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Decreto-Lei n.º 60/96/M

de 7 de Outubro

REGULAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETÃO ARMADO E PRÉ-ESFORÇADO

[ Art. 1 a 69 ] [ Art. 70 a 139 ] [ Art. 140 a 152 ]

SECÇÃO V

Fabrico, colocação e cura do betão

Artigo 140.º

(Fabrico e colocação do betão)

O fabrico e a colocação em obra do betão devem ser executados de acordo com as regras estabelecidas na NB.

Artigo 141.º

(Cura do betão)

1. A cura do betão deve, em condições correntes, ser efectuada de acordo com o preceituado na NB.

2. Os processos especiais de cura do betão, eventualmente utilizados, devem ser aplicados de acordo com uma técnica de eficácia comprovada. Devem além disso, ter-se em conta as eventuais alterações das propriedades do betão motivadas por tais processos, em particular no que se refere à evolução da resistência no tempo, à relação entre as resistências à compressão e à tracção e às propriedades reológicas (retracção e fluência).

SECÇÃO VI

Operações de pré-esforço

Artigo 142.º

(Operações preliminares)

A aplicação dos pré-esforços deve ser precedida das verificações necessárias para assegurar que é possível realizar esta operação de acordo com as exigências do projecto e do processo de pré-esforço a utilizar e com as adequadas precauções quanto à segurança do pessoal e do equipamento. Em particular, deve verificar-se:

se o betão adquiriu a resistência exigida;

se as armaduras não estão impedidas de deslizar nas bainhas ou nas condutas;

se o elemento a pré-esforçar possui a liberdade de deformação que lhe é exigida para receber o pré-esforço;

se o espaço para a operação dos macacos é suficiente em face dos deslocamentos previstos;

se os dispositivos de amarração estão bem posicionados e se é possível colocar em posição definitiva as peças de bloqueamento.

É condição essencial para a correcta aplicação do pré-esforço a liberdade de movimento das armaduras dentro das bainhas ou condutas. Neste sentido, estas devem ser inspeccionadas imediatamente após a betonagem, a fim de detectar eventual obstrução; para isso, poder-se-á insuflar ar comprimido ou fazer jogar o cabo, se este já se encontrar montado, ou fazer passar um objecto-testemunha em caso contrário. Em casos especiais pode ser necessário comprovar, através de ensaios efectuados na obra, o valor das perdas por atrito nas bainhas.

Artigo 143.º

(Aplicação do pré-esforço)

1. As operações de aplicação do pré-esforço devem ser realizadas por pessoal devidamente qualificado, observando todos os requisitos técnicos inerentes ao processo de pré-esforço utilizado e de acordo com o programa pré-estabelecido.

2. O controlo dos valores do pré-esforço deve ser feito simultaneamente por medição das forças aplicadas e por verificação do alongamento das armaduras. A aplicação das forças deve ser feita sempre de modo contínuo e regular.

Todos os elementos relativos a estes controlos devem, de acordo com o n.º 4 do artigo 149.º, ser devidamente anotados no livro de registo da obra.

3. No caso de elementos pré-tensionados, a transferência do pré-esforço deve, sempre que possível, ser feita simultaneamente por todas as armaduras e de modo gradual.

4. No caso de elementos pré-tensionados, devem ser cuidadosamente respeitadas as indicações do projecto relativas à ordem de aplicação do pré-esforço nas diversas armaduras (e, eventualmente, às fases desta aplicação); igualmente devem ser seguidas as instruções relativas às extremidades das armaduras em que devem actuar os macacos.

Artigo 144.º

(Protecção das armaduras)

1. As armaduras pós-tensionadas devem ser, no menor prazo possível após a aplicação do pré-esforço, convenientemente protegidas contra a corrosão, o que é usualmente conseguido por injecção de produtos apropriados nas condutas ou nas bainhas. Cuidados semelhantes devem ser tidos em relação aos dispositivos de amarração.

2. Os materiais de injecção a utilizar (salvo nos casos particulares de protecções provisórias) devem apresentar boa aderência às armaduras e às bainhas ou condutas e possuir resistência mecânica suficiente. As caldas de cimento a empregar para este fim devem satisfazer as condições indicadas no artigo 145.º

3. A injecção deve ser executada de modo a assegurar o preenchimento completo dos espaços entre a armadura e a conduta ou a bainha. Na sua execução devem ser respeitadas as regras indicadas no artigo 146.º

É em geral recomendável não exceder o prazo de 7 dias entre a aplicação do pré-esforço e a protecção da armadura. Razões de alta agressividade ambiente (por exemplo, humidade e temperatura elevadas) podem aconselhar a redução deste prazo.

No caso, porém, de, por circunstâncias particulares (construtivas, climáticas, etc.), o prazo ter de ser dilatado, deve proceder-se a uma protecção provisória por meio de processos e produtos adequados que, no entanto, não venham a prejudicar a aderência.

No caso de decorrer bastante tempo (2 a 3 meses) entre a colocação das armaduras e das bainhas e a aplicação do pré-esforço, há que, igualmente, conferir-lhe adequada protecção durante tal situação.

Artigo 145.º

(Caldas de injecção)

1. As caldas de cimento para injecção de bainhas devem satisfazer os condicionamentos impostos para os seus componentes na NB, em particular no que se refere à presença de iões agressivos.

A sua composição deve conferir-lhes as necessárias características de fluidez e de resistência, com uma razão água/cimento tão baixa quanto possível, podendo para o efeito ser utilizados adjuvantes adequados, os quais, igualmente, não devem conter substâncias agressivas para as armaduras. O cimento deve ser de fabricação recente e, no momento da sua aplicação, encontrar-se a temperatura inferior a 40º C.

