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04/05/2017 06:23

A qualidade das estruturas de concreto pré-moldado

Da Redação

A NBR 9062 (NB949) de 3/2017 - Projeto e execução de estruturas de concreto pré-moldado estabelece os requisitos para o projeto, a execução e o controle de estruturas de concreto pré-moldado, armado ou protendido. Para concreto leve devem ser consideradas as características do referido material, levando-se em consideração na elaboração do projeto e execução. Esta norma se aplica também às estruturas mistas ou compostas. Estabelece as diretrizes para o projeto e a execução de estruturas pré-moldadas de edifícios, porém suas prescrições podem ser utilizadas, quando pertinentes, no projeto e na execução de estruturas para fundações, obras viárias e demais elementos de utilização isolada, desde que não tratadas em normas específicas. Distingue os elementos pré-moldados dos pré-fabricados (conforme definições de 3.8 e 3.9), estabelecendo condições específicas de projeto, produção e controle de execução conforme 5.5, 8.1, 9.1.2, 9.2.1.1, 9.2.5.3 e Seção 12.

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Como se faz a obtenção da rigidez secante negativa em ligações viga-pilar típica?

Quais as tolerâncias de fabricação para elementos pré-moldados?

Quais as características para lajes biapoiadas?

Quais os limites de deslocamentos horizontais globais?

De modo geral, aplicam-se às estruturas de concreto pré-moldado os processos de cálculo relativos às estruturas moldadas no local, conforme disposto na NBR 6118 e considerando o estabelecido nas Seções 5, 6 e 7 desta norma e nas NBR 6123, NBR 6120, NBR 8681 e NBR 15421. As estruturas devem ser verificadas em relação aos graus de liberdade adicionais, completos ou parciais, introduzidos pelos elementos pré-moldados e por suas ligações. Consideração especial deve ser dada às incertezas que podem afetar as reações mútuas dos elementos e de suas ligações. Devem ser tomados cuidados especiais na organização geral da estrutura e nos detalhes construtivos, de forma a minimizar a possibilidade de colapso progressivo.

Para garantir a estabilidade global, os sistemas estruturais usados nas estruturas pré-moldadas podem atuar isolados ou em combinação entre si, podendo-se assim enumerá-los: estruturas onde a estabilidade é proporcionada por ação de pilares engastados na fundação, podendo estar associados a vigas articuladas; estruturas onde a estabilidade é proporcionada por ação de pórtico composto por pilares e vigas, interligados entre si por meio de ligações resistentes a momentos fletores; estruturas verticais onde a estabilidade é proporcionada por elementos de contraventamento, como paredes, elementos celulares e elementos de contraventamento tipo X e/ou outros; estruturas de pisos ou cobertura que formam diafragmas que garantem a transferência de esforços horizontais para os elementos verticais de sustentação e contraventamento.

A classificação de estruturas pré-moldadas segundo a sua deslocabilidade pode ser de diversas formas. As estruturas são consideradas com deslocabilidade reduzida, para efeito de cálculo, quando os deslocamentos horizontais dos nós são pequenos e os efeitos globais de 2ª ordem são desprezíveis (inferiores a 10 % dos respectivos efeitos de 1ª ordem). Neste caso, basta considerar os efeitos locais e localizados de 2ª ordem, permitindo-se o processo descrito para verificação dos efeitos globais de 2ª ordem. As estruturas com deslocabilidade moderada são aquelas onde os efeitos de 2ª ordem não são desprezíveis (estão no intervalo entre 10 % a 30 % dos respectivos efeitos de 1ª ordem) e devem ser considerados os efeitos de 2ª ordem global na estrutura. Neste caso permite-se o processo descrito para análise dos efeitos globais de 2ª ordem.

As estruturas com deslocabilidade acentuada são aquelas onde os deslocamentos horizontais são significativos (onde os efeitos de 2ª ordem são superiores a 30 % dos respectivos efeitos de 1ª ordem). Neste caso, a análise estrutural deve obrigatoriamente considerar os efeitos da não linearidade geométrica e da não linearidade física, e no dimensionamento devem ser obrigatoriamente considerados os efeitos globais, locais e localizados de 2ª ordem.

 

Quanto aos critérios de projeto, a capacidade das estruturas pré-moldadas deve ser governada pelo esgotamento da resistência dos elementos estruturais, e não pelo esgotamento da resistência das ligações. Na análise da estabilidade, deve ser levada em conta a influência desfavorável do comportamento efetivo das ligações. Dependendo do fator de restrição à rotação da ligação, o comportamento da ligação no apoio pode ser considerado articulado, semirrígido ou rígido; a estrutura deve ser analisada em relação à estabilidade, em todas as fases, considerando o comportamento das ligações na época da montagem, que podem ser diferentes daquelas da estrutura concluída, utilizando-se contraventamentos provisórios sempre que necessário; no caso dos sistemas estruturais onde a estabilidade é proporcionada pela ação de pilares engastados na fundação com vigas articuladas, onde o fator de restrição à rotação é menor que 0,15, devem ser verificados os efeitos de 2ª ordem, considerando a não linearidade física.

