REABILITAÇÃO E REFORÇO DE ESTRUTURAScristina/RREst/Aulas_Apresentacoes/07... · - Métodos de análise dinâmica (linear e não linear) ... = 1.15 . Reabilitação e Reforço de

Reabilitação e Reforço de Estruturas Mestrado em Engenharia de Civil

REABILITAÇÃO E REFORÇO

DE ESTRUTURAS

Avaliação Estrutural de

Estruturas Existentes

António Costa


REFORÇO DE ESTRUTURAS DE BETÃO

Enquadramento

Avaliação do comportamento da

estrutura existente

Concepção e dimensionamento

do reforço


Avaliação do Comportamento Estrutural

Regulamentação no domínio das acções

1897 – Regulamento para projecto, provas e vigilância das pontes metálicas

1929 – Dec. 16781

Regulamento das pontes metálicas

(diversas alterações até 1958)

1958 – Dec. 41658

Regulamento de Segurança das Construções Contra os Sismos

1961 – Dec. 44041

Regulamento de Solicitações em Edifícios e Pontes

1983 – Dec. 235/83

Regulamento de Segurança e Acções para Estruturas de Edifícios e Pontes

REGULAMENTAÇÃO ANTIGA



1935 - Regulamento do Betão Armado (RBA)

Casas de habitação 200 kg/m2

Escritórios 300 kg/m2

Edifícios públicos 400 kg/m2

Salas de espectáculo,.. 500 kg/m2

Garagens públicas 600 kg/m2

SOBRECARGAS EM EDIFICIOS

1961 - Regulamento de Solicitações em

Edifícios e Pontes (RSEP)

Casas de habitação 200 kg/m2


Edifícios públicos 300 / 400 kg/m2

Salas de espectáculo,.. 500 / 600 kg/m2


1983 - Regulamento de Segurança e Acções (RSA)

Casas de habitação 150 - 200 kg/m2


Edifícios públicos 300 / 400 kg/m2

Salas de espectáculo,.. 500 / 600 kg/m2


Conclusão: Não existem alterações significativas

no que se refere às sobrecargas para

dimensionamento de edifícios


Regulamento Sobrecarga Rodoviária

Regulamento das Pontes

Metálicas 1897

Sobrecarga uniforme 400 kg/m2 (l > 30m)

Para l < 30 m: sobrecarga mais elevada

numa faixa com 2.5 m

Veículos de 12 ton com 4 rodas

Regulamento das Pontes

Metálicas 1929

(alterado em 1958)

Sobrecarga uniforme variável com o vão

≥ 500 kg/m2 x coef. dinâmico

400 kg/m2 no passeio

Veículos de 32 ton (alterado em 1958 para

60/45/30 ton para as classes A, B e C)

RSEP 1961 Sobrecarga uniforme 300 kg/m2

Carga de faca 5 ton/m

Veículos de 60/45/30 ton para as classes A,

B e C (coef. dinâmico 1.2)

RSA 1983 Sobrecarga uniforme 4 kN/m2

Carga de faca 50 kN/m

Veículos de 600/300 kN para as classes I e II

SOBRECARGAS EM PONTES


ACÇÃO SÍSMICA

Regulamento de Segurança das Construções Contra os Sismos - 1958

Acção sísmica tratada como força estática equivalente Fh = c W c – coeficiente sísmico


ACÇÃO SÍSMICA

Regulamento de Solicitações em Edifícios e Pontes - 1961

Acção sísmica tratada como força estática equivalente Fh = c W


ACÇÃO SÍSMICA

Regulamento de Segurança e Acções - 1983

Determinação dos efeitos da acção sísmica

- Métodos de análise dinâmica

- Forças estáticas equivalentes

Zonamento sísmico mais detalhado

Natureza do terreno – 3 tipos

Introdução dos coeficientes de comportamento

A

B

C

D

Coeficientes sísmicos

Ex. Zona A, terreno II, η=2.5

f [Hz]

β

0.5 0.06

1.0 0.08

1.5 0.10

2.0 0.11


ACÇÃO SÍSMICA

Eurocódigo 8 – (2010)

Determinação dos efeitos da acção sísmica

- Métodos de análise dinâmica (linear e não linear)

- Forças estáticas equivalentes (linear e não linear)

