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Proposição de Requisitos, Critérios e Métodos de Avaliação de Desempenho de Espaçadores Utilizados em Estrutura de Concreto Armado

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14
Proposição de
Requisitos, Critérios e
Métodos de Avaliação
de Desempenho de
Espaçadores Utilizados em
Estrutura de
Concreto Armado
Denise Carpena Coitinho Dal Molin
João Ricardo Masuero
Maria Fernanda Fávero Menna Barreto
Ana Paula Maran
1. Introdução
O tema avaliação de desempenho de materiais, componentes e sistemas
não é assunto inédito no Brasil, visto que, desde início da década de 80, esse
tópico vem sendo tratado de forma sistemática por alguns grupos no país
(MITIDIERI FILHO et al., 2002). Entretanto, por vezes, tal abordagem se
limitou a pesquisas isoladas, executadas por equipes altamente especializadas.
Apesar de haver um certo atraso, comparado ao cenário internacional,
constata-se que hoje o conceito de desempenho está disseminado no
Brasil (MITIDIERI FILHO et al., 2002), difundido graças aos diversos
trabalhos realizados no âmbito acadêmico, que culminaram na primeira
norma brasileira de desempenho aplicada a edifícios habitacionais de até 5
pavimentos, a NBR 15575 (ABNT, 2013).
Em 2013, essa mesma norma, que estava suspensa, teve sua abran-
gência ampliada ao englobar todas as edificações habitacionais, reacendendo
http://dx.doi.org/10.26626/978-85-5953-029-2.2017C0014.p.371-398
Avaliação de Desempenho de Tecnologias Construtivas Inovadoras:
Conforto Ambiental, Durabilidade e Pós-Ocupação
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assim as discussões acerca da abordagem de desempenho, agora com força de
norma que deve ser atendida.
O conceito de desempenho, segundo Spekkink (2005), é aplicável
a diferentes níveis de decomposição e agregação de uma construção: à
construção em sua forma integral, bem como a seus elementos, componentes
e materiais. Para garantir um desempenho adequado às construções, é
imprescindível que se assegure, principalmente, um desempenho apropriado
de seus materiais constituintes. Um desempenho insatisfatório dos materiais
componentes é o suficiente para comprometer todo um sistema.
O fracasso na obtenção do cobrimento é, provavelmente, o maior fator
influente na corrosão prematura de armaduras (MARSH, 2003), que, por
sua vez, é a principal forma de deterioração de estruturas de concreto armado
(CLARK et al., 2007). Contudo, a obtenção do cobrimento geralmente
não é percebida pelos engenheiros como um problema, logo não lhe é dada
prioridade (CLARK et al., 2007). Pesquisas indicam que o cobrimento
mínimo projetado não tem sido alcançado em sua totalidade nas obras atuais
(CLARK et al., 2007; MENNA BARRETO, 2014; MARAN, 2015).
Um dos maiores problemas relacionado à execução de estruturas de
concreto armado é a incapacidade de posicionar a barra de aço com o correto
cobrimento de concreto, afetando diretamente o comportamento mecânico
e a durabilidade da estrutura (SHAW, 2007), fato que exige ações corretivas
envolvendo reparos caros (MERRETZ, 2010).
A correta execução do cobrimento, com concreto de qualidade,
adequadamente curado e compactado, reduz significativamente a quantidade
de recursos anualmente gastos, em nível mundial, na manutenção e
recuperação de estruturas em concreto armado (MARSH, 2003).
Muitos dos problemas que acarretam um cobrimento insuficiente
estão relacionados a falhas no projeto, ao detalhamento ou ao fornecimento
de materiais e provavelmente apenas podem ser resolvidos quando abordados
em sua origem (MARSH, 2003).
Desta forma, essa questão está diretamente relacionada aos espaçadores,
pois eles são responsáveis pelo correto posicionamento do aço, proporcionando
assim uma adequada proteção a esse elemento (VAQUERO, 2007).
Espaçadores são essenciais na execução de estruturas de concreto
armado e protendido. Por esse motivo, a NBR 14931 (ABNT, 2004)
Proposição de Requisitos, Critérios e Métodos de Avaliação de Desempenho... Cap. 14
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recomenda seu uso. Tais dispositivos são amplamente utilizados em grandes
quantidades nas construções que adotam essa solução estrutural, que
compreende a maioria no país.
Entretanto, a produção e utilização inadequada dos espaçadores têm
sido uma das principais causas do mau posicionamento das armaduras
[BS 7973-1 (BSI, 2001)]. A inexistência de uma norma brasileira que
regulamente a produção e o uso dos espaçadores e, consequentemente, a
falta de certificação de qualidade pelo órgão responsável pela fiscalização de
produtos contribuem para o agravamento dessa situação.
Este capítulo busca contribuir com o avanço na abordagem de
desempenho no Brasil e também com o tema durabilidade das estruturas de
concreto armado, com foco na correta obtenção da espessura de cobrimento,
por meio da proposição de métodos de avaliação de desempenho de
espaçadores, bem como de requisitos e critérios para esses dispositivos.
Alguns modelos e marcas disponíveis no mercado brasileiro foram avaliados
utilizando os requisitos, critérios e métodos aqui propostos.
2. Metodologia
Para avaliação do desempenho de espaçadores plásticos, foram
propostos requisitos, critérios e métodos de avaliação. Tais itens estão
organizados segundo os requisitos dos espaçadores, apontados pelas pela
Norma Britânica BS 7973-1 (BSI, 2001): dimensões, identificação, fixação,
estabilidade, capacidade de carga e aplicação.
