Efeitos estruturais das expansões de origem interna do betão em barragens. Comprovação de tensões de compressão através de ensaios in situ

Num universo de cerca de seis dezenas de grandes barragens de betão com observação contínua, há atualmente em Portugal 20 obras que estão afetadas por reações expansivas de origem interna do betão. O estádio de desenvolvimento do processo expansivo nestas barragens é muito variável, devido às diferenças de idade, características dos betões usados, tipos estruturais e condições ambientais e de exploração das obras. O panorama é idêntico em muitos outros países, designadamente em França, Canadá e Estados Unidos da América. Para além das barragens, também as pontes de betão têm sido muito visadas por esta patologia.

O controlo da segurança das obras assenta, em regra, na análise dos resultados da observação (entendida como a monitorização, a inspeção e os ensaios correntes) e no seu confronto com os resultados da modelação do comportamento das obras. Têm-se obtido muito bons resultados com as técnicas correntes de monitorização de deslocamentos e de extensões em barragens betão. Ao invés, os dispositivos embebidos no betão para medição de tensões têm-se revelado muito pouco fiáveis.

No que respeita à modelação do comportamento das obras, exige-se que sejam representados adequadamente os principais fenómenos físicos envolvidos, designadamente:

  1. na simulação da ação expansiva ao longo do tempo, a influência do potencial expansivo, da temperatura e da disponibilidade de água para alimentar a reação, bem como a anisotropia das expansões estruturais devida ao confinamento proporcionado pelo campo de tensões;
  2. na vertente térmica, a evolução dos campos de temperatura no corpo das obras, para simular os seus efeitos estruturais e a influência no desenvolvimento das reações expansivas;
  3. na vertente higrométrica, a evolução dos campos de humidade interna, que alimenta a reação; e
  4. na vertente estrutural, a consideração dos efeitos da fluência e da relaxação do betão, bem como dos efeitos não-lineares associados à fendilhação.

Para satisfazer este conjunto de requisitos têm-se utilizado modelos numéricos recorrendo ao método dos elementos finitos, com resultados muito satisfatórios. Estes modelos permitem a determinação dos campos de deslocamentos, de extensões e de tensões nas obras. (...)

António Lopes Batista, Luís Lamas, Ivo Figueiredo Dias e Jorge Pereira Gomes, Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC)

Artigo completo na Construção Magazine nº107 jan/fev 2022, dedicada ao tema 'Barragens'

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