2. A resistência à compressão da calda endurecida, determinada aos 7 dias de idade sobre provetes cúbicos com área das faces de 5 000 mm², não deve ser inferior a 17 MPa.

3. O fabrico da calda deve ser feito mecanicamente (lançando no misturador primeiro a água e depois o cimento), de modo a obter a necessária homogeneidade, e não deve demorar mais de 5 minutos.

A calda deve ser utilizada num prazo que não exceda meia hora, a menos que sejam empregados retardadores de presa; entretanto, deve ser continuamente agitada. Antes da sua utilização, convém fazê-la passar por um peneiro.

A determinação da resistência à compressão das caldas endurecidas deve ser efectuada seguindo, na medida do possível, os critérios e as normas adoptados para a determinação da resistência à compressão do betão.

Outras características das caldas de injecção que podem ter interesse em certos casos são, por exemplo, a resistência à congelação, a exsudação e as variações volumétricas.

Artigo 146.º

(Injecção das bainhas)

1. A injecção das bainhas deve ser efectuada através do ponto de injecção situado a cota mais baixa. No caso, porém, de não haver grande diferença de cotas ao longo da bainha, a injecção pode ser realizada por uma das extremidades.

2. A injecção deve ser contínua, com avanço de 6 a 12 m/min ao longo da bainha, e não deve ser interrompida até que a calda que vai saindo pelos vários respiradouros (que vão sendo progressivamente obturados) tenha consistência idêntica à da calda no ponto de injecção.

3. A injecção deve ser efectuada por bomba mecânica (e não por ar comprimido), assegurando o caudal necessário a uma pressão máxima de 2 MPa, valor este que deve ser limitado por válvula automática. Todo o equipamento deve ser concebido de modo a evitar que seja introduzido ar na bainha.

4. A injecção de bainhas paralelas, quando muito próximas, deve, sempre que possível, ser feita simultaneamente.

5. A menos que sejam tomadas precauções especiais, não devem ser realizadas operações de injecção quando a temperatura ambiente seja inferior a 5^oC ou se possa temer que tal ocorra durante as 48 horas após a injecção.

6. A injecção de bainhas verticais ou muito inclinadas, em particular quando de grande comprimento, exige técnicas especiais, que devem ser cuidadosamente aplicadas.

CAPÍTULO II

Garantia de qualidade

Artigo 147.º

(Generalidades)

A metodologia destinada a assegurar a aptidão da obra para a utilização prevista - garantia de qualidade - apenas é encarada no presente regulamento nos aspectos relativos à segurança e durabilidade das estruturas. Com este objectivo apresentam-se no presente capítulo critérios gerais relativos aos controlos preliminares, aos controlos de produção e de conformidade da obra, à recepção desta e à sua manutenção.

Um sistema de garantia de qualidade envolve, em princípio todos os participantes no processo construtivo (dono da obra, projectista, construtor, fiscalização, laboratório, utilizador, autoridades, etc.) e estende-se a todas as suas fases (concepção, projecto, construção e utilização).

A matéria apresentada no presente capítulo tem em vista, fundamentalmente, estabelecer alguns conceitos gerais sobre garantia de qualidade e respectiva terminologia, numa base internacionalmente aceite, fornecendo assim orientações para a elaboração dos cadernos de encargos das obras.

Não são tratados, porém, quaisquer aspectos contratuais ou jurídicos ligados à garantia de qualidade; em particular, as consequências de uma rejeição (penalidades, indemnizações, etc.) e a repartição das responsabilidades entre os diversos intervenientes na obra estão fora do âmbito do presente regulamento.

Artigo 148.º

(Controlos preliminares)

Os controlos efectuados antes do início da execução destinam-se a assegurar que é possível realizar satisfatoriamente a obra prevista com os técnicos, os materiais e os métodos de execução disponíveis.

Estes controlos devem incidir, nomeadamente, sobre a qualidade e a adequabilidade do projecto, dos materiais e dos meios de execução que vão ser utilizados.

Artigo 149.º

(Controlo de produção)

1. O controlo de produção consiste num conjunto de acções, exercidas durante a execução da obra, com vista a obter um grau razoável de garantia, de que as condições que lhe são exigidas são satisfeitas.

Este controlo deve incidir, fundamentalmente, sobre os materiais e sobre o modo como é executada a obra.

2. As características dos materiais a utilizar devem ser verificadas à chegada ao estaleiro, podendo para este efeito ser tidos em conta eventuais controlos a que tenham sido sujeitos durante a sua produção. No caso de tais controlos oferecerem as necessárias garantias, estas acções podem limitar-se a simples operações de identificação.

No que se refere ao controlo dos componentes do betão, ou do próprio betão quando recebido de uma central industrial, devem ser tidas em consideração as condições especificadas na NB.

Imediatamente antes da utilização dos materiais deve ser verificado se, durante o seu armazenamento e manuseamento, sofreram danos que os tornem impróprios para a aplicação prevista.

3. A execução da obra deve ser acompanhada das verificações necessárias para assegurar o cumprimento das condições estipuladas no projecto e ter em consideração as regras de execução contidas no capítulo I do título IV do presente regulamento.

4. No livro de registo da obra devem ser indicadas, cronologicamente, todas as ocorrências verificadas no decurso da obra e que interessam à realização desta. Este livro deve ser facultado aos agentes das entidades que tenham jurisdição sobre a obra sempre que estes o solicitarem, para que possam visá-lo ou nele inscrever as observações que o andamento dos trabalhos lhes sugerir.