2.1. Requisitos e Critérios de Desempenho
2.1.1. Dimensionais
Os requisitos e critérios dimensionais foram estabelecidos com base na
Norma Europeia (CEB, 1990) e Norma Britânica BS 7973-1 (BSI, 2001):
a) proporcionar um único valor de cobrimento (CEB, 1990) ou no máximo
dois cobrimentos em um mesmo espaçador, desde que eles estejam
claramente identificados no produto [BS 7973-1 (BSI, 2001)]. Assim,
evitam-se erros em sua aplicação, visto que a inversão na colocação
do espaçador poderia gerar diferença de cobrimento não facilmente
perceptível, conforme exemplificado na Figura 1;
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Conforto Ambiental, Durabilidade e Pós-Ocupação
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AB
Figura 1. Exemplo de um espaçador com duas possíveis posições de aplicação
(VAQUERO, 2007).
b) garantir o cobrimento nominal. Para isso, deve-se saber com precisão a
medida do cobrimento especifi cado pelo fabricante no momento de sua
utilização, com uma tolerância de ± 1 mm para cobrimentos de até 75
mm e ± 2 mm para cobrimentos maiores [CEB, 1990 e BS 7973-1 (BSI,
2001)]. O espaçador deve possuir essa dimensão, que compreende a base
de apoio até o posicionamento fi nal do aço no produto.
2.1.2. Iden cação
O espaçador deve ser de fácil identificação, mesmo quando misturado
com outros de dimensões diferentes. Ou seja, a dimensão do cobrimento
nominal deve estar indicada no próprio produto [BS 7973-1 (BSI, 2001)],
conforme mostrado na Figura 2a.
ab
Figura 2. Identificação: a) dimensão do cobrimento no produto; b) cores distintas
entre espaçadores.
Proposição de Requisitos, Critérios e Métodos de Avaliação de Desempenho... Cap. 14
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Embora nenhuma norma exija outra distinção além da identificação
do cobrimento expressa no espaçador, quando se tratar de um mesmo
modelo, porém indicado para cobrimentos diferentes, esses produtos devem
possuir cores distintas, como indicado na Figura 2b. Dessa forma, evita-
se que, durante uma concretagem com diversas espessuras de cobrimento,
o espaçador especificado se confunda com outros semelhantes, situação
ilustrada na Figura 3. O mesmo vale para espaçadores que proporcionam
dois cobrimentos diferentes em um único produto. Nesse caso, tal dispositivo
deverá possuir cores distintas para cada cobrimento proporcionado, de modo
a ser possível a identificação do cobrimento utilizado inclusive à distância.
ab c
Figura 3. a) Espaçador do mesmo fabricante, do mesmo tipo, e do mesmo
modelo, porém com cobrimentos diferentes: b) espaçador para cobrimento de 25
mm; c) espaçador para cobrimento de 20 mm.
Além disso, o fabricante deve estar identificado no produto, seja pelo
nome, seja pela logomarca ou pela CNPJ, para fins de rastreabilidade.
2.1.3. Fixação e Aplicação
A presença de um item de fixação integrado ao produto é essencial
para permitir o acoplamento do espaçador às armaduras, evitando que ele
se solte do conjunto, perdendo sua função, conforme mostrado na Figura 4.
Tal item não pode ficar a cargo dos responsáveis pela montagem da armação,
devido ao risco de não ser executado.
O item de fixação, quando presente no espaçador, deve ser capaz de
prender-se na armadura e resistir ao deslocamento vertical imposto por uma
barra de aço com uma carga de 5N ± 0,1N [CEB, 1990 e BS 7973-1 (BSI,
2001)], conforme Figura 5, no sentido longitudinal da barra, de modo a não
permitir que o conjunto se movimente/deslize no espaçador ou vice-versa.
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ab
Figura 4. Espaçadores que se soltaram da armadura, não desempenhando mais
a sua função.
Espaçador com
item de xação
Total da carga 5N
(incluindo a barra)
Figura 5. Representação esquemática do ensaio de fixação do espaçador [CEB,
1990 e BS 7973-1 (BSI, 2001)].
Ademais, o item de fixação do espaçador deve proporcionar fácil
aplicação às barras de aço. Deste modo, não há necessidade de mão de obra
qualificada para seu encaixe. Para tanto, não devem requerer mais de 150N
Proposição de Requisitos, Critérios e Métodos de Avaliação de Desempenho... Cap. 14
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(força aplicável por qualquer adulto) para sua colocação no maior diâmetro
de barra informado pelo fabricante [CEB, 1990 e BS 7973-1 (BSI, 2001)].
2.1.4. Estabilidade
O espaçador deve possuir uma estabilidade mínima, de modo que,
quando solicitado durante uma concretagem, continue desempenhando seu
papel, evitando-se assim problemas, como o tombamento, exemplificado na
Figura 6.
Figura 6. Espaçador tombado durante um concretagem.
A estabilidade é garantida pela existência de um item de fixação e
por dimensões mínimas. De acordo com o Comitê Euro-Internacional do
Concreto (CEB, 1990) e a Norma Britânica BS 7973-1 (BSI, 2001), nos
espaçadores com fixador integrado, excetuando-se os circulares, a estabilidade
é assegurada por um raio de rotação mínimo de 5 mm do cobrimento
proporcionado, medido na superfície de apoio, para o tombamento do
espaçador. Espaçadores circulares não requerem um raio mínimo de rotação
perpendicular à barra, a estabilidade é fornecida pela largura do apoio
central paralelo à barra, que deve ser maior do que a metade do cobrimento
fornecido, conforme Figura 7.
Avaliação de Desempenho de Tecnologias Construtivas Inovadoras:
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Pelo menos
C + 5
Pelo menos
C + 5
Pelo menos C/2
Pelo menos
C + 5
C
C
5
C
C
5
5
ab
c d
Figura 7. Requisitos geométricos de estabilidade de espaçadores com fixadores
integrados [CEB, 1990 e BS 7973-1 (BSI, 2001): a) raio de rotação paralelo
à barra de aço; b) raio de rotação paralelo à barra de aço; c) raio de rotação
perpendicular à barra de aço; d) largura do apoio central de espaçadores
circulares.
