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Tesis Doctoral
DOI
10.11606/T.3.2007.tde-17012008-113328
Documento
Autor
Nombre completo
Paulo Eduardo Barbosa
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Paulo, 2007
Director
Tribunal
Helene, Paulo Roberto do Lago (Presidente)
Bittencourt, Túlio Nogueira
Borges, Pedro Castro
Figueiredo, Enio José Pazini
Sanabria, Leonel Tula
Título en portugués
Contribuição à inspeção, diagnóstico e procedimento de reabilitação de poste de concreto armado centrifugado utilizado em telefonia celular.
Palabras clave en portugués
Concreto
Fibras de carbono
Pré-moldados
Reabilitação
Reforço
Resumen en portugués
Postes tubulares pré-moldados de concreto armado foram instalados no Brasil pelas empresas de telefonia móvel ao implantar ou ampliar áreas de cobertura do sistema a partir de 1996. A grande maioria desses postes, da ordem de duas mil unidades, foi fabricada por uma mesma empresa, pelo processo de centrifugação. As alturas desses postes variam de 20 a 60 m. Alguns desses postes colapsaram depois de três ou quatro anos de utilização, tendose conhecimento de quatro deles, nos estados de São Paulo, Espírito Santo, Rio de Janeiro e Rio Grande do Sul. Todos os colapsos conhecidos desses postes, ocorreram com ruptura na emenda entre o módulo tubular 1, engastado ao solo, e o seguinte módulo. Após extenso trabalho de investigação e diagnóstico do problema, levado a cabo em 40 postes demolidos e estocados na cidade de Santana do Parnaíba/SP, ficou demonstrado que o problema patológico mais relevante encontrado era a emenda entre módulos. O diagnóstico apontou fadiga da emenda por traspasse devido ao excesso de armadura, com taxas variando de 8,5% a 18,2%. Essas taxas efetivas de armadura superaram em muito o limite máximo permitido por norma e recomendável do ponto de vista de transmissão de esforços nessa região. O objetivo principal desta tese é demonstrar que é possível aproveitar esses postes, sem necessidade de sua substituição, através de um procedimento de reforço, original e seguro, que corrija as deficiências iniciais do projeto. Várias alternativas foram propostas pelo meio técnico aos proprietários desses postes para solução do problema, mas nenhuma conseguiu satisfazer às necessidades operacionais, econômicas e técnicas requeridas. A solução estudada minuciosamente nesta tese, consiste, sucintamente, em preencher o fuste do poste na região do traspasse com graute de elevada resistência mecânica e realizar confinamento passivo com uma camada de fibra de carbono, reduzindo as taxas de armadura a níveis adequados e assegurando confinamento da emenda. Essa solução foi ensaiada em laboratório, utilizando-se postes já removidos, ou seja, em escala real, de forma a comprovar a eficiência do reforço proposto. Todos os ensaios com módulos de postes não reforçados mostraram ruptura por falha na transferência de esforços na região do traspasse de armaduras, apresentando mecanismo de ruptura muito próximo ao encontrado na prática, em postes que colapsaram. Todas as rupturas ocorridas em postes reforçados na região do traspasse com a solução proposta ocorreu por flexão no domínio III, sem nenhuma deterioração por fadiga da região do traspasse de armaduras, comprovando a eficiência do reforço proposto. O custo da reabilitação desenvolvida nesta tese é, em média, de um terço à metade do valor da substituição do poste por uma torre metálica , o que a torna uma alternativa altamente atrativa para as empresas do setor, contribuindo para a solução de um grave problema nacional de engenharia (ciência aplicada).
Título en inglés
Contribution to the inspection, diagnosis and rehabilitation procedure of centrifugally cast concrete post used in telecomunication market.
Palabras clave en inglés
Carbon fiber
concrete
precast
rehabilitation
reinforcement
Resumen en inglés
Precast reinforced concrete posts were installed in Brazil by mobile telephone companies when implanting and enlarging service areas of the system starting in 1996. The great majority of these posts were manufactured by a single company, using a centrifugal process. Approximately two thousand units of posts were produced of heights ranging between 20m [60 ft] and 60 m [197 ft]. Some of those posts collapsed after three or four years of use, reportedly being known of four cases, located in the states of São Paulo, Espírito Santo, Rio de Janeiro and Rio Grande do Sul. All of the known collapses happened with rupture in the reinforcement development length between the first module (the one fixed to the ground) and the second module. After an extensive investigation work and diagnosis of the problem, carried out in 40 dismounted posts that had been previously stocked in the city of Santana do Parnaíba/SP, it was demonstrated that the most relevant problem found was in the development length of the reinforcement between the modules. The diagnosis pointed the fatigue due to the elevated reinforcement area at the joint area, which ranged between 8,5% to 18,2%. Those rates exceed considerably the maximum limit allowed by standards in order to guarantee adequate conditions for stress transfer in that area. The main objective of this dissertation is to demonstrate that it is possible to use the posts without need of their substitution, through a reinforcement procedure, original and safe, that corrects the initial deficiencies of the project. Several alternatives were proposed by the technical community for the solution of the problem, but none of them could satisfy the operational, economical and technical needs requested by the owners of the posts. The proposed solution consists in filling the section of the posts in the joint area with a high mechanical strength grout and a layer of carbon fiber reinforcement in order to accomplish passive confinement, therefore reducing the reinforcement rates to appropriate levels. This solution was tested in laboratory, using real scale posts already removed in order to confirm the efficiency of the proposed reinforcement procedure. All of the tests with non reinforced posts showed rupture due to failure of stress transfer in the joint area, presenting a very close rupture mechanism to the one found in practice in the posts that collapsed. All of the ruptures occurred in the reinforced posts were due to flexure in the Section III domain without any deterioration of the joint area, proving so the efficiency of the proposed reinforcement. The rehabilitation cost of the solution developed on this dissertation varies, on average, between a third and a half of the cost of replacing the structure for a metallic tower, thus providing an attractive alternative for the companies in this business, contributing to the solution of a serious national problem of engineering (applied science).
 
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Fecha de Publicación
2008-02-13
 
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