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CENTRO UNIVERSITÁRIO UNIFACVEST
BACHAREL EM ENGENHARIA CIVIL
CAMILA DE SOUZA ARMILIATO
CONCEPÇÃO DOS ASPECTOS CARACTERISTICOS DO
CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO EM COMPARAÇÃO COM O CONCRETO
CONVENCIONAL
LAGES
2019
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Concreto de Alto Desempenho e Concreto Convencional, Teses (TCC) de Materiais
O pré projeto postado é uma referencia bibliográfica, pertencendo ao TCC 1.
Tipologia: Teses (TCC)
2019
1 / 26
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CENTRO UNIVERSITÁRIO UNIFACVEST
BACHAREL EM ENGENHARIA CIVIL
CAMILA DE SOUZA ARMILIATO
CONCEPÇÃO DOS ASPECTOS CARACTERISTICOS DO
CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO EM COMPARAÇÃO COM O CONCRETO
CONVENCIONAL
LAGES
CAMILA DE SOUZA ARMILIATO
CONCEPÇÃO DOS ASPECTOS CARACTERISTICOS DO
CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO EM COMPARAÇÃO COM O CONCRETO
CONVENCIONAL
Pré-projeto de pesquisa, apresentado ao Centro Universitário UNIFACVEST, como pré- requisito para obtenção do título de Engenheira Civil. Orientador: Prof. Esp. Samuel Garcia Schmuller LAGES 2019
“O emocionante é que você tenha que desenvolver sistemas radicalmente diferentes, quando se deseja dar um salto para cima. Não basta, simplesmente, aprimorar as estruturas do edifício anterior. ” William F. Baker
SUMÁRIO
- 1 INTRODUÇÃO
- 1.1 Tema
- 1.2 Justificativa .........
- 1.3 Problema de Pesquisa
- 1.4 Objetivo s
- 1.4.1 Objetivos Gerais...............................................................................................................
- 1.4.2 Objetivos Específicos
- 2 METODOLOGIA
- 2 .1 Tipo de Pesquisa
- 2 2 Instrumentos
- 2.3 Procedimento da Análise de Dados
- 3 CAPITULO 1 – CONCRETOS
- 3 .1 Breve Histórico sobre concretos .........................................................................................
- 3.2 Descrição Geral dos Concretos ........................................................................................
- 3 .3 Componentes do Concreto................................................................................................
- 3.3.1 Aditivos..........................................................................................................................
- 3.3.2 Adições Mineral.............................................................................................................
- 4 CAPÍTULO 2 – CONCRETO CONVENCIONAL
- 4 .1 Descrição Geral do Concreto Convencional.....................................................................
- 5 CAPÍTULO 3- CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO .............................................
- 5 .1 Descrição Geral do Concreto de Alto Desempenho..........................................................
- 5 .2 Concreto de Alto Desempenho em edificações.................................................................1
- 6 RESULTADOS PRELIMINARES
- 7 CRONOGRAMA ................................................................................................................
- REFERENCIAS
- ANEXOS
A carência de um concreto que garanta durabilidade da estrutura está cada vez mais pleiteada pelos profissionais envolvidos em projeto e execução, para isso a construção civil precisa utilizar materiais capazes de suprir necessidades, tais como as de segurança, resistência e trabalhabilidade, o que instiga buscar sobre os tipos de concreto geralmente usados em paralelo com concreto de maior eficácia perante a tais necessidades. Diante disso, pesquisar sobre concreto como CAD (concreto de alto desempenho) é de grande importância, pois acreditasse que supram melhor as necessidades diante da execução e mão de obra em edificações. Tentando através desta pesquisa contribuir para a compreensão das propriedades e recursos desses materiais, bem como custos, viabilidade e otimização do uso deste concreto atualmente no Brasil. 1.3 Problema de Pesquisa O presente trabalho acadêmico teve como desígnio auxiliar a resposta para a seguinte questão: Quais foram as evoluções no concreto de alto desempenho em comparação com o concreto convencional? 1.4 Objetivos Os objetivos do presente trabalho se dividem em objetivo geral e objetivos específicos. 1.4.1 Objetivo Geral: Buscar informações e características do concreto de alto desempenho comparando-o com o concreto convencional nas estruturas. 1.4.2 Objetivos Específicos: Inteirar-se sobre concretos quanto ao seu histórico, descrição e componentes. Aprimorar o conhecimento em concreto convencional quanto ao seu comportamento nas estruturas. Pesquisar sobre o concreto de alto desempenho, e analisar características quanto ao seu desempenho. Comparar o concreto de alto desempenho e o concreto convencional quanto a resistência à compressão axial, resistência à tração por compressão diametral e a absorção por imersão.