2.1.5. Capacidade de Carga
O espaçador deve permanecer íntegro durante o processo de concre-
tagem, resistindo ao carregamento imposto - como o peso da armadura, as
Proposição de Requisitos, Critérios e Métodos de Avaliação de Desempenho... Cap. 14
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operações de montagem e concretagem, o peso de operários e máquinas,
entre outros - sob uma carga mínima estimada de 3,0 kN – máxima força
sugerida pelo Comitê Euro-Internacional do Concreto (CEB, 1990) e pela
Norma Britânica BS 7973-1 (BSI, 2001) – para espaçadores com grandes
solicitações, como os utilizados em lajes e fundo de vigas (cadeirinhas e
multiapoio), e uma carga mínima de 0,25kN (força leve sugerida pelo
Comitê Euro-Internacional do Concreto (CEB, 1990) e pela Norma
Britânica BS 7973-1 (BSI, 2001) para espaçadores utilizados nas laterais
dos elementos, como os circulares. Tais forças devem ser resistidas sob uma
deformação linear máxima permanente no sentido do cobrimento de 1 mm
[CEB, 1990 e BS 7973-1 (BSI, 2001)], evitando situações como a retradada
pela Figura 8.
Figura 8. Deformação do espaçador diante da carga em serviço.
2.2. Métodos de Avaliação de Desempenho
Após estabelecidos os requisitos e critérios de desempenho, são
propostos métodos para sua verificação e avaliação.
2.2.1. Dos Requisitos Dimensionais
Apesar das normas estrangeiras não se manifestarem a respeito
do modo de avaliação dos requisitos e critérios dimensionais, foram
desenvolvidos os métodos a seguir:
Avaliação de Desempenho de Tecnologias Construtivas Inovadoras:
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a) o método de avaliação do desempenho do requisito “Proporcionar um
único valor de cobrimento ou no máximo dois claramente identificados”
consiste em uma inspeção visual e na análise de projeto do produto. O
desempenho é considerado satisfatório quando o espaçador proporcionar
apenas um cobrimento ou, no caso de dois cobrimentos em um mesmo
espaçador, os valores devem estar claramente identificados no produto;
b) o método de avaliação do desempenho do requisito “Garantir o cobrimento
nominal” consiste em uma inspeção dimensional por meio da aplicação de
uma barra de aço ao espaçador, que em seguida é medida, com o auxílio
de um paquímetro digital com precisão de 0,02 mm, a distância (C)
entre a base de apoio e o fundo da barra de aço, conforme a Figura 9,
imediatamente antes e depois do espaçador. O desempenho é considerado
satisfatório quando o cobrimento proporcionado pelo produto for igual
ao especificado pelo fabricante com uma tolerância de ± 1 mm para
cobrimentos de até 75 mm e ± 2 mm para recobrimentos maiores.
ab
C
C
Figura 9. Método de avaliação do desempenho físico: a) em espaçadores tipo
cadeirinha; b) em espaçadores circulares.
2.2.2. Do Requisito Idencação
O método de avaliação do desempenho desse requisito consiste
em uma inspeção técnica do produto. Caso ele possua a informação de
cobrimento nominal, cor diferenciada para espaçadores de mesmo modelo,
cores distintas para cada cobrimento diferente proporcionado em um mesmo
espaçador e identificação do fabricante, ele é considerado satisfatório, caso
contrário é considerado insatisfatório.
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2.2.3. Do Requisito Fixação e Aplicação
O método de avaliação do desempenho do requisito de fixação consiste
em uma inspeção técnica e análise do projeto do produto, de forma que o
espaçador deve apresentar um item de fixação integrado a ele. Se o produto
não possuir algum tipo de fixação integrado, automaticamente é considerado
insatisfatório.
Entretanto, se o produto apresentar o item de fixação, este deve ser
capaz de fixar-se na armadura e resistir ao deslocamento vertical imposto
por uma barra de aço com uma carga de 5N ± 0,1N [CEB, 1990 e BS 7973-
1 (BSI, 2001)], conforme Figura 5. O método de avaliação tem como
base o ensaio proposto pelo CEB (1990) e a Norma Britânica BS 7973-1
(BSI, 2001), e a armadura utilizada para o ensaio possui o menor diâmetro
especificado pelo fabricante como adequado em relação aos espaçadores. Caso
não seja informado o menor diâmetro aplicável, o ensaio será executado com
uma barra de 5 mm de diâmetro. Será considerado satisfatório o espaçador
que impedir o deslizamento da barra aplicada. Em caso de deslizamento,
o espaçador será considerado insatisfatório. Esse parâmetro não contempla
tolerâncias.
ab
Figura 10. Ensaio de aplicação do espaçador à barra de aço: a) em espaçadores
circulares; b) em espaçadores cadeirinha.
Avaliação de Desempenho de Tecnologias Construtivas Inovadoras:
Conforto Ambiental, Durabilidade e Pós-Ocupação
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Além de ter um item de fixação, que deve impedir o deslocamento da
armadura, o espaçador também tem que ser facilmente aplicável às barras
de aço. O método de avaliação do desempenho desse requisito consiste em
ensaio laboratorial, no qual se apoia o espaçador sobre o maior diâmetro de
barra recomendado pelo fabricante. Em seguida, o conjunto é inserido em
uma prensa, conforme Figura 10, e a carga é aplicada até o encaixe total do
espaçador à barra de aço. O produto é considerado satisfatório quando não
exigir mais de 0,15kN de força para sua completa aplicação.
Apesar do CEB (1990) e a Norma Britânica BS 7973-1 (BSI, 2001)
não indicarem um procedimento específico para análise desse requisito, o
ensaio proposto foi concebido a fim de se ter um método de avaliação para
esse item. Desta forma, desenvolveu-se o dispositivo especificado na Figura
11, no qual é possível a troca de diferentes barras de aço para execução do
ensaio.
120 mm
10 mm
120 mm
Ø 8 mm
Ø 20 mm
50 mm
50 mm
Figura 11. Dispositivos desenvolvidos para avaliação de desempenho do
requisito fixação.