Artigo 150.º

(Controlo de conformidade)

1. O controlo de conformidade consiste num conjunto de acções e de decisões efectuadas com base em regras pre-estabelecidas (regras de conformidade que têm em conta os critérios de amostragem e os critérios de aceitação-rejeição) e destinadas a verificar se a obra cumpre as exigências que lhe são atribuídas, permitindo, em consequência, efectuar um julgamento de «conformidade» ou de «não conformidade».

Estas acções devem incidir sobre os materiais, sobre a execução dos trabalhos e sobre a obra terminada.

2. O controlo de conformidade dos materiais e componentes pode basear-se em resultados de ensaios e verificações do controlo da sua produção. Caso tal controlo não ofereça as necessárias garantias, ou mesmo se não tiver sido efectuado, há que proceder às verificações e ensaios necessários para habilitar ao julgamento de conformidade.

No controlo de conformidade do betão devem ser tidos em conta os critérios estipulados na NB.

3. O controlo de conformidade da execução dos trabalhos deve basear-se nos controlos de produção referidos no artigo 149.º e ter em conta os elementos que constam do livro de registo da obra.

4. O controlo de conformidade final da obra deve exercer-se, em regra, através de verificações de formas e dimensões, dando atenção particular a eventual existência de deformações excessivas, fendas, defeitos de betonagem, insuficiência de recobrimentos de armaduras, etc. Em certos casos, em face da importância ou das características especiais da obra, pode ser prevista a realização de ensaios complementares, com vista a confirmar o seu comportamento.

Artigo 151.º

(Recepção)

1. A recepção é o acto de decisão final que, em face dos resultados do controlo de conformidade, consiste em aceitar ou rejeitar a obra.

No caso de «conformidade», a obra deve ser aceite; no caso de «não conformidade», a obra será, em princípio, rejeitada, podendo no entanto vir ainda a ser aceite nas condições a seguir indicadas.

2. No caso de os resultados do controlo de conformidade não serem satisfatórios, a obra pode ainda ser aceite, desde que se faça um julgamento do problema, tendo em atenção as suas condições específicas, e seja feita prova de que as condições regulamentares de segurança são satisfeitas.

Esta verificação de segurança pode ser realizada com base nos próprios resultados dos ensaios efectuados durante o controlo, ou com base em resultados de ensaios suficientemente representativos e devidamente interpretados, realizados sobre provetes extraídos expressamente para este efeito.

Artigo 152.º

(Manutenção)

1. As estruturas devem ser mantidas em condições que preservem a sua aptidão para o desempenho das funções para que foram concebidas. Com esta finalidade, devem ser objecto de inspecções regulares e, se necessário, de reparações adequadas.

2. Durante a vida da estrutura devem ser efectuadas inspecções regulares, a fim de detectar possíveis danos e permitir a sua reparação em tempo útil. A periodicidade destas inspecções depende de vários factores, entre os quais o tipo de utilização da obra, a importância desta e as condições de agressividade do ambiente.

Nas inspecções deve ser dada particular atenção a mudanças localizadas de cor dos revestimentos, a descasques destes, ao aparecimento de ferrugem, a fendilhações e a deformações excessivas, factores estes que podem ser sinais de anomalias da estrutura que seja necessário corrigir.

3. No caso de as inspecções revelarem qualquer deficiência no comportamento da estrutura, há que investigar as suas causas com vista a proceder aos necessários trabalhos de reparação.

A estrutura, após reparação, deve satisfazer a segurança regulamentar relativamente às condições de utilização previstas.

Em certos casos, pode ser conveniente colocar, em locais apropriados, placas com a indicação das sobrecargas de utilização máximas permitidas, a fim de alertar os utilizadores para o facto de que a aplicação de sobrecargas superiores às indicadas pode danificar a estrutura.

Quanto à periodicidade das inspecções, para estruturas correntes não sujeitas a ambientes particularmente agressivos, podem ser recomendadas as seguintes:

Anexo 1 Simbologia

Maiúsculas latinas

Minúsculas latinas

Maiúsculas gregas

Minúsculas gregas

Abreviaturas

Anexo 2

Verificação da Segurança de Estruturas de Betão Armado e Pré-esforçado em Relação à Acção do Fogo

1. Generalidades

Este anexo contém as regras práticas para a verificação da segurança de vigas, lajes, pilares, paredes e tirantes, tendo em conta as classes de resistência ao fogo definidas no «Regulamento de Segurança contra Incêndios», em função das classes de altura e grupos de utilização dos edifícios. Estas regras permitem conferir às estruturas segurança satisfatória face à acção do fogo, nos aspectos relacionados quer com a função de suporte quer com as funções de comparticipação, sejam estas de isolamento térmico ou de estanquidade às chamas.

Para cada tipo de elemento, em função das suas dimensões e condições de exposição, definem-se as exigências relativas à espessura do elemento e do recobrimento das armaduras, expressas em quadros, elaborados admitindo que se trata de elementos cuja armadura é a mínima compatível com a segurança requerida à temperatura ordinária, em que se tomou γ_f = 1,5 e γ_s = 1,15. Nestes casos, considerando que os coeficientes parciais de segurança γ_f e γ_s são iguais à unidade em presença da acção do fogo, a tensão correspondente ao colapso quando se considera essa acção - tensão crítica - é igual a cerca de 58% (1 / 1,15 / 1,5) do valor característico da tensão de cedência ou da tensão limite convencional de proporcionalidade a 0,2% do aço à temperatura ordinária.

Em vigas com os aços correntemente utilizados em armaduras ordinárias, a tensão crítica corresponde a uma temperatura da ordem de 500^oC - temperatura crítica -, conforme se verifica na Figura 22. No entanto, no caso dos aços de pré-esforço (Figura 23) a temperatura crítica é da ordem de 350 ^oC, pelo que a utilização dos quadros requer a correspondente correcção, dado que estes foram elaborados para a temperatura de referência de 500 ^oC.

