadadaorientaodaspranchasdelajeminos,quesepropeadoptar,asseguraumarigidez horizontaldopiso(efeitodiafragma)equivalentenasduasdireces,aomesmotempoquedistribui melhorascargasverticaispelasvigasque,deoutraforma,poderiamsercondicionadaspelafase construtiva. Figura 3.4 Disposio das pranchas de laje minos na planta do piso tipo 39 As aces consideradas a actuar na laje so resumidas no Quadro 3.2 e os valores reduzidos dassobrecargaspodemserobtidosatravsdoscoeficientes[12]:0= 0,7; 1= 0,6; 2= 0,4. O coeficientedemajoraodetodasasaces1,5,querparaassobrecargaserestantescargas permanentes como para o peso prprio na laje. Quadro 3.2 Aces actuantes na laje Aces pp =hc* x 25kN/m2 sc =4kN/m2 scfc**=1kN/m2 rcp =3,5kN/m2 * hc a altura equivalente de beto ** Sobrecarga considerada durante a fase construtiva 3.2.2.1Materiais e Propriedades da Seco Paradimensionarestetipodepavimentohqueconhecerascaractersticasdosmateriais utilizados,bemcomoaspormenorizaesdasarmadurasstandardpropostaseopr-esforo aplicado.Nosdocumentosdehomologaodaslajesdotipominos[25]possvelidentificara geometria da seco e aquelas caractersticas. Estalaje,talcomojfoireferido,constitudaporumapranchadebetopr-fabricado,um material de aligeiramento (poliestireno expandido) e uma camada de compresso betonadain situ. As nicas armaduras existentes nas pranchas pr-fabricadas so os fios de pr-esforo, enquanto na camadadecompressoenasnervurasentrepranchassodispostasarmadurasordinrias. Apresenta-se na, Figura 3.5 e na Figura 3.6, um esquema da soluo global de pormenorizao e um detalhe de geometria da pr-laje minos, respectivamente. Figura 3.5 Pormenor da seco tipo de uma laje minos NoAnexo1encontram-seaspossveiscombinaesdaslocalizaesequantidadesdas armaduras de pr-esforo de acordo com os documentos de homologao [25]. SoindicadasnoQuadro3.3asclassesdosmateriaisquenormalmentesoutilizadosna construo deste tipo de lajes de acordo com [25], que serve de referncia para o presente caso. Armadura ordinriaArmadura de distribuio Beto in situ Aligeiramento Vazio Armadura de pr-esforo Beto pr-fabricado Armadura de enlace 40 Figura 3.6 Pormenor da pr-laje minos [25] Quadro 3.3 Materiais usualmente utilizados na construo das lajes minos Materiais Beto Pr-FabricadoC40/50 Beto "in situ"C25/30 Armadura OrdinriaA 500 Armadura de Pr-Esforo fios de 4 mmY1860C fios de 7 mmY1670C Se for considerada uma camada de compresso com espessura de 5 cm, quando comparamos ovolumedebetodestasoluocomovolumeutilizadonasoluomaciacom0,18mde espessura, temos: vminosA = 0,177 1,2 1,0 = 0,148m3m2vmaciaA = 0,180 1,0 1,0 = 0,18m3m2 O que representa uma reduo de cerca de 20% no consumo de beto. 3.2.2.2Fase Construtiva Para efeitos de pr-dimensionamento e tendo em ateno a necessidade de se assegurar uma camada de compresso capaz de acomodar a armadura superior, a espessura da laje considerada de 22 + 5 cm. de notar que, apesar desta ser uma espessura superior da estrutura in situ, esta soluo mais leve, devido aos aligeiramentos existentes na laje. Duranteafaseconstrutivadeveserverificadaaseguranaroturaeocomportamentoem serviodalajeatravsdemodelosapropriados,semesquecerqueapenasasecodebetopr-fabricadoestaresistirequetodasasligaeslajevigasoconsideradasrotuladas.Poroutro lado,nafasedefinitivadeveserconsideradaasecoconjunta(lajeminoscombetoinsitu), sendo admitida alguma continuidade nos apoios interiores. Os painis de laje minos encontram-se simplesmente