2.2.4. Do Requisito Estabilidade
O método de avaliação desse requisito de desempenho consiste na
medição das dimensões do espaçador, utilizando-se um paquímetro digital
com precisão de 0,02 mm, exemplificado na Figura 12, levando em conta as
Proposição de Requisitos, Critérios e Métodos de Avaliação de Desempenho... Cap. 14
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especificações do Comitê Euro-Internacional do Concreto (CEB, 1990) e da
Norma Britânica BS 7973-1 (BSI, 2001).
ab c
Figura 12. Medição das dimensões dos espaçadores tipo cadeirinha: a) medida
paralela ao posicionamento da barra; b) medida perpendicular ao posicionamento
da barra; c) medida do centro de apoio do espaçador circular.
Em espaçadores com item de fixação integrado, excetuando-se os
circulares, a estabilidade é garantida quando assegurado um raio de rotação
mínimo de 5 mm maior do que o cobrimento fornecido pelo produto, para
tombamento sobre a superfície de apoio. Esse raio de rotação deve existir nas
dimensões do espaçador paralelas e perpendiculares à armadura ao qual é
aplicado, conforme Figura 7 (a, b, c).
Espaçadores circulares não necessitam de raio mínimo de rotação,
pois sua estabilidade é fornecida pela largura do apoio central, que deve ser
maior do que metade do cobrimento fornecido, conforme exemplificado na
Figura 7d.
O desempenho é considerado satisfatório quando as medidas
atenderem aos valores especificados. Espaçadores que não possuírem item de
fixação ou não atenderem aos parâmetros e critérios de desempenho descritos
serão considerados insatisfatórios.
2.2.5. Do Requisito Capacidade de Carga
A avaliação do requisito capacidade de carga é uma adaptação do
método proposto pelo CEB (1990) e Norma Britânica BS 7973-1 (BSI,
2001), que consiste em um ensaio laboratorial.
Para possibilitar a realização do ensaio, foi desenvolvido um
dispositivo, apresentado na Figura 11, no qual se aplica um espaçador na
barra de aço de 8 mm do dispositivo, como mostra a Figura 13. Em seguida,
insere-se o conjunto (dispositivo + espaçador) em uma prensa e aplica-se
força até a capacidade de carga requerida do espaçador, conforme Tabela 1.
Avaliação de Desempenho de Tecnologias Construtivas Inovadoras:
Conforto Ambiental, Durabilidade e Pós-Ocupação
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ab
Figura 13. Ensaio de capacidade de carga: a) em espaçadores circulares; b) em
espaçadores cadeirinha.
Tabela 1. Parâmetros para o valor da carga máxima aplicada no ensaio do
método de avaliação do requisito capacidade de carga.
Espaçador Solicitação Capacidade de carga
Cadeirinha e Multiapoio Pesada 3,0 kN
Circular Leve 0,25 kN
Fonte: CEB, 1990 e BS 7973-1 (BSI, 2001).
Ao atingir a capacidade de carga ou o rompimento do espaçador,
retira-se o conjunto da prensa e verifica-se a deformação linear permanente
no sentido do cobrimento, o qual não pode ser superior a 1 mm.
Caso um espaçador possibilitar dois cobrimentos diferentes, ele
deverá ser testado na posição mais desfavorável, ou seja, avaliado no maior
cobrimento proporcionado. Atendendo aos critérios de desempenho
estabelecidos, os espaçadores serão considerados satisfatórios, caso contrário,
serão considerados insatisfatórios.
Embora o CEB (1990) e a Norma Britânica BS 7973-1 (BSI, 2001)
possuam um método diferente para essa avaliação (Figura 14), o ensaio
proposto acima foi concebido com a finalidade de se obter gráficos gerados
com base no comportamento do material prensado, no que diz respeito à
força e à deformação desse elemento.
Proposição de Requisitos, Critérios e Métodos de Avaliação de Desempenho... Cap. 14
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Direção da carga
Peso
Barra de
carregamento
Espaçador
Chapa graduada
Balança de
contra peso
Pino Medidor de deexão
L4L
Figura 14. Aparato para teste de capacidade de carga [CEB, 1990 e BS 7973-1
(BSI, 2001)].
2.3. Resumo dos Requisitos, Critérios e Avaliação de
Desempenho
Requisito Critério Método de avaliação
Dimensionais
a) Proporcionar
um único
cobrimento
ou no
máximo dois
cobrimentos
claramente
identicáveis.
As dimensões
proporcionadas
devem ser claramente
identicáveis no produto.
Vericar, por meio de
uma inspeção visual e
de análise de projeto do
produto, a quantidade de
diferentes cobrimentos
proporcionados.
b) Garantir o
cobrimento
nominal
indicado.
Possuir a medida do
cobrimento especicado
pelo fabricante, com
tolerância de ± 1 mm
para cobrimentos até
75 mm e ± 2 mm para
cobrimentos maiores.
Aplicar uma barra de aço ao
espaçador e medir, com o
auxílio de um paquímetro
digital, o cobrimento
proporcionado.
Avaliação de Desempenho de Tecnologias Construtivas Inovadoras:
Conforto Ambiental, Durabilidade e Pós-Ocupação
386
Requisito Critério Método de avaliação
Identicação
Possuir fácil
identicação,
mesmo
quando
misturado.
A dimensão do
cobrimento nominal
e a identicação do
fabricante devem estar
contidos no produto.
Espaçadores de mesmo
modelo e de cobrimentos
diferentes, assim como
espaçadores com 2
cobrimentos, devem
possuir cores distintas.
Conferir a existência do
cobrimento nominal
e a identicação do
fabricante no próprio
produto. Vericar se existe
diferenciação de cores entre
um mesmo modelo e se o
espaçador que proporciona
dois cobrimentos em um
mesmo produto possui
cores diferentes conforme o
cobrimento utilizado.
Fixação e
aplicação
Possuir
capacidade de
xar-se e não
se deslocar na
armadura.
Possuir item de xação
capaz de resistir ao
deslocamento proposto
por uma carga de 5N ±
0,1 N, aplicado na direção
do eixo longitudinal
da armadura à barra
de menor diâmetro
informado pelo
fabricante.