2 - METODOLOGIA
A metodologia é um conjunto de procedimentos que a ciência usa para comprovar suas hipóteses. A metodologia é um processo que conduz uma investigação científica, fornecendo técnicas e instrumentos para o desempenho da pesquisa científica, sendo assim possível a construção da realidade. De acordo com Michel (2005, p.51) “Pode-se definir metodologia cientifica como: tratado de métodos; conjunto de métodos e técnicas utilizados numa investigação, numa ação”. 2.1 Tipo de Pesquisa A presente pesquisa a partir do referencial teórico garante a viabilidade técnica do tema escolhido e de cada elemento estudado, tendo como base e desenvolvimento a pesquisa bibliográfica, definida por Gil (1999, p. 44), como: “A pesquisa bibliográfica é desenvolvida com base em material já elaborado, constituído principalmente de livros e artigos científicos”. 2.2 Instrumentos Foi utilizada como instrumento a pesquisa na coleta de dados, contendo livros pertinentes ao tema, e artigos científicos. Com a finalidade de enriquecer, agregar e padronizando a pesquisa através das consultas, objetivando a busca de artigos e livros pertinentes ao tema. 2.3 Procedimentos da Análise de Dados. Os dados coletados neste trabalho serão analisados utilizando como base o referencial teórico. Utilizando-se da análise de texto, dividindo em três partes: análise dos elementos, das relações e da estrutura. (MARCONI E LAKATOS, 2003, pg. 30) Para a seleção de livros que foram encontrados nas pesquisas, foram realizadas leituras breves para a definição da relevância do temas para a pesquisa. Em seguida, foi realizada uma leitura integral, buscando selecionar artigos e livros que possuíssem teorias e conteúdo que suplementavam o tema escolhido. Em um terceiro momento foi realizado um estudo aprofundado dentro de cada um destes referenciais encontrados para o desenvolvimento da pesquisa, assim os correlacionando com o tema.
1855, e, de Joseph Monier para construir postes e vigas em 1878, basicamente em argamassa armada. O engenheiro alemão Gustav Adolf Wayss ao perceber o potencial desse novo material desenvolve o uso do concreto armado em sua empresa onde teve grande influência no Brasil, Uruguai e Argentina, cede das filiais de sua empresa. O Eng. Hennebique projetou e construiu o primeiro edifício totalmente de concreto armado, similar ao que se pratica hoje em todas as nações do mundo, posteriormente o Brasil publica sua primeira norma, depois de ter projetado e construído dois edifícios recordes mundiais em altura, são eles A Noite, no Rio de Janeiro e Martinelli em São Paulo, logo em seguida um edifício em Buenos Aires supera o do Brasil tirando, o recorde brasileiro. (HELENE e ANDRADE, 2010, pg. 913). Portanto, após o patenteamento do cimento Portland, desde então, está sendo o mais utilizado nos dias de hoje, começou a existir o concreto da era atual, ocorrendo pequenas alterações com o passar dos anos, de modo com que aumentasse algumas de suas especificações. 3.2 Descrição Geral dos Concretos A.M. Neville e J.J.Brooks, em Tecnologia do Concreto (2013, pg. 2), cita que “o concreto de uma forma mais amplo, é qualquer produto ou massa produzido a partir do uso de um meio cimentante”. Dando seguimento nesta perspectiva Julio Salgado, em Técnicas e Práticas Construtivas das Edificações (2014, pg. 92), complementa que o concreto é um “elemento composto de uma mistura de diversos materiais aos quais é adicionado água, destinado a confeccionar após sua secagem (cura), uma peça com propriedades e características estruturais”. Sendo um material amplamente empregado, de forma com que pode ser construído com ele pontes, rodovias, residências, edifícios, usinas hidrelétricas e nucleares, entre outros, isso devido a sua durabilidade, resistência e segurança de forma com que a sua vida útil seja maior. Por isso devemos ter conhecimento que o concreto estrutural é o que se refere como principal aplicação como material estrutural, portanto as estruturas devem ser projetadas e construídas de modo que conservem a segurança, estabilidade e aptidão em serviço, durante o prazo que se foi projetado para sua vida útil, sendo então previstas as condições ambientais da época, levando em consideração que os requisitos de uso e manutenção preventiva sejam obedecidos pelo projetista e construtor bem como reparos sejam realizados quando causados por danos acidentais (NBR 6118/2014).