O mesmo se aplica ao caso de haver excesso de armadura relativamente à mínima compatível com a segurança requerida à temperatura ordinária (ou seja, M_Rd > M_Sd), em que a tensão crítica na armadura é inferior a 58%. Esta tensão pode ser estimada, com suficiente aproximação, multiplicando a tensão crítica determinada na hipótese de armadura mínima pela relação M_Sd/ M_Rd, relação esta que, aproximadamente, pode ser considerada igual à razão entre a área da armadura mínima e a área da armadura existente. A este valor da tensão crítica corresponde um valor da temperatura crítica mais elevado do que 500 ^oC, que se pode obter a partir da Figura 22 .

Figura 22. Variação da tensão de cedência ou da tensão limite convencional de proporcionalidade a 0,2% de aços para armaduras ordinárias, fsyk, com a temperatura.

Figura 23. Variação da tensão de rotura de aços para armaduras de pré-esforço, fpuk, com a temperatura.

O caso de pilares e paredes é mais complexo, pois a acção do fogo pode reduzir significativamente a secção útil do betão e agravar os fenómenos de encurvadura. A informação disponível, porém, permite tratar estes elementos simplificadamente, tomando também, para referência nos respectivos quadros, uma temperatura crítica de 500 ^oC.

2. Condições gerais de aplicação dos quadros

Os quadros são aplicáveis a betões correntes satisfazendo a Norma de Betões. Todas as dimensões que neles figuram estão expressas em centímetros.

Estes quadros são de aplicação directa no caso de elementos com armaduras ordinárias e com a percentagem mínima correspondente à segurança requerida à temperatura ordinária, situação em que a temperatura crítica do aço é de 500 ^oC. Nos casos de outros tipos de armaduras ou de percentagens superiores, há que proceder a ajustamentos, fazendo intervir outros valores da temperatura crítica. Para as vigas armadas com aço de pré-esforço ou com percentagens superiores à mínima, tal temperatura pode ser estimada da forma indicada na secção anterior. Para os pilares, não se pondo em geral o problema do tipo de aço, e uma vez que o benefício resultante da existência de percentagens superiores à mínima não é de considerar perante o modo simplificado como estes elementos são tratados, os respectivos quadros podem ser aplicados sem correcções em todos os casos.

Quando a temperatura crítica for diferente de 500^oC, a correcção dos valores de a e b indicados nos quadros deve ser feita do seguinte modo:

• a distância a deve ser aumentada 0,5 cm por cada redução de 50^oC da temperatura crítica, e ser reduzida do mesmo valor por cada acréscimo de 50^oC;

• para valores da temperatura crítica inferiores a 400^oC, os valores mínimos de b devem ser aumentados de 4 cm por cada redução de 50^oC relativamente àquele limite.

O valor de a indicado nos quadros é um valor ponderado, tendo em conta a área da secção de cada varão da armadura interessada e as distâncias do seu eixo às faces do elemento expostas ao fogo:

em que Asi é a área da secção do varão de ordem i e a_i é a menor das distâncias do eixo desse varão às faces expostas ao fogo, ou seja, a menor das distâncias ai', e a"i (Figura 24).

Figura 24. Elementos para determinação da distância a.

Para o cômputo dos parâmetros a e b pode ser tida em conta a eventual existência de revestimentos isolantes, desde que mantenham a sua eficiência durante a exposição ao fogo. Apresentam-se em seguida coeficientes que, multiplicando a espessura do revestimento, permitem reduzi-la a uma espessura equivalente de betão:

A espessura destes revestimentos não deve exceder 2,5 cm e, quando estiver em causa elevada resistência ao fogo, convém utilizar redes metálicas para melhorar a sua fixação. Em qualquer caso, o parâmetro a deverá também satisfazer as exigências relativas ao recobrimento das armaduras que constam do artigo 74.º deste Regulamento.

As tensões de compressão devem ser limitadas a fim de minorar o risco de destacamento do betão devido à acção do fogo. Para tal, a relação entre a largura b₀ da zona de compressão em causa e a tensão máxima de compressão nessa zona, σ_cmax, correspondente à combinação acidental de acções relativa à acção do fogo, sem considerar a tensão resultante dessa acção, deve satisfazer a condição:

σ_cmax ≤3 (b₀ - 8)

em que b₀ é expresso em cm e σ_cmax em MPa.

3. Vigas

Os quadros que se apresentam nesta secção referem-se a vigas expostas ao fogo por três faces, admitindo-se que a face superior está protegida pelo pavimento. Para vigas com todas as faces expostas ao fogo são apresentadas condições especiais.

As larguras b e b_w da secção das vigas consideradas nos quadros são as indicadas na Figura 25, e o valor a_st significa a distância do eixo dos varões extremos à face lateral da viga.

Figura 25. Dimensões de referência de vigas.

Para além das condições expressas nos quadros, quando se exija classe de resistência ao fogo superior a CRF 90, devem ser usados estribos de, pelo menos, 4 ramos, sempre que o valor de cálculo do esforço transverso actuante exceder V_Rd1, calculado de acordo com o artigo 47.º do presente Regulamento, b é a largura da alma (b_w para vigas em I) e d é a altura útil da viga.