Aplicar ao espaçador uma
barra de aço de menor
diâmetro informado pelo
fornecedor com uma carga
total de 5N na direção do
eixo da armadura e vericar
se há o deslocamento da
barra.
Ser facilmente
aplicável às
barras de aço.
Não devem requerer
mais de 0,15 kN
para a aplicação no
maior diâmetro de
barra informado pelo
fabricante.
Apoiar o espaçador
no maior diâmetro
recomendado pelo
fabricante. Em seguida,
posicioná-lo sobre o
dispositivo especíco
para o ensaio e inserir o
conjunto em uma prensa.
Aplicar força constante
até o completo encaixe do
espaçador à barra.
Estabilidade
Possuir
estabilidade e
não tombar.
Para cadeirinhas e
multiapoio: assegurar
um raio de rotação de,
pelo menos, o valor de
cobrimento mais 5 mm;
Para circulares: o centro
de apoio deve possui
espessura superior a 0,5
do valor de cobrimento
indicado.
Para cadeirinhas e
multiapoio: com um
paquímetro digital, medir
o raio mínimo de rotação
paralelo e perpendicular à
aplicação da barra de aço.
Para circulares: com um
paquímetro digital, medir
a espessura do centro de
apoio do espaçador.
Continuação.
Proposição de Requisitos, Critérios e Métodos de Avaliação de Desempenho... Cap. 14
387
Requisito Critério Método de avaliação
Capacidade
de Carga
Permanecer
íntegro,
resistindo ao
carregamento
imposto e
deformação
máxima
permitida.
Para cadeirinhas e
multiapoio: resistir a uma
carga mínima de 3 kN;
Para circulares: resistir
a uma carga mínima de
0,25 kN;
Resistir ao carregamento
mínimo com uma
deformação linear
máxima de 1 mm.
Aplicar o espaçador no
dispositivo especíco para
o ensaio e inserir o conjunto
em uma prensa. Aplicar
força com velocidade de
carregamento constante
até a capacidade de carga
requerida e, em seguida,
medir a deformação linear
permanente com um
paquímetro digital.
2.4. Validação dos Métodos de Avaliação do Desempenho
dos Espaçadores
Para validar os métodos de avaliação propostos, foram ensaiados 18
modelos de espaçadores de 5 fabricantes distintos (A, B, C, D e E), conforme
Figura 15, Figura 16, Figura 17, Figura 18 e Figura 19, e mais 10 modelos de
fornecedores não identificados (X), segundo mostra a Figura 20. Todos esses
espaçadores foram obtidos em obras correntes e consistem em: 10 modelos
de espaçadores no formato cadeirinha, 13 circulares e 5 multiapoio.
Seguindo critérios do Comitê Euro-Internacional do Concreto (CEB,
1990), ao menos 10 unidades de cada modelo específico foram testadas de
acordo com a avaliação proposta e no mínimo 90% das unidades deveriam
satisfazer os requisitos propostos.
ab c
Figura 15. Fabricante A: a) modelo A1; b) modelo A2; c) modelo A3.
Continuação.
Avaliação de Desempenho de Tecnologias Construtivas Inovadoras:
Conforto Ambiental, Durabilidade e Pós-Ocupação
388
a
de
b c
Figura 16. Fabricante B: a) modelo B1; b) modelo B2; c) modelo B3; d) modelo
B4; e) modelo B5.
a
d
b
c
Figura 17. Fabricante C: a) modelo C1; b) modelo C2; c) modelo C3; d) modelo
C4.
abc
Figura 18. Fabricante D: a) modelo D1; b) modelo D2; c) modelo D3.
Proposição de Requisitos, Critérios e Métodos de Avaliação de Desempenho... Cap. 14
389
abc
Figura 19. Fabricante E: a) modelo E1; b) modelo E2; c) modelo E3.
Sempre que uma amostra (de no mínimo 10 unidades do produto)
não conseguir atender aos requisitos especificados anteriormente, todo o lote
de espaçadores é rejeitado e considerado insatisfatório.
abc
def
g
j
hi
Figura 20. Fabricantes desconhecidos: a) modelo X1; b) modelo X2; c) modelo
X3; d) modelo X4; e) modelo X5; f) modelo X6; g) modelo X7; h) modelo X8; i)
modelo X9; j) modelo X10.
Avaliação de Desempenho de Tecnologias Construtivas Inovadoras:
Conforto Ambiental, Durabilidade e Pós-Ocupação
390
3. Apresentação e Análise de Resultados
A seguir, são apresentados e discutidos os resultados obtidos, os quais
foram separados por requisitos, tipos de espaçadores e fabricantes.
3.1. Por Requisitos
3.1.1. Dimensionais
Os modelos A1, A2, B5, E2 e X1 não satisfizeram o primeiro requisito
dimensional (proporcionar um único cobrimento ou no máximo dois
cobrimentos claramente identificáveis). Entretanto, todas as cadeirinhas
foram aprovadas na avaliação do segundo requisito dimensional (garantir o
cobrimento nominal indicado).
Para os espaçadores circulares, todos os modelos foram aprovados no
primeiro requisito dimensional (proporcionar um único cobrimento ou no
máximo dois cobrimentos claramente identificáveis). Já no segundo requisito
(garantir o cobrimento nominal indicado), apenas os modelos A3, B3, B4,
D3 e E1 se mostraram satisfatórios.
No que concerne aos espaçadores do formato multiapoio, para o
primeiro requisito dimensional (proporcionar um único cobrimento ou
no máximo dois cobrimentos claramente identificáveis), todos os modelos
mostraram-se satisfatórios. Entretanto, na avaliação do segundo requisito
dimensional (garantir o cobrimento nominal indicado), apenas o modelo D1
e D2 foram reprovados e, consequentemente, considerados insatisfatórios.
Desta maneira, dos 28 modelos de espaçadores avaliados, 13 foram
aprovados em todos os requisitos dimensionais (A3, B2, B3, B4, C3, C4,
D3, E1, E3, X2, X8, X9, X10), de forma que 15 foram considerados
insatisfatórios em pelo menos uma avaliação desse requisito.