Todavia, há estruturas em que os deslocamentos horizontais são grandes e que, não obstante, dispensam a consideração dos efeitos de 2ª ordem, por serem pequenas as forças normais e, portanto, pequenos os acréscimos dos deslocamentos produzidos por elas; isto pode acontecer, por exemplo, em postes e em alguns pilares de galpões industriais. Quando a estabilidade for proporcionada por meio da ação de pórtico, através de ligações resistentes à flexão, as quais possuem comportamento semirrígido, onde os valores do fator de restrição à rotação estão compreendidos entre 0,15 e 0,85, inclusive 0,15. Nos casos em que o fator de restrição à rotação for igual ou superior a 0,85 para momentos negativos e momentos positivos, aplicam-se as disposições já definidas, sendo que a análise estrutural pode ser feita como pórtico contínuo com nós rígidos, conforme disposto na NBR 6118.

A não linearidade física deve ser levada em conta mediante a redução da rigidez dos elementos estruturais com base em diagramas momento-normal-curvatura (M x N x 1/r). Quando for pertinente ao projeto desenvolvido, deve ser considerado o efeito de emprego de armadura ativa e o efeito da fluência. A não linearidade física pode ser considerada por meio de uma aproximação linear com o uso da rigidez secante da relação momento-normal-curvatura, conforme a NBR 6118. Na análise da estabilidade global, a não linearidade física deve ser considerada segundo o menor valor de rigidez secante obtido das hipóteses de combinação de ações definidas para o estado-limite último (ELU). Nesta análise devem ser consideradas as situações transitórias.

O projeto e a execução de estruturas cujas ligações são semirrígidas devem atender a algumas especificações. O projeto da ligação deve levar em conta simultaneamente os critérios de resistência e de rigidez, onde a resistência da ligação deve ser compatível com os esforços mobilizados em função da resposta do seu comportamento semirrígido efetivo na análise estrutural. O projeto da estrutura pré-moldada com ligações semirrígidas pode ser baseado na análise linear aproximada, utilizando a rigidez secante da ligação (Rsec). Este procedimento é válido quando o momento solicitante elástico de projeto MSd, rig (engastamento perfeito na ligação) não exceder o momento-limite de escoamento My, lim = 0,9∙As∙fyk∙d, para qualquer combinação de ações no ELU.

A rigidez secante para a relação momento-rotação da ligação viga-pilar deve estar baseada em modelos analíticos de referências técnicas ou na comprovação experimental. No caso de ligações viga-pilar típicas de seção composta com solidarização no local, com continuidade da armadura negativa passando no pilar por meio de bainhas corrugadas preenchidas com graute ou por meio de luvas inseridas no pilar, permite-se o cálculo aproximado da rigidez secante negativa. Quando houver inversão dos esforços solicitantes, com superação dos momentos negativos pelos momentos positivos em decorrência de combinações de ações, onde o vento é uma ação variável principal, a rigidez da ligação positiva deve ser levada em conta na análise estrutural. Para o caso da rigidez à flexão positiva em ligações viga-pilar por meio de chapas soldadas positivas, aplica-se o disposto já descrito. Para o caso da rigidez à flexão positiva em ligações viga-pilar com chumbador grauteado, aplica-se o disposto descrito em 5.1.2.11. Devem ser considerados os efeitos de carregamentos repetidos verticais e horizontais e cargas reversíveis, com atenção particular à deformação incremental nas ligações e fadiga de baixos ciclos.

Nesse caso, a rigidez secante deve ser considerada pelo menor valor da rigidez obtida a partir da envoltória de combinações das ações. No projeto e detalhamento das ligações com fator de restrição inferior a 0,15, consideradas articuladas, deve-se verificar a capacidade de acomodação das rotações da ligação para as situações de estado-limite de serviço estado-limite de serviço (ELS) e estado-limite último ELU para evitar o surgimento de esforços não previstos na região da ligação.

No caso de ligações viga-pilar internas, com armaduras longitudinais negativas complementares passando nas laterais dos pilares, na capa estrutural moldada in loco, recomenda-se garantir um percentual mínimo de 50% da armadura resistente atravessando os pilares (por meio de bainha grauteada ou por meio de luvas rosqueadas). A largura das faixas laterais para colocação da armadura complementar deve ser limitada a 1,5 vez a largura do pilar. Deve-se dispor de armadura de costura transversal à armadura complementar, para garantir o seu funcionamento. Os elementos de concreto armado e protendido devem ser verificados, obrigatoriamente, no estado-limite de serviço, conforme prescrito na NBR 6118 e atendendo ao disposto em 5.2.1.4.