Para as vigas em I devem ter-se ainda em conta as seguintes condições:

• em todos os casos há que respeitar a relação:

d₁ + 0,5 d₂ ≥ b_min

sendo b_min o valor mínimo de b indicado nos quadros;

• quando b > 1,4 b_w, o valor de a indicado nos quadros deve ser substituído por:

• quando b > 3,5 b_w, os quadros relativos a vigas já não devem ser utilizados, e o talão da viga deve ser considerado como tirante (ver secção 7 deste anexo);

• para secções em que b_w < b/2 deve ser disposta uma armadura de esforço transverso, constituída por estribos verticais, cuja percentagem, ρ_w, não seja inferior a 0,25, sendo:

em que A_sw é a área total da secção dos vários ramos de um estribo e s é o espaçamento dos estribos. A fim de evitar o destacamento do betão, a distância dos ramos exteriores destes estribos às faces da alma, contada a partir do eixo dos varões, não deve exceder 0,2 b_w.

3.1. Vigas simplesmente apoiadas

No Quadro 18 apresentam-se as regras a observar para garantir às vigas simplesmente apoiadas segurança perante a acção do fogo, para as diferentes classes de resistência CRF consideradas.

3.2. Vigas contínuas

Nos tramos das vigas contínuas sujeitas à acção do fogo pela parte inferior desenvolvem-se, devido a essa acção, momentos negativos quer nos vãos quer nos apoios.

Quadro 18. Vigas simplesmente apoiadas

Nota: No caso de armadura disposta numa só camada, deve considerar-se a_st ≥ a + 1,0, para valores de b inferiores a 20, 30, 40, 50, 60 e 70, respectivamente, para CRF 60, 90, 120, 180 e 240; nos restantes casos será a_st ≥ a.

Daqui resulta que, nos vãos, as tensões na armadura de momentos positivos diminuem, o que permite a esta armadura suportar temperaturas mais elevadas e, consequentemente, possibilita a utilização de recobrimentos menos espessos. Os valores de a estabelecidos no Quadro 19 evidenciam este facto, quando comparados com os que constam do Quadro 18.

No que diz respeito às armaduras de momentos negativos, apesar do aumento destes momentos anteriormente referido, os valores de cálculo dos momentos actuantes em situação de fogo (soma dos momentos devidos às cargas com os devidos à acção do fogo, afectados do coeficiente γ_f = 1,0) são, em geral, inferiores aos correspondentes valores de cálculo dos momentos actuantes considerados na verificação da segurança à temperatura ordinária, em que se adopta o coeficiente γ_f = 1,5; portanto, uma vez que a resistência destas armaduras não é afectada pelo pequeno aumento de temperatura que sofrem, não é necessário reforçar a sua secção. Deve, porém, evitar-se a ocorrência de tensões muito elevadas na zona comprimida de betão, visto que ela ficará submetida a elevadas temperaturas, com a consequente diminuição da resistência do betão nas suas camadas exteriores.

No entanto, dado que a zona da viga sujeita a momentos negativos aumenta, é necessário prolongar as armaduras dimensionadas para a temperatura ordinária, mediante as seguintes regras:

• deve estender-se a todo o vão pelo menos 20% da armadura existente nos apoios;

• deve prolongar-se de um comprimento igual a 0,15 do vão a armadura existente no apoio, considerando-se, para o efeito, o maior dos vãos adjacentes; este prolongamento deve ser contado a partir da extremidade da armadura considerada para a temperatura ordinária.

Por outro lado, no caso de vigas contínuas em que, junto aos apoios intermédios, podem ocorrer esforços de flexão e esforços transversos de valor elevado, para exposições ao fogo prolongadas, os valores de b devem satisfazer as seguintes condições:

A aplicação desta regra é particularmente importante, por exemplo, no caso de vigas contínuas de dois tramos em que se verifiquem simultaneamente as seguintes situações:

• liberdade de rotação nos apoios extremos da viga;

• existência de esforços transversos actuantes com valor de cálculo superior a V_Rd1;

• quando a capacidade resistente da viga for fundamentalmente condicionada pela existência de cargas concentradas, que determinem relações M_Sd / V_Sd compreendidas entre 2,5 e 3, sendo M_Sd e V_Sd, respectivamente, os valores de cálculo do momento flector e do esforço transverso actuantes, e d a altura útil da secção.

Como foi referido, o Quadro 19 tem em conta os efeitos da redistribuição de esforços devidos à elevação da temperatura. Consequentemente, as suas possíveis correcções, quando da utilização de armaduras pré-esforçadas ou armaduras sobredimensionadas à temperatura ordinária, devem ser feitas de acordo com as regras gerais indicadas no ponto 2 deste anexo, sem considerar qualquer efeito adicional da redistribuição de esforços.

Quadro 19. Vigas contínuas

Notas: São de aplicar a a_st, as condições indicadas na nota ao Quadro 18. Nas vigas em I, a largura mínima da alma, numa extensão igual a duas vezes a altura da viga, contada para um e outro lados dos apoios intermédios, não deve ser menor do que a correspondente ao valor mínimo de b.

3.3. Vigas com todas as faces expostas ao fogo

No caso de vigas com todas as faces expostas ao fogo, podem aplicar-se as regras e quadros anteriormente apresentados, desde que sejam observadas as seguintes disposições:

• a altura da viga não deve ser inferior ao valor de b_min correspondente à classe de resistência ao fogo em causa;

• a área da secção transversal da viga não deve ser inferior a 2 b²_min;

• os valores das distâncias a devem ser aplicados a todas as armaduras longitudinais, seja qual for a face a que se encontrem adjacentes;

• nas vigas em I aplicam-se ao banzo superior as mesmas regras indicadas para o banzo inferior.

4. Lajes

As lajes desempenham, em geral, além da função de suporte, a função de compartimentação, ao passo que só a primeira função é exigida às vigas.

No que se refere à função de suporte, ela é condicionada pela protecção das armaduras, que é naturalmente dependente do seu revestimento. A função de compartimentação, em especial no aspecto de isolamento térmico, está relacionada fundamentalmente com a espessura da laje e com a eventual presença de revestimentos isolantes, desde que estes mantenham a sua eficiência perante o aumento de temperatura a que ficam sujeitos.