3.1.2. Idencação
Ao se avaliar o requisito de identificação, nenhum modelo avaliado
apresentou o cobrimento nominal e informações do fabricante especificados
no produto.
Proposição de Requisitos, Critérios e Métodos de Avaliação de Desempenho... Cap. 14
391
No que diz respeito à diferença de cores em um espaçador que
proporciona dois cobrimentos, nenhum dos fabricantes identificados
(Fabricante A, B, C, D e E) apresentou essa distinção entre seus modelos.
Já para os fabricantes não identificados (fabricantes desconhecidos), não
pode afirmar o mesmo, visto que o desconhecimento do produtor impede a
rastreabilidade dos produtos de igual modelo.
Apesar de nenhum modelo avaliado satisfazer esse requisito, conforme
mostrado na Figura 21, existem espaçadores que atendem a esse critério.
Entretanto, eles não foram avaliados devido ao fato de não haver amostras
suficientes para avaliação.
a
b
Figura 21. Espaçadores que satisfazem o requisito identificação.
Avaliação de Desempenho de Tecnologias Construtivas Inovadoras:
Conforto Ambiental, Durabilidade e Pós-Ocupação
392
3.1.3. Fixação e Aplicação
Como não existia, em todos os modelos avaliados, a especificação
do fabricante em relação ao diâmetro mínimo de armadura para o qual os
espaçadores são adequados, adotou-se o menor diâmetro permitido para
estribos, ou seja, 5 mm, segundo a NBR 6118 (ABNT, 2014).
Avaliando-se o requisito fixação, quanto ao modelo cadeirinha,
embora os modelos B2, C4, X9 e X10 apresentarem item de fixação, ocorreu
o deslizamento da barra de aço, fato que os reprovou no segundo método de
avaliação proposto.
Quanto aos modelos circulares, os modelos D3 e X3 foram
considerados insatisfatórios, pois não impediram o deslocamento da
armadura.
Os espaçadores do formato multiapoio foram reprovados. O
desempenho insatisfatório ocorreu automaticamente, por não possuírem
item de fixação.
No geral, dos 28 modelos avaliados nesse requisito, apenas 17 modelos
possuíam item de fixação. Desses, somente 11 (A3, B1, B3, B4, C1, C2, E1,
X4, X5, X6 e X7) se mostraram satisfatórios.
Para o requisito aplicação, aqueles que não apresentaram item de
fixação, como os modelos A1, A2, B5, C3, D1, D2, E2, E3, X1, X1, X8, não
foram ensaiados.
Diferentemente dos modelos de espaçadores de fabricantes
identificados, os modelos que possuem fabricantes desconhecidos foram
avaliados segundo um método alternativo, pois eles não continham a
informação do maior diâmetro recomendado para suas respectivas aplicações.
Tal método consistiu em tentativa e erro, no qual o espaçador é aplicado,
desde os diâmetros menores até os maiores, progressivamente, até o produto
não conseguir ser encaixado com a força máxima requerida.
A avaliação dos modelos cadeirinha mostrou que somente os modelos
B2 e C4 são insatisfatórios.
Já com relação aos espaçadores circulares, os modelos A3, B3, C1, C2
foram reprovados e assim considerados insatisfatórios.
3.1.4. Estabilidade
Para o requisito estabilidade, em relação aos resultados das avaliações dos
espaçadores de formato cadeirinha, nenhum modelo foi aprovado segundo o método
proposto.
Apesar dos espaçadores circulares apresentarem item de fixação, cuja existência
é imprescindível para proporcionar estabilidade, somente os modelos A3, B1, C1, E1,
X4, X5, X6 e X7 comprovaram desempenho satisfatório na avaliação proposta. Os
demais modelos foram reprovados.
Os espaçadores no formato multiapoio não foram avaliados, devido ao fato de
não apresentarem item de fixação, tendo seu desempenho reprovado automaticamente.
De modo geral, obtiveram-se 8 modelos satisfatórios e 20 modelos
insatisfatórios, conforme método de avaliação proposto.
3.1.5. Capacidade de Carga
Avaliação desse requisito analisa duas variáveis: deformação linear máxima
permanente e capacidade de carga resistida.
Para os modelos de formato cadeirinha, nota-se que, dos 10 modelos avaliados,
apenas 2 (B2 e X9) comprovaram desempenho satisfatório nesse requisito, enquanto o
restante foi considerado insatisfatório.
Embora a maioria dos modelos de espaçadores circulares tenha resistido à
carga mínima exigida, muitos obtiveram deformação linear permanente superior à
máxima permitida. Portanto, somente os modelos C1 e X6 apresentaram deformação
linear permanente inferior a 1 mm e foram aprovados, apresentando desempenho
satisfatório.
Nenhum modelo de formato multiapoio foi aprovado segundo o método de
avaliação proposto. De todos os formatos, esse foi o que mais apresentou variabilidade
na carga resistida. Tal ocorrência se justifica pela diversidade de posições permitidas
para sua aplicação, uma vez que esse modelo de espaçador pode ser posicionado
perpendicular, paralelo, ou diagonal à barra.
No geral, dos 28 modelos de espaçadores avaliados nesse requisito, 4 (B2, X9,
C1 e X6) apresentaram desempenho satisfatório e 24 apresentaram desempenho
insatisfatório segundo o método de avaliação estabelecido.
Avaliação de Desempenho de Tecnologias Construtivas Inovadoras:
Conforto Ambiental, Durabilidade e Pós-Ocupação
394
3.1.6. Resumo dos resultados
Fabricante: A B C
Modelo:
A1 A2 A3 B1 B2 B3 B4 B5 C1 C2 C3 C4
Formato: Cadeirinha Cadeirinha Circular Circular Cadeirinha Circular Circular Cadeirinha Circular Circular Multiapoio Cadeirinha
Cobrimento: 15|20 15|20 25 15 20 35 25 25|30 20 25 25 20
Dimen-
sionais
a) Proporciona um
único cobrimento
ou no máximo
dois cobrimentos
claramente
identicáveis?
