O Desafio
O cliente recrutou a Lucideon para desenvolver uma série de testes para determinar a resistência de paredes construídas com vigas de ligação e para comparar estas com paredes construídas usando postes de vento.
O que nós entregamos
Inicialmente foram testadas quatro paredes contendo vigas de ligação, cada uma com 8m de comprimento e 5m de altura. As paredes foram construídas dentro de uma estrutura de aço e os varões de reforço foram encaixados em cunhas simples fixadas nas colunas em cada extremidade. Duas outras paredes contendo postes de vento na linha central da parede foram testadas para fins de comparação.
Os resultados iniciais foram muito encorajadores, mas os desenhos foram deliberadamente conservadores, na medida em que foram usadas fixações extras e algumas armaduras de junção de leito. Uma segunda fase semelhante foi levada a cabo onde estas medidas conservadoras não foram tomadas. Os resultados foram igualmente encorajadores, com uma ligeira melhoria no caso das vigas de ligação. Não houve evidência de fissuras devido à retracção.
A abordagem do desenho dos sub-painéis entre as vigas de ligação é simples e segue os princípios da EN 1996-1-1 e PD 6697. No entanto, o projeto das vigas de ligação ao BS 5628-2 provou ser mais difícil, e a verificação contra uma súbita falha de compressão, que é incorporada no BS 5628-2, controlou o projeto e levou a limitações de vão. Não houve sinais de falha súbita de compressão em nenhum dos testes, e consequentemente uma série de testes em paredes de baixa altura foi realizada, para determinar alguns momentos de flexão limitantes que poderiam ser usados para o projeto. Dos quatro testes realizados, o resultado mais baixo foi utilizado para definir um momento máximo de flexão final, para uso no projeto e, portanto, não foi necessária uma verificação de serviço.
A especificação dos materiais, projeto e execução foram reunidos em um Guia de Projeto, que foi publicado pela Lucideon em 2009 (então Ceram).
Aplicação inicial
A primeira aplicação significativa do sistema de vigas de ligação foi num grande centro de dados construído no Sudeste de Inglaterra, foi uma utilização ideal para o sistema de vigas de ligação, uma vez que apresentava longas e descomplicadas passagens de paredes altas, carregadas por uma carga lateral moderadamente elevada. O centro foi construído como um robusto “bunker” de dois andares de aço e concreto construído inteiramente dentro de um grande edifício com estrutura de aço. O interior foi dividido em salas menores, com a exigência de que um incêndio ou explosão em qualquer sala não se espalhasse pelas áreas adjacentes.
A solução adotada para a construção das paredes foi utilizar longos percursos de 140 paredes de blocos espessos, com uma carga lateral de projeto de 0,5 kN/m2. Estas paredes tinham tipicamente 6m de altura, e o desenho original apresentava reforços de junção de leito em cada camada mais 200 postes de vento de secção oca de 200 x 200 no centro máximo de 4,5m. A quantidade total de cofragem utilizada foi de 11.000m2.
A introdução de vigas de ligação aumentou substancialmente o vão permitido das paredes, eliminando muitas colunas de vento provisórias, embora algumas colunas de vento ainda fossem necessárias adjacentes às portas e em vãos não habituais. O empreiteiro de alvenaria relatou que o uso do sistema de vigas de ligação conseguiu uma economia de custos de aproximadamente 15% em relação a um sistema tradicional de colunas de vento.
Embora as vigas de ligação permitissem um espaçamento muito maior das colunas de vento, não foi possível omiti-las completamente. O passo seguinte foi investigar uma versão vertical da viga de ligação.
Testes de Coluna
Testes de Coluna foram realizados em blocos ocos essencialmente reforçados localmente. Em cada caso, foram utilizadas duas barras de aço verticais num único bloco oco.
O sistema completo agora consiste em vigas e colunas, hastes de transferência de cisalhamento, cunhos para fixar barras de reforço às colunas do edifício, e às barras verticais nas colunas. Todos os detalhes, juntamente com os momentos limite a serem utilizados tanto para vigas como para colunas foram incluídos num guia de desenho revisto.
Aplicação no Aquatics Centre 2012
O sistema completo foi utilizado pela primeira vez no Aquatics Centre Londres 2012. Os projetos de paredes foram complicados por vários fatores:
- o nível inferior é um espaço cavernoso e a maioria das paredes tinham 6-7m de altura
- os projetistas especificaram uma carga de projeto lateral de 0.5 kN/m2, com cargas mais elevadas ao nível da balaustrada ao longo dos corredores de fuga
- muitas das paredes não tinham altura total e, portanto, não tinham nenhuma restrição à cabeça
- havia grandes quantidades de grandes serviços distribuídos a nível elevado nos espaços, criando muitas penetrações através das paredes a altura total.
Ao projectar a alvenaria do Aquatics Centre, a força acrescentada pela introdução de vigas de ligação permitiu que as paredes fossem capazes de ultrapassar significativamente o espaçamento recomendado para as juntas de movimento. A fim de evitar esta limitação, foi necessário introduzir um reforço das juntas de leito.
Valor para o Cliente
A subdivisão de grandes paredes de alvenaria sujeitas a elevadas cargas laterais pode ser conseguida sem o uso extensivo de postes de vento. A combinação do desenho dos subpilares utilizando o Code Guidance e uma abordagem de “desenho por teste” para as vigas e pilares de ligação permitiu o desenvolvimento de uma abordagem de desenho de limite final, sem a necessidade de verificações de operacionalidade. Ao longo do programa de teste foram feitas melhorias progressivas nos componentes do sistema.
O sistema foi utilizado com muito sucesso no complexo projeto do Aquatics Centre 2012. O empreiteiro de alvenaria informou que as paredes dos blocos foram erguidas mais rápido e barato do que utilizando sistemas tradicionais comparáveis. Este projecto demonstrou o valor do sistema para aplicações com paredes longas ou altas com cargas laterais significativas. Uma investigação mais aprofundada levou a uma melhor orientação sobre o fornecimento de efeitos de retracção.