Zonamento sísmico muito mais detalhado

Natureza do terreno – 5 tipos

Coeficientes de comportamento definidos com maior rigor

Sismo próximo Sismo afastado

Reabilitação e Reforço de Estruturas Mestrado em Engenharia de Civil 10

Zona 1.1/2.3 EC8

Zona A RSA

EC8 - RSA

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

EC

8 / 1

.5*R

SA

Período (s)

Lagos

Env EC8 (terreno A) / Env 1.5*RSA (terreno I) Env EC8 (terreno C) / Env 1.5*RSA (terreno II)

Env EC8 (terreno D) / Env 1.5*RSA (terreno III)


EC8 - RSA

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

EC

8 / 1

.5*R

SA

Período (s)

Faro



Zona 1.2/2.3 EC8

Zona A RSA


EC8 - RSA

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

EC

8 / 1

.5*R

SA

Período (s)

Lisboa



Zona 1.3/2.3 EC8

Zona A RSA


EC8 - RSA

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

EC

8 / 1

.5*R

SA

Período (s)

Évora



Zona 1.4/2.4 EC8

Zona A RSA


EC8 - RSA

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

EC

8 / 1

.5*R

SA

Período (s)

Santarém



Zona 1.5/2.3 EC8

Zona A RSA


EC8 - RSA

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

EC

8 / 1

.5*R

SA

Período (s)

Coimbra



Zona 1.6/2.4 EC8

Zona A RSA


EC8 - RSA

16

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

EC

8 / 1

.5*R

SA

Período (s)

Porto



Zona 1.6/2.5 EC8

Zona A RSA



Regulamentação no domínio das estruturas de betão armado

1918 – Dec. 4036 de 28/3/1918

Regulamento para o emprego do beton armado

1935 – Dec. 25948 de 16/10/1935

Regulamento do Betão Armado (RBA)

1967 – Dec. 47723 de 25/5/1967

Regulamento de Estruturas de Betão Armado (REBA)

1983 – Dec. 349-c/83 de 30/7/1983

Regulamento de Estruturas de Betão Armado e Pré-esforçado (REBAP)


1918

Regulamento para o emprego do beton armado

Dec. 4036 de 28/3/1918

— Preparado pela Associação dos Engenheiros Civis Portugueses

— Necessidade de “regulamentar as construções de beton que tinham uma grande aplicação”

Obrigatoriedade de aprovação do projecto pelas repartições técnicas do estado ou dos corpos administrativos.

Os projectos devem compreender: Memória descritiva, cálculos justificativos, desenhos cotados, indicar a qualidade dos

materiais e a dosagem do beton.

Betão — dosagem tipo: 300kg de cimento, 400 litros de areia, 800 litros de pedra

resistência mínima: 120 kg/cm2 aos 28 dias, 180 kg/cm2 aos 90 dias

Aço – resistência mínima à rotura 3800 a 4600 kg/cm2

limite de elasticidade 50% da resistência à rotura (1900 a 2300 kg/cm2)

Princípios básicos do betão armado

Critérios de segurança — Tensões limites: betão – 40 kg/cm2; aço – 1100 kg/cm2 (1400 nos aços melhores)

Recobrimentos - 20 mm (vigas e pilares em geral)

- 40 mm (protecção contra o fogo e o ataque da água do mar)


1935

Regulamento do Betão Armado

RBA

Dec. 25948 de 16/10/1935

— Preparado por uma Comissão nomeada pelo Ministério das Obras Públicas e Comunicações

— Análise da Regulamentação Europeia (Reg. Francesa, Belga, Suiça, Italiana, E.U.A., Alemanha, …)

Bases de Cálculo

Acções em edifícios (cargas)

Cálculos de Resistência - Tensões admissíveis (limites de fadiga)

Betão: 40 a 50 kg/cm2 (edifícios) ; 30 a 60 kg/cm2 (pontes) dependendo da resistência do cimento e do tipo de elemento estrutural

Aços: 1200 kg/cm2 (até1500 kg/cm2 nos aços de maior resistência (> 4800 kg/cm2)

Modelação: análise linear

Lajes - indicações pormenorizadas

Betão — dosagem tipo: 300kg de cimento, 400 litros de areia, 800 litros de pedra

resistência mínima: 180 kg/cm2 aos 28 dias

Aço – resistência mínima à rotura 3700 kg/cm2

limite de elasticidade 60% da resistência à rotura (2220 kg/cm2)