NÃO NÃO SIM SIM SIM SIM SIM NÃO SIM SIM SIM SIM
b) Garante o
cobrimento nominal
indicado?
SIM SIM SIM NÃO SIM SIM SIM SIM NÃO NÃO SIM SIM
Identi-
cação
Possui fácil
identicação,
mesmo quando
misturado?
NÃO NÃO NÃO NÃO NÃO NÃO NÃO NÃO NÃO NÃO NÃO NÃO
Fixação
e aplica-
ção
Possui capacidade
de xar-se e não
se deslocar na
armadura?
NÃO NÃO SIM SIM NÃO SIM SIM NÃO SIM SIM NÃO NÃO
É facilmente
aplicável às barras
de aço?
N/A N/A NÃO SIM NÃO NÃO SIM N/A NÃO NÃO N/A NÃO
Estabi-
lidade Possui estabilidade? NÃO NÃO SIM SIM NÃO NÃO NÃO NÃO SIM NÃO NÃO NÃO
Capaci-
dade de
carga
Permanece íntegro,
resistindo ao
carregamento
imposto e à
deformação máxima
permitida?
NÃO NÃO NÃO NÃO SIM NÃO NÃO NÃO SIM NÃO NÃO NÃO
Proposição de Requisitos, Critérios e Métodos de Avaliação de Desempenho... Cap. 14
395
Fabricante: D E X
Modelo:
D1 D2 D3 E1 E2 E3 X1 X2 X3 X4 X5
Formato: Multiapoio Multiapoio Circular Circular Cadeirinha Multiapoio Cadeirinha Cadeirinha Circular Circular Circular
Cobrimento: 15 20 40 20 15|20 25 25|30 20 20 20 30
Dimen-
sionais
a) Proporciona um
único cobrimento
ou no máximo
dois cobrimentos
claramente
identicáveis?
SIM SIM SIM SIM NÃO SIM NÃO SIM SIM SIM SIM
b) Garante o
cobrimento nominal
indicado?
NÃO NÃO SIM SIM SIM SIM SIM SIM NÃO NÃO NÃO
Identi-
cação
Possui fácil
identicação, mesmo
quando misturado?
NÃO NÃO NÃO NÃO NÃO NÃO NÃO NÃO NÃO NÃO NÃO
Fixação e
aplica ção
Possui capacidade
de xar-se e não
se deslocar na
armadura?
NÃO NÃO NÃO SIM NÃO NÃO NÃO NÃO NÃO SIM SIM
É facilmente aplicável
às barras de aço? N/A N/A SIM SIM N/A N/A N/A
Sim, até
aços
ø6,3 mm
Sim, até
aços
ø12,5 mm
Sim, até
aços
ø6,3 mm
Sim, até
aços
ø12,5 mm
Estabi-
lidade Possui estabilidade? NÃO NÃO NÃO SIM NÃO NÃO NÃO NÃO NÃO SIM SIM
Capaci-
dade de
carga
Permanece íntegro,
resistindo ao
carregamento
imposto e à
deformação máxima
permitida?
NÃO NÃO NÃO NÃO NÃO NÃO NÃO NÃO NÃO NÃO NÃO
Continuação.
Avaliação de Desempenho de Tecnologias Construtivas Inovadoras:
Conforto Ambiental, Durabilidade e Pós-Ocupação
396
Fabricante: X
Modelo:
X6 X7 X8 X9 X10
Formato: Circular Circular Multiapoio Cadeirinha Cadeirinha
Cobrimento: 20 15 25 20 20
Dimensionais
a) Proporciona um único
cobrimento ou no máximo
dois cobrimentos claramente
identicáveis?
SIM SIM SIM SIM SIM
b) Garante o cobrimento
nominal indicado? NÃO NÃO SIM SIM SIM
Identicação Possui fácil identicação,
mesmo quando misturado? NÃO NÃO NÃO NÃO NÃO
Fixação e aplicação
Possui capacidade de
xar-se e não se deslocar na
armadura?
SIM SIM NÃO NÃO NÃO
É facilmente aplicável às
barras de aço?
Sim, até aços
ø10 mm
Sim, até aços
ø8,0 mm N/A Sim, até aços
ø6,3 mm
Sim, até aços
ø12,5 mm
Estabilidade Possui estabilidade? SIM SIM NÃO NÃO NÃO
Capacidade de carga
Permanece íntegro, resistindo
ao carregamento imposto
e à deformação máxima
permitida?
SIM NÃO NÃO SIM NÃO
Continuação.
Proposição de Requisitos, Critérios e Métodos de Avaliação de Desempenho... Cap. 14
397
4. Conclusões
Os espaçadores plásticos se mostraram um fator contribuinte para a não
obtenção do correto cobrimento final, uma vez que este depende diretamente
do desempenho daqueles, e nenhum modelo de espaçador avaliado provou-se
satisfatório para todos os requisitos e critérios estabelecidos.
Entretanto, ficou claro que todo e qualquer requisito e critério
estabelecido pode ser satisfeito, visto que pelo menos um modelo de
espaçador foi aprovado em cada avaliação, excetuando-se o requisito de
identificação. Este, por sua vez, embora não tenha tido nenhum modelo
submetido à avaliação aprovado, conta com peças de fabricantes que não
participaram desta pesquisa capazes de satisfazer tal requisito conforme foi
exemplificado. Assim sendo, cruzando-se as características dos modelos
aprovados em cada requisito, é possível obter um espaçador com desempenho
adequado a sua função.
Diante da variedade e diversificação de espaçadores ofertados, assim
como o diferente comportamento de cada um, fica comprovada a necessidade
de uma norma regulamentadora para esse produto, a fim de balizar a
qualidade dos disponíveis no mercado, promovendo um aperfeiçoamento do
material, bem como eliminação dos produtos insatisfatórios.
Juntamente com a norma regulamentadora, deve-se exigir certificação
e fiscalização de tais produtos por parte dos órgãos responsáveis.