apoiados no cachorro das vigas sendo o vomximo avencerde cercade6,70m,correspondenteao painel5 que pode seridentificado na 41Figura3.4.Omodeloconsideradoparaefeitosdedimensionamentoencontra-serepresentadona Figura 3.7 o qual justificado pela inexistncia de continuidade nos apoios durante esta fase. Figura 3.7 Modelo de clculo simplesmente apoiado Para a verificao da segurana rotura temos: O valor da carga actuante numa prancha (1,2 m de largura): psd, fc = 1,2 (1,5 pp + 1,5 scfc) = 1,2 (1,5 3,64 + 1,5 1,00) = 8,35 kN/m o mximo momento actuante a meio vo: Msd, fc = psd, fc L28 = 8,35 6,7028 = 46,85 kN.m e o esforo transverso mximo no apoio: Vsd, fc = psd, fc L2 = 8,35 6,702 = 27,97 kN Verificao do comportamento em servio Umadasvantagensdautilizaodelajespr-fabricadasapossibilidadedediminuir,ou mesmo eliminar, a necessidade de escoramentos na construo da mesma. Para isso, necessrio garantir que, durante a fase construtiva, no se gerem aberturas de fendas ou se existirem que sejam minimizadas e que a deformao esteja limitada a valores aceitveis. Na verificao dos estados limites de utilizao utilizada a combinao frequente de aces tanto no clculo das flechas como no da abertura de fendas. Deste modo, as cargas consideradas por cada painel de laje minos so: pFREQ, fc = 1,2 (pp + scfc) = 1,2 (3,64 +1,00) = 5,57 kN/m Para o clculo das deformadas, considerando a laje do tipo MINOS-22-d (ver Anexo 1), obtm-se uma flecha elstica de: fc = 5384 5,57 6,70413345 103 = 11,22 mm Devidoexistnciadepr-esforonalajeminosestaapresentaumaflechaparacimaque pode ser calculada pelo P.T.V. (Princpio dos Trabalhos Virtuais): 6,70 p l28 p 42pe =_MM

EIL dx = 113345 6,702 10,14 1,675 103 = 4,26 mm Destaformaadeformaoduranteaconstruodeveriaserdaordemdos7mm,valor perfeitamente aceitvel (de ordem de 1/1000 do vo). Paragarantirquenoexistemaberturasdefendashqueverificarseomomentode fendilhao superior ao momento actuante, o qual toma o valor de: MFREQ, fc = p L28 = 5,57 6,7028 = 31,25 kN.m Osresultadosdasverificaestantodaseguranaroturacomodocomportamentoem servio na fase definitiva so resumidos no ponto seguinte. 3.2.2.3Fase Definitiva Nestafaseaspranchasdelajeminostrabalhamemconjuntocomacamadadecompresso betonadainsitumelhorandoconsideravelmenteoseucomportamento.Pelofactodetodaa armadura existente na parte inferior da laje ser orientada apenas na direco paralela s pranchas de lajeminosedenoexistirnenhumreforonadirecoperpendicular,nopossvelhaver distribuio de momentos nas duas direces. Devido orientao dos painis ter sido escolhida de forma alternada s razovel considerar-seumanormalcontinuidadeestruturalsobreosapoiosnosalinhamentosemqueospainis adjacentes tm as pranchas dispostas na mesma direco, como no caso em anlise, nas seguintes situaes (ver Figura 3.4): na interface entre os painis 2 e 6; na ligao entre os painis 6, 9 e a zona betonada in situ; De facto, embora exista alguma capacidade de mobilizao de momentos negativos entre lajes orientadas em direces perpendiculares esta reserva no considerada, em geral, na verificao de seguranarotura,adoptando-se,noentanto,algumaarmaduraparacontrolodeeventual fendilhao,emtermosdocomportamentoemservio,devidoaosmomentosnegativosquetero tendncia a surgir. Parasimularadistribuiodosmomentosnalajenestafasefoicriadoummodeloem SAP2000,ondeseadmitequeainrciadasecodiferenteemcadaumadasdireces perpendiculares. Assim considerou-se: Verificao de