Deste modo, os dados apresentados nas secções seguintes, relativos a lajes maciças, a lajes aligeiradas (vazadas, nervuradas, ou com blocos de cofragem incorporados) e a lajes fungiformes, referem-se a classes de resistência ao fogo, CRF, que envolvem os dois tipos de exigências indicados - de suporte e de compartimentação.

Note-se que os valores de a especificados nos quadros são análogos aos indicados para as vigas, embora menores nos casos em que é possível ter em conta os efeitos do funcionamento bidireccional das lajes.

Quadro 20. Lajes maciças

Notas: h é a espessura da laje acrescida das espessuras equivalentes, em betão, dos revestimentos de piso e de tecto (ver parte final da secção 2 do presente capítulo); l_x e l_y são os vãos da laje (l_y > l_x);

para 1,5 < l_y / l_x < 2,0, os valores de a podem ser interpolados linearmente; nas lajes contínuas armadas numa só direcção devem ser aplicadas as regras definidas para as vigas contínuas no que se refere às armaduras de momentos negativos.

4.1. Lajes maciças

No Quadro 20 apresentam-se as regras a observar para conferir às lajes maciças segurança em face da acção do fogo, no que se refere quer à função de suporte - parâmetro a - quer à função de compartimentação parâmetro h.

4.2. Lajes vazadas

As lajes vazadas podem ser tratadas como lajes maciças, desde que o valor da espessura da laje seja substituído pelo valor da relação A_c / m, em que A_c é a área de betão correspondente à largura m indicada na Figura 26.

Figura 26. Laje vazada

No caso da existência de vazios de grande largura, a espessura de betão acima e abaixo desses vazios não deve ser inferior a 5 cm.

4.3. Lajes nervuradas

Do ponto de vista da resistência ao fogo, as lajes nervuradas devem satisfazer as condições indicadas no Quadro 21, quando a distância entre nervuras não exceder 1,50 m e quando a rotura de uma nervura não envolver o colapso da laje. Se qualquer destas condições não se verificar, as nervuras devem ser tratadas como vigas e as lajetas como lajes maciças.

4.4. Lajes com blocos de cofragem incorporados

As lajes com blocos de cofragem incorporados devem ser tratadas como lajes nervuradas. No entanto, se na face inferior da laje for aplicado um revestimento adequado e se a distância entre nervuras (ou entre vigotas incorporadas) não exceder 0,60 m, estas lajes podem ser consideradas como lajes vazadas.

Consideram-se adequados os revestimentos de argamassa de cimento, cal e areia de espessura não inferior a 1,5 cm e os de argamassa de gesso de espessura não inferior a 1,0 cm.

4.5. Lajes fungiformes

As lajes fungiformes devem satisfazer as condições expressas nas secções anteriores excepto no que se refere à espessura da zona maciça sobre os apoios.

Com efeito, esta espessura que, de acordo com o artigo 93.º, não deve nunca ser inferior a 15 cm, deverá ser aumentada para 20 cm, no mínimo, no caso de pilares sem capitéis e desde que a classe de resistência ao fogo seja igual ou superior a CRF 60.

Quadro 21. Lajes nervuradas

Nota: h é a espessura da lajeta acrescida das espessuras equivalentes, em betão, dos revestimentos de piso e de tecto (ver parte final da secção 2 do presente capítulo).

5. Pilares

O comportamento dos pilares de betão armado face à acção do fogo é influenciado, de modo muito significativo, pelas condições de exposição, pela maior sensibilidade aos fenómenos de encurvadura e ainda pela ocorrência de deslocamentos transversais das extremidades dos pilares, devido à dilatação das vigas a que se encontram ligados, o que pode causar roturas por esforço transverso no caso de pilares muito rígidos.

O tratamento geral do problema é portanto naturalmente complexo, só sendo possível estabelecer regras simples desde que se delimite o seu campo de aplicação. Assim, as indicações contidas no Quadro 22 são apenas aplicáveis aos casos correntes de pilares de secção rectangular que satisfaçam as seguintes condições:

• a esbelteza deve ser limitada de modo que a relação l / b não exceda valores da ordem de 25, sendo l a altura do pilar e b a menor dimensão da sua secção recta;

• as extremidades dos pilares devem estar ligadas a vigas ou outros elementos que lhes confiram um certo grau de encastramento;

• o deslocamento relativo entre as extremidades do pilar, resultante da dilatação térmica das vigas, não deve ser significativo (o que pode ser conseguido por meio de uma adequada compartimentação corta-fogo ou por recurso a juntas de dilatação);

• os varões longitudinais devem ser suficientemente cintados.

Quadro 22. Pilares

Nota: O valor de b, no caso de pilares expostos por todos os lados, é o da menor dimensão da secção transversal; no caso de pilares expostos apenas por uma face, o valor de b é o da face exposta ao fogo.

6. Paredes

6. 1. Paredes sem funções de suporte de cargas

As paredes de que se trata nesta secção são paredes maciças de betão (armado ou não armado) destinadas, fundamentalmente, a funções de compartimentação, embora possam também servir como elementos de contraventamento.

As exigências de resistência ao fogo atribuídas a estas paredes reduzem-se às que são específicas daquelas funções (estanquidade às chamas e isolamento térmico) e são satisfeitas, essencialmente, condicionando a sua espessura. No Quadro 23 apresentam-se, em função da classe de resistência ao fogo, as espessuras mínimas requeridas.

Quadro 23. Paredes sem funções de suporte de cargas

6.2. Paredes com funções estruturais

As paredes com funções estruturais têm que assegurar, em todos os casos, estabilidade ao fogo e, frequentemente, também estanquidade às chamas e isolamento térmico correspondentes às funções de compartimentação.