Referências
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Projeto de estruturas de concreto – Procedimento. Rio de Janeiro, 2014.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT. NBR 14931:
Execução de estruturas de concreto – procedimento. Rio de Janeiro, 2004.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT. NBR 15575:
Edificações Habitacionais: Desempenho – Parte 1: Requisitos Gerais. Rio de Janeiro,
2013.
BRITISH STANDARDS INSTITUTION – BSI. BS 7973: Spacers and chairs for steel
reinforcement and their specification – Part 1: Product performance requirements. UK,
2001.
Avaliação de Desempenho de Tecnologias Construtivas Inovadoras:
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398
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INTERNATIONALE DE LA PRÉCONTRAINTE – FIP. CEB-FIP Model Code
1990. Design Code. Lausanne: CEB, p. 437, 1993.
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D.C.C.; MASUERO, J.R. Análise da espessura do cobrimento de armadura em lajes
com diferentes distanciamentos entre espaçadores e pontos de amarração. In: Revista
IBRACON de Estruturas e Materiais, 2015.
MARSH, B. Specification and achievement of cover to reinforcement. In: Advanced
Concrete Technology Set. Volume 1, Pages 1 – 9, 2003.
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proposição e avanços de métodos de avaliação. Dissertação (Mestrado) – Universidade
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VAQUERO, J. Separadores para hormigón estructural. Zuncho, n. 13. Septiembre,
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Conference Paper
Full-text available
Espaçadores são essenciais na execução de estruturas de concreto armado e protendido, pois são os responsáveis pelo correto posicionamento das armaduras, garantindo assim, o cobrimento das mesmas. Uma vez que a durabilidade das estruturas está diretamente relacionada à espessura de cobrimento do aço, é imprescindível que o cobrimento projetado seja alcançado. No entanto, pesquisas existentes comprovam que, apesar do uso de espaçadores, o cobrimento solicitado em projeto não está sendo atingido. Dentre as razões para isto, aponta-se a falta de indicações nos projetos estruturais do posicionamento dos espaçadores. Esta situação se agrava pela falta de normatização e regulamentação do uso (quantidades mínimas e disposição necessárias) dos mesmos. Neste sentido, este trabalho tem como objetivo analisar três diferentes disposições dos espaçadores a fim de verificar a influência do sistema antes e após o lançamento do concreto. Para isto, a concretagem de lajes foi executada com distanciamento entre espaçadores de 50, 70 e 80 cm e a medição dos cobrimentos foi realizada após a desforma com o auxílio de pacômetro digital. Palavra-Chave: Cobrimento; espaçador; concreto armado.
Article
The provision of sufficient cover thickness is a fundamental aspect of preventing corrosion of steel reinforcement. Arguments range over concrete quality specification, formula for calculating design life and the definition of design life itself but if cover is not achieved with reasonable consistency, structures will fail prematurely, possibly spectacularly.
Chapter
This chapter examines the effect of non-achievement of specified cover to reinforcement on the properties of concrete structures, considers the factors influencing practical achievement of cover. Failure to achieve the specified concrete cover to steel reinforcement is probably the greatest single factor influencing the premature deterioration of reinforced concrete. Indeed, it can be stated that the assured provision of an adequate thickness of concrete of appropriate quality, properly compacted and cured, results in a dramatic reduction in the very large sum of money spent annually, worldwide, on repair and premature replacement of concrete structures. Reinforcement in concrete is vulnerable to corrosion if the protective alkaline environment is removed by carbonation of the concrete or if a critical level of chloride ion is allowed to build up. The protective capacity of a given concrete against carbonation or chloride ingress is broadly related to the mathematical square of the cover. So, it can be seen that durability performance can be highly sensitive to deficiencies in cover. Thus an actual cover of half the specified value could lead to a reduction in the time to initiation of corrosion of approximately 75 per cent.
Article
An investigation into the specification and achievement of cover to reinforcement on 25 construction sites is reported. It was found that the specified cover was not achieved at a significant number of locations on each site. The reasons for this were found to include a complex of factors such as poor workmanship, unbuildable designs and detailing, poor communication, and lack of coordination. In turn, such factors were traced to contractual terms and conditions and a harsh economic climate which do not foster collaboration. The implications of these findings are discussed.
NBR 14931: Execução de estruturas de concreto – procedimento
  • Associação Brasileira
  • De Técnicas
  • Abnt
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT. NBR 14931: Execução de estruturas de concreto – procedimento. Rio de Janeiro, 2004.
NBR 15575: Edificações Habitacionais: Desempenho – Parte 1: Requisitos Gerais
  • Associação Brasileira
  • De Técnicas
  • Abnt
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT. NBR 15575: Edificações Habitacionais: Desempenho – Parte 1: Requisitos Gerais. Rio de Janeiro, 2013.
BS 7973: Spacers and chairs for steel reinforcement and their specification -Part 1: Product performance requirements
  • British Standards Institution -Bsi
BRITISH STANDARDS INSTITUTION -BSI. BS 7973: Spacers and chairs for steel reinforcement and their specification -Part 1: Product performance requirements. UK, 2001.
Avaliação de desempenho de espaçadores plásticos: proposição e avanços de métodos de avaliação. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal do Rio Grande do Sul
  • Menna Barreto
MENNA BARRETO, M.F.F. Avaliação de desempenho de espaçadores plásticos: proposição e avanços de métodos de avaliação. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Porto Alegre, 2014.
Sistema de avaliação técnica de novos produtos e sistemas para a construção de habitações: uma proposta para o Brasil
  • Mitidieri
  • C V Filho
  • E Thomaz
  • F Vittorino
  • A L Rocha
MITIDIERI FILHO, C.V.; THOMAZ, E.; VITTORINO, F.; ROCHA, A.L. Sistema de avaliação técnica de novos produtos e sistemas para a construção de habitações: uma proposta para o Brasil. Téchne. São Paulo, edição 69, 2002.
Separadores para hormigón estructural. Zuncho, n. 13. Septiembre
  • J Vaquero
VAQUERO, J. Separadores para hormigón estructural. Zuncho, n. 13. Septiembre, 2007.