segurana rotura Nestecasoconsiderou-seainrciapormetrodelajenafasedefinitiva(segundoadireco principaldirecoy)calculadacomumaespessuradelajemaciacominrciaequivalente, obtendo-se desta forma uma altura equivalente de:heq. =_I 121,23 =_0,001566 121,23 = 0,25 m 43Apesardestaespessuraserclaramentesuperiordasoluobetonadainsitu(0,18m) preciso ter em ateno que esta laje tem comportamento unidirecional, o que diminui a sua eficcia. Na direco perpendicular ao desenvolvimento longitudinal (direco x) das pranchas pr-fabricadas considerada uma relao (IxIy = 0,00798 ) que reduz a inrcia de flexo naquela direco para uma espessura equivalente da camada de compresso. Esta reduo implica que a laje praticamente s funcione numa das direces, conforme a orientao escolhida para as pranchas pr-fabricadas. Na Figura3.8apresentadaadistribuiodemomentosobtidanoSAP2000combasenomodelo descrito. Figura 3.8 Diagrama de momentos flectores na laje do piso tipo (m11 imagem superior e m22 imagem inferior) A B [KN.m] 44Note-se que, na zona assinalada no diagrama B da Figura 3.8, aparecem momentos negativos significativosnalaje,oqueexplicadopelofacto,denestazona,aspranchasdelajeestarem alinhadas segundo a mesma direco, o que possibilita a continuidade neste apoio. Por outro lado, o momento mximo obtido a meio vo do painel 5 de aproximadamente 108 kN.m (ver Figura 3.4 e Figura3.8).Nestecaso, utilizandoo mesmomodeloadoptadonafase construtiva(Figura3.7),mas comumvoigualdistnciaentreoseixosdasvigas(7,20m),possvelafirmar-sequeo comportamento neste painel no essencial equivalente ao modelo simplesmente apoiado. Assim, para uma carga actuante de: psd = 1,5 (pp + rcp + sc) = 1,5 (3,64 + 3,50 + 4,00) = 16,71 kN/m2 o momento de: Msd = psd L28 = 16,71 7,2028 = 108,28 kN.m/m e o esforo transverso mximo na laje de: Vsd = psd L2 = 16,71 7,202 = 60,16 kN/m Apresenta-se no Quadro 3.4 o resumo dos esforos actuantes considerados na verificao de segurana rotura, tanto na fase construtiva como na fase definitiva. Quadro 3.4 Resumo dos esforos actuantes Fasepsd [kN/m2]Msd+ [kN.m/m]Vsd [kN/m] Construtiva*8,3546,8527,97 Definitiva16,71108,2860,16 * os esforos nesta fase so correspondentes a 1,20 m de largura (dimenso de uma prancha) Verificao do comportamento em servio Oclculodaflechaalongoprazoenvolveacontabilizaodamesmaduranteafase construtivamaisadevidascargasdeutilizaodoedifcio.Nafaseconstrutivaasecoque efectivamentecontribuiparaalimitaodaflechaapenasasecodapranchapr-fabricada (Figura 3.6), sendo que, aps a presa da camada de compresso e durante a utilizao do edifcio, a seco efectiva toma a configurao apresentada na Figura 3.5. Nafasedefinitiva,deformaoinicialduranteafaseconstrutivanecessriocontabilizara queadvmquerdoefeitodeflunciasoboefeitodascargasactuantesnaquelafasequerdo aumentodascargasactuantes,tendoemconsideraoqueainrciadasecoaumenta consideravelmente com a contribuio da camada de compresso. Na verificao do comportamento emservio,e,aocontrriodoquepossasermaisaconselhvelnaseguranarotura,natural considerar-seacontinuidadedalajesobreosapoiosparamelhorsimularocomportamentoda estruturaemservio.Paraseteremcontaessacontinuidadenosapoiosimportantealteraro modeloutilizadoanteriormentepara,simularamaiorrigideznadirecosecundriadaslajesdos elementos junto aos apoios. Este aumento devido inrcia nas bandas junto ao apoio que igual 45inrcia duma seco com duas laminas de beto, uma superior de 0,05 m com ar