As regras indicadas no Quadro 24 aplicam-se a paredes que obedeçam às seguintes condições:

• a razão entre a altura da parede e a sua espessura não seja superior a 25;

• a relação entre o momento flector e o esforço normal, em qualquer secção, não seja superior a 1/6 da espessura da parede.

Quadro 24. Paredes com funções estruturais

7. Tirantes

Para assegurar a resistência ao fogo dos elementos sujeitos predominantemente a esforços de tracção, as dimensões da secção transversal e o recobrimento das armaduras devem ser tais que respeitem as condições indicadas no Quadro 25, relativas a elementos expostos ao fogo por todas as faces.

Quadro 25. Tirantes

Nota: O valor de b corresponde a menor dimensão da secção transversal do tirante.

Quando haja que considerar a deformabilidade dos tirantes devido à elevação da temperatura, por os alongamentos resultantes poderem comprometer a capacidade resistente da estrutura, deve-se considerar a variação, com a temperatura, do módulo de elasticidade e do coeficiente de dilatação térmica do aço.

Anexo 3 Pré-esforços

1. Valor máximo do pré-esforço na origem

O valor máximo do pré-esforço na origem p_o’, traduzido pela correspondente tensão na armadura, σ_po’ não deve ser superior a 0,75 do valor característico da tensão de rotura, f_puk, nem exceder 0,85 do valor característico da tensão limite convencional de proporcionalidade a 0,1%, f_p0,1k, ou seja:

σ_po’ ≤ 0,75 f_puk

σ_po’ ≤ 0,85 f_p0,1k

2. Perdas instantâneas devidas a atritos ao longo das armaduras

Em elementos de betão pós-tensionados, as perdas de tensão por atrito ao longo das armaduras, Δσ_po,fr(x), quando da aplicação do pré-esforço, podem ser calculadas pela expressão:

Δσ_po,fr(x) = σ_po’(1 - e^{-µ(ß + kx)})

em que:

x distância da secção considerada à extremidade da armadura em que é aplicado o pré-esforço; no caso de ser aplicado em ambas as extremidades, a distância x será referida à extremidade que determina o maior valor de pré-esforço na secção;

σ_po’ tensão de tracção (positiva) correspondente ao pré-esforço na origem, Po^,;

µ coeficiente de atrito entre a armadura de pré-esforço e a conduta;

ß soma dos valores absolutos (em radianos) dos ângulos de desvio do traçado da armadura de pré-esforço, ao longo da distância x;

k desvio angular parasita por unidade de comprimento.

Os valores de µ e de k dependem basicamente das características das superfícies em contacto e das condições em que se encontram (lubrificadas, por exemplo) e devem, portanto, para cada tipo de armadura e de conduta, ser objecto de determinações experimentais.

Em elementos de betão pretensionados não há, em geral, que considerar perdas por atrito. Nos casos, porém, em que o traçado da armadura entre os dispositivos de aplicação de forças não seja livre, mas vinculado de qualquer forma, haverá que ter tal facto em consideração, determinando experimentalmente as perdas de tensão.

No caso de não se dispor de dados experimentais de confiança para a fixação dos valores de k e µ, poderão adoptar-se para k o valor de 0,01 por metro e para µ os valores seguintes:

Estes valores de µ pressupõem que não são utilizados lubrificantes e que, no caso de cabos, todos os seus elementos são traccionados simultaneamente; o emprego de lubrificantes permitiria considerar valores menores, enquanto que deverão ser adoptados valores mais elevados se a aplicação de tensão aos elementos do cabo não for simultânea. Os valores de k são dependentes dos deslindamentos parasitas das bainhas e estão portanto relacionados com a rigidez das bainhas e a perfeição do seu posicionamento.

Note-se, finalmente, que a expressão apresentada em 2.1 pode, nos casos em que µ(ß+kx)<0,20, ser substituída por:

Δσ_po,fr(x) = σ_po’ [µ(ß+kx)]

3. Perdas instantâneas devidas à deformação do betão

Em elementos de betão pretensionados, as perdas de tensão devidas à deformação instantânea do betão, Δσ_po,e (x), podem ser calculadas pela expressão:

em que:

E_p módulo de elasticidade da armadura de pré-esforço;

E_c,j módulo de elasticidade do betão com a idade que tem quando lhe são aplicadas as acções (pré-esforço e outras acções permanentes);

σ_c (x) tensão de compressão (negativa) no betão, na secção x, calculada ao nível do centro mecânico da armadura de pré-esforço, resultante do pré-esforço aplicado e de outras acções permanentes actuantes.

Em elementos de betão pós-tensionados, haverá que considerar perdas deste tipo para atender aos efeitos da aplicação do pré-esforço em cada armadura sobre os pré-esforços das armaduras vizinhas, já tensionadas anteriormente.

De uma forma simplificada e nos casos em que as armaduras sejam iguais e se situem relativamente próximas umas das outras, poder-se-ão estimar as perdas referidas no artigo, assimilando-as a uma perda média, afectando cada uma das armaduras, dada por:

sendo n o número de armaduras e compreendendo σ_c (x) a totalidade do pré-esforço.

4. Perdas instantâneas nos dispositivos de amarração

As perdas de tensão devidas ao escorregamento da armadura no dispositivo de amarração, e à deformação ou deslocamento deste, devem ser convenientemente consideradas com base em resultados experimentais relativos ao sistema de pré-esforço em causa.

No caso de elementos pretensionados, as perdas deste tipo a considerar são as resultantes do deslizamento eventual da armadura em relação à sua amarração na mesa de fabrico.