Materiais


RBA - 1935

Varões lisos


1967

Regulamento de Estruturas de Betão Armado

REBA

Dec. 47723 de 20/5/1967

— Nova concepção da verificação da segurança em relação a estados “de ruína”

— Conceitos de valores característicos, valores de cálculo das propriedades mecânicas dos materiais, solicitações de cálculo, resistências de cálculo

— Aços – novos aços, introdução das classes de resistência e dos varões de alta aderência

A24/A40/A50/A60 Liso/Nervurado

— Betão – introdução das classes de resistência

B180 … B400

— Bases de Cálculo

-Cálculo da Resistência - Estados de Rotura

- Diagramas tensões-extensões não lineares para o betão

- Extensão limite de 10‰ para as armaduras

- Modelação - Conceitos de análise não linear, redistribuição de esforços, cálculo plástico

- Evolução nos modelos de comportamento do betão armado

- Recobrimentos - baixos


1967

Regulamento de Estruturas de Betão Armado

REBA

ACÇÕES (RSEP)

Solicitações permanentes – peso dos elementos, revestimentos, equipamentos fixos

Solicitações acidentais habituais – sobrecargas, vento habitual, neve, temperatura, retracção, fluência,..

Solicitações acidentais excepcionais – vento excepcional (ciclónico), sismos

COMBINAÇÃO DE ACÇÕES

Combinações tipo I – solicitações permanentes e acidentais habituais

Combinações tipo II – solicitações permanentes e acidentais excepcionais

COEFICIENTES DE MAJORAÇÃO DAS SOLICITAÇÕES

Combinações tipo I – S = 1.5

Combinações tipo II – S = 1.0

COEFICIENTES DE MINORAÇÃO DOS MATERIAIS

Betão – m = 1.5

Aço – m

= 1.15



1983

Regulamento de Estruturas de Betão Armado e Pré-Esforçado

REBAP

— Estruturas de Betão Armado e Pré-Esforçadas, tratadas de forma unificada (Betão Armado Pré-Esforçado)

— Sistema Internacional de Unidades e Simbologia (ISO3898)

— Conceito de Níveis de Tolerância da Execução dos Trabalhos e Controlo da Qualidade

— Disposições Construtivas mais detalhadas e Conceito de Estruturas de Ductilidade Melhorada cintagem adequada nos pilares

— E.L.U. do Punçoamento

— Redes Electrosoldadas

— Conceito de durabilidade ainda não suficientemente desenvolvido (assim como recobrimento insuficientes)


ANÁLISE COMPARATIVA

RBA (1935)

E

REBAP (1983)

FLEXÃO SIMPLES

RBA - cálculo com base em tensões admissíveis comparadas com as tensões em serviço devidas às cargas não majoradas

Ref: Estruturas de Betão - Júlio Appleton



RBA (1935)

E

REBAP (1983)

ESFORÇO TRANSVERSO

Ref: Estruturas de Betão - Júlio Appleton


ELEMENTOS COM ARMADURAS TRANSVERSAIS

Vcd = 0 bd

0 = 1.5MPa

Vcd = 0.6 1 (1.6 – d) bd

1 = 0.75MPa

ELEMENTOS SEM ARMADURAS TRANSVERSAIS


REBA (1967)

E

REBAP (1983)

REBA

REBAP

V - LAJES

B 300

=V

V

1,bd

0.6

0.6

0.96

2.0

d [m]

bd



REBA (1967)

E

REBAP (1983)

FLEXÃO SIMPLES

FLEXÃO COMPOSTA



REBAP - EC2 FLEXÃO SIMPLES



REBAP - EC2

FLEXÃO COMPOSTA



REBAP - EC2

Esforço Transverso sem armaduras transversais (B35 e A400)

(Influência da % de armadura longitudinal)

0.00

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30

d (m)

VR

d / (

bw d

fc

d)

REBAP

EC2 (Asl = 0,5%)

EC2 (Asl = 1,0%)

EC2 (Asl = 1,5%)

EC2 (Asl = 2,0%)



REBAP - EC2

VRd com armaduras transversais (B35 e A400)