Na determinação das características das seções transversais, deve ser observado o disposto na NBR 6118. Quando se tratar de protensão com armadura aderente, deve ser adotada a seção homogeneizada, determinada a partir do módulo secante do concreto, podendo adotar-se 85% do módulo tangente na origem. Para a determinação do módulo de elasticidade do concreto, deve ser considerado o valor correspondente à sua idade. Devem ser consideradas as perdas de protensão imediatas e progressivas, levando-se em conta o módulo de elasticidade do concreto na idade de análise, a deformação da seção homogeneizada e os fatores de perdas conforme NBR 6118.

Na determinação das tensões em longo prazo, tendo sido considerada a perda total de protensão, permite-se, na aceitação da máxima compressão no concreto, usar o valor de fc∞, respeitando o disposto na NBR 6118 para ações repetitivas. Para efeito de estimativa de flecha, devem ser levados em conta o esquema estático e o carregamento para cada etapa construtiva, bem como a eventual contribuição da seção composta e o histórico de carregamento. Em situações onde o cálculo analítico aproximado não conduz a resultados teóricos satisfatórios ou onde a economia pode resultar de ensaios em protótipos, parte do procedimento de projeto pode ser executado baseando-se em verificações experimentais.

Podem ser realizados os seguintes ensaios: para estabelecer diretamente a resistência última ou o comportamento em serviço de elementos estruturais; para obter propriedades específicas de materiais, para ensaio de novos materiais, de novos produtos e/ou de outros detalhes construtivos além dos estabelecidos nesta norma ou na NBR 6118; os ensaios devem ser executados por pessoal qualificado, utilizando-se equipamentos calibrados. É necessária a validação do procedimento de ensaio, o qual deve explicitar a frequência e a amostragem para os ensaios posteriores (controle de execução). Nestes ensaios devem ser obedecidos os seguintes requisitos: os ensaios devem ser elaborados e os respectivos resultados avaliados de forma que a estrutura ou o elemento estrutural ensaiado tenha o mesmo nível de confiabilidade que uma estrutura ou elemento estrutural projetado conforme as prescrições de projeto estabelecidas nesta norma, com relação a todos os possíveis estados-limites e todas as situações de projeto; a amostragem de espécimes a serem ensaiados, bem como as condições durante os ensaios devem ser representativas.

Os ensaios devem reproduzir as condições de carregamento e de apoio e não podem ser feitas extrapolações diretas de ensaios efetuados em outros países. Podem ser feitas adequações a estes ensaios, desde que consideradas as condições locais e os tipos de materiais e de equipamentos utilizados. Nas usinas produtoras de elementos em série, os ensaios devem ser periodicamente repetidos e sempre que houver qualquer modificação significativa nos materiais, no processo executivo ou no equipamento. Os ensaios cujos resultados sejam considerados quando da elaboração do projeto devem ter seus resultados disponíveis durante o período de projeto. Quando as recomendações de projeto desta norma se basearem em condições implícitas de segurança, estas condições devem ser levadas em conta na avaliação dos resultados experimentais obtidos, podendo ser necessária à realização de algumas correções no caso de situações similares.

Um exemplo deste efeito é a resistência à tração na flexão em vigas de concreto, a qual é normalmente desconsiderada durante o dimensionamento. Adicionalmente ao estabelecido nas normas brasileiras consideradas na elaboração do projeto, devem ser apresentadas especificações detalhadas dos processos construtivos e de manuseio, armazenamento, transporte e montagem dos elementos pré-moldados e pré-fabricados. Devem ser apresentadas as cargas variáveis e permanentes de utilização consideradas no projeto da estrutura (cargas em geral, ou devidas a pontes e/ou pórticos rolantes e quaisquer outras para as quais a estrutura tenha sido projetada). Também deve ser apresentada a classe de agressividade ambiental considerada na elaboração do projeto conforme NBR 6118. A capa de concreto deve ser considerada como sendo parte do peso próprio da estrutura e não parte da sobrecarga permanente.

Entende-se por avaliação de conformidade do projeto de estruturas de concreto pré-moldadas, a verificação e análise crítica do projeto, realizadas com o objetivo de avaliar se este projeto atende aos requisitos das normas técnicas vigentes aplicáveis. A avaliação da conformidade do projeto de estruturas de concreto pré-moldadas deve contemplar, dentre outras, as seguintes atividades (integral ou parcialmente): verificar se as premissas adotadas para o projeto estão de acordo com o previsto nesta norma e se todos os seus requisitos foram considerados; analisar o memorial de cálculo e verificar os cálculos nele existentes; analisar os desenhos que compõem o projeto, inclusive os detalhes construtivos; analisar as orientações referentes à desmoldagem dos elementos concretados, à movimentação das peças pré-moldadas e ao seu armazenamento e transporte; avaliar os planos de montagem das estruturas pré-moldadas em relação às fases transitórias; avaliar as orientações a respeito da manutenção das estruturas executadas com elementos de concreto pré-moldados.

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