Note-se que estas perdas de tensão, no caso de elementos pós-tensionados, são máximas na extremidade da armadura e decrescem, devido ao atrito, para o interior do elemento, podendo mesmo anular-se a partir de uma certa distância da extremidade.

5. Outras perdas instantâneas de pré-esforço

Além das perdas referidas nos artigos anteriores, deverá ainda considerar-se a possibilidade de ocorrência de outras perdas instantâneas resultantes do processo particular de execução.

Em especial, no caso de elementos pretensionados, devem considerar-se como perdas instantâneas a perda de tensão devida a relaxação das armaduras, desde o seu traccionamento até à sua libertação, efectuada após a presa do betão já processada quando se efectua a referida libertação.

6. Pré-esforço inicial

A tensão na armadura de pré-esforço na secção x, devida ao pré-esforço inicial σ_po (x), obtém-se da tensão na origem, σ_po, subtraindo-lhe o somatório das perdas instantâneas, ΣΔσ_po,i (x), referidas nos (2) a (5). Será portanto:

σ_po (x) = σ_po’ - ΣΔ_σpo,i (x)

7. Perdas diferidas resultantes da retracção e fluência do betão e da relaxação das armaduras

As perdas de tensão devidas à retracção e fluência do betão e à relaxação das armaduras, Δσ_pt,s+c+r (x), devem ser determinadas tendo em conta a evolução destes fenómenos no tempo e considerando de modo adequado a sua interacção.

Em geral, e quando as armaduras de pré-esforço estejam tão próximas que possam ser assimiladas a uma única armadura, as perdas referidas podem ser determinadas de modo suficientemente aproximado pela expressão seguinte:

em que

t₀ idade do betão à data em que foi aplicado o pré-esforço;

t idade do betão à data em que se pretende determinar as perdas de pré-esforço;

ε_cs(t, t₀) extensão devida à retracção livre do betão entre as idades t₀ e t (sinal negativo para encurtamento);

E_p módulo de elasticidade da armadura de pré-esforço;

α coeficiente de homogeneização aço-betão, considerando os valores do módulo de elasticidade do betão E_c28 indicados no artigo 30.º;

φ_c (t, t₀) coeficiente de fluência na idade t, correspondente à aplicação da tensão na idade t₀;

σ_c,g (x), σ_c,po (x) tensões no betão na secção x, calculadas ao nível da armadura de pré-esforço, devidas às acções permanentes (com exclusão do pré-esforço) e ao pré-esforço inicial, respectivamente (sinal negativo para compressão);

σ_po (x) tensão na armadura de pré-esforço, na secção x, devida ao pré-esforço inicial (sinal positivo);

Δσ_p,t-to,r (x) perda de tensão na armadura de pré-esforço, na secção x, devida à relaxação entre t₀ e t, calculada para uma tensão inicial dada por:

σ_p (x) = σ_po+g(x) - 0,3 Δσ_pt,s+c+r (x)

sendo σ_po+g a tensão na armadura devida ao pré-esforço inicial e às outras acções permanentes actuantes a partir da idade t₀.

A determinação da fluência e da retracção do betão deve ser feita de acordo com o exposto no artigo 31.º; no que se refere a relaxação do aço, a sua quantificação deve ser efectuada de acordo com o artigo 41.º

No presente artigo, porém, trata-se de quantificar as perdas de pré-esforço devidas à acção dos referidos factores, intervindo simultaneamente e, portanto, com efeitos interdependentes. A resolução do problema é em si bastante complexa mas, atendendo a que a quantificação precisa dos múltiplos parâmetros que influenciam o fenómeno é, em geral, muito difícil, nas situações correntes são aceitáveis soluções aproximadas do problema tais como a indicada no artigo.

Refira-se também que, frequentemente, além do pré-esforço inicial, interessa apenas conhecer o pré-esforço final, para o que basta calcular as perdas diferidas a tempo infinito. Para este efeito, com aproximação aceitável, pode utilizar-se a seguinte expressão:

em que:

Δσ_p∞,s+c (x) = - ε_cs (t_∞, t₀)E_p - αφ_c (t_∞, t₀) [σ_c,g (x) + σ_c,p∞ (x)]

8. Pré-esforço final

A tensão na armadura de pré-esforço, na secção x, devida ao pré-esforço final σ_p∞ (x), obtém-se da tensão devida ao pré-esforço inicial σ_po (x), subtraindo-lhe as perdas diferidas a tempo infinito, calculadas de acordo com o (7). Será portanto:

Δ_p∞ (x) = σ_po (x) - Δσ_p∞,s+c+r (x)

9. Transmissão do pré-esforço ao betão

As tensões induzidas no betão pelas armaduras de pré-esforço só poderão considerar-se linearmente distribuídas na secção transversal da peça a uma distância da extremidade dessas armaduras (distância de regularização), determinada com base no especificado nos números seguintes.

No caso de elementos pós-tensionados, a referida distância de regularização de tensões pode ser determinada, admitindo que as forças de pré-esforço se difundem, a partir do órgão de amarração, no interior de um ângulo de abertura ß, tal que tgß=2/3 (Figura 27). Quando tal difusão, partindo da alma, atinja o plano médio de um banzo, pode admitir-se que a difusão ao longo deste se faz também de forma idêntica.

Figlura 27. Regularização de tensões em elementos pós-tensionados.

No caso de elementos pré-tensionados, a distância de regularização, l_p, deve ser obtida pela expressão:

em que:

l_bp comprimento de amarração da armadura de pré-esforço;

a distância entre o baricentro da armadura de pré-esforço e a fibra extrema mais afastada.

[ Art. 1 a 69 ] [ Art. 70 a 139 ] [ Art. 140 a 152 ]

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