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

0,000 0,005 0,010 0,015 0,020

Asw / (s bw)

VR

d / (

bw d

fc

d)

REBAP

EC2 (t et a = 22º)

EC2 (t et a = 30º)

EC2 (t et a = 45º)



REBAP - EC2

Punçoamento centrado - Capacidade resistente (B35 e Asl = 1,0%)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50

d (m)

VR

d (

kN

)

REBAP (a = 0,2m)

EC2 (a = 0,2m)

REBAP (a = 0,4m)

EC2 (a = 0,4m)

REBAP (a = 0,6m)

EC2 (a = 0,6m)


Regulamento Betões Aços Recobrimentos Cálculo

1918

Regulamento para o Emprego

do Beton Armado

Dec. 4036 de 28/3

dosagem c = 300Kg ag = 400 l br = 800 l

120Kg/cm2 (28d.)

180Kg/cm2 (90d.)

apiloamento/cura húmida 7 d.

fsu = 3800 a 4600 Kgf/cm2

fsy fsu/2

u = 22%

evitar soldaduras

C 1.5

2cm (vigas/pil.)

1cm (lajes)

C duplo – junto ao mar

prot. fogo

Tensões (Fadiga)

Limites Admissíveis

1935

Regulamento do Betão

Armado

Dec. 25948 de 16/10

dosagem

180Kg/cm2 (28d.)

apiloamento ou vibração cura

húmida – 8 d.

fsu = 3700 Kgf/cm2

fsy 0.6 fsu

u = 24%

evitar soldaduras

lajes viga/pil.

C 1.0 1.0

1.5 2.0 (ar livre)

2.0 Líquidos, t

4.0 – ág. mar

Tensões Admissíveis

1967

Regulamento de Estruturas de

Betão Armado

Dec. 47723 de 20/5

B180/225/300/350/400

fck (Kgf/cm2)

+ RBLH (Dec. 404/71 de 23/6)

Betões Tipo B/BD

A24/A40/A50/A60

fsk Kgf/mm2

(Liso/Nervurado)

+ Doc Homol – LNEC

4cm C

1.0

2.0 – ñ.protegid

C – corrosão/fogo ...

Estados Limites

+ RSEP (Tipo I/II)

1983

Regulamento de Estruturas de

Betão Armado e Pré-

Esforçado

Dec. 349 – c/83 de 30/7

B15/...B55

fck (MPa)

+ RBLH – cura húmida controlo A/C ...

A235/A400/A500

fsk (MPa)

+ Esp – LNEC

Tipo Ambiente

Pouco agress - 2.0

Moder agress - 3.0

Muito agress - 4.0

B C

Estados Limites

+ RSA

2008

Eurocódigo 2 – Parte 1

Projecto de Estruturas de

Betão

DNA

C12/15; ... C90/105

fck (MPa) cil/cubos

+ EN 206

A400/A500

+ Esp – LNEC

+ EN 10080 e 10138

Classes Exposição X0;

XC; XS; XD; XF; XA

C = 15 a 65mm

Qualidade do betão de

recobrimento

Estados Limites

+ EC1/EC8


MODELOS DE ANÁLISE

E.L. Utilização

Modelo elástico linear com K ajustado

E.L. Últimos

Modelo elástico linear

Modelo elástico linear com redistribuição de esforços

Modelo plástico

Modelo não linear

ELÁSTICO LINEAR

PLÁSTICO

NÃO LINEAR

LINEAR C/ REDIST. DE ESFORÇOS

S

LINEAR C/ REDIST. DE ESFORÇOS

NÃO LINEAR



MODELOS DE ANÁLISE

ANÁLISE ELÁSTICA COM REDISTRIBUIÇÃO DE ESFORÇOS

Exemplos:

E2

E1


MODELOS DE ANÁLISE

ANÁLISE PLÁSTICA – Carga última de uma viga

Exemplos:


ANÁLISE PLÁSTICA Carga última de uma laje

Exemplos:


Reforço Selectivo

Minimizar a intervenção explorando de forma eficiente a ductilidade e a

capacidade resistente da estrutura

Concepção da Intervenção

Concepção e Dimensionamento do Reforço


Pormenorizações de obras existentes

Edifício 1950















Edifício 1972







Aço A40 (heliaço) (liso)

Betão B300







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