Os requisitos de uso e a manutenção preventiva variam de acordo com o tipo de estrutura e concreto utilizado na obra, de modo que seja tudo planejado pelo engenheiro civil ou arquiteto que está executando a mesma, denotando que: O concreto é um dos poucos materiais de construção em que os engenheiros civis e arquitetos ainda têm acesso direto a sua produção, quer seja no canteiro de obras ou em usinas de concreto, podendo interferir diretamente nas especificações e produção do material. (HELENE e ANDRADE, 2010, pg. 926 ). Com isso o profissional habilitado responsável pela estrutura da obra, planeja o concreto e o seu traço a ser utilizado para que assim não haja problemas futuros, ficando evidente que essas etapas são de extrema importância, de modo que uma escolha incorreta seja do concreto ou de seu traço, pode acarretar grandes problemas a estrutura. Sabendo disso percebemos que existe uma variedade de concretos, que variam conforme a resistência sendo apresentados pelo anexo A. A NBR 8953/2015 menciona que “Concretos abaixo de C20 não são considerados estruturais”, isso por ter seu desempenho abaixo do necessário, não podendo ser considerado estrutural. Com isso notamos que o concreto tem resistências a serem obedecidas, levando em consideração que cada estrutura exige um tipo de concreto especifico de acordo com a carga exercida na mesma sendo especificada pelo profissional habilitado responsável pela obra. 3.3 Componentes dos Concretos Quando falamos em componentes do concreto, temos em mente já o cimento, os agregados graúdos, os agregados miúdos, e a agua, onde são os componentes base para a maioria dos concretos que conhecemos com isso é interessante citar que no mercado existem diversos tipos de cimento para diferentes aplicações, confira o Anexo B de designação normalizada, sigla e classe de cimento Portland, onde apresenta no quadro indicativo os diferentes tipos fabricados e sua sigla conforme as normas brasileiras, como sabemos já sabemos as pedras são parte dos agregado graúdo^3 de um concreto, podendo ser conhecidas como: o pedregulho ou seixos, e a britada, onde Julio Salgado (2014, pg. 96), complementa que “o chamado pedregulho ou seixo é obtido de leitos de rios, e a chamada pedra britada obtida pela trituração de granito”, apresentando portanto as formas em que são captadas, as pedras então devem passar por uma avaliação para verificação da qualidade das mesmas onde são levadas a ensaios em laboratórios para determinação (^3) Agregado graúdo: Agregado cujos grãos passam pela peneira com abertura de malha de 75 mm e ficam retidos na peneira com abertura de malha de 4,75 mm. (NBR 7211/2005)
a necessidade portanto da verificação da compatibilidade do cimento com o aditivo, mas também é importante salientar que esses aditivos superplastificantes tem um redutor de agua o que conduz o aumento da retração e reduzindo o fator agua/cimento. 3.3.2 Adições Mineral “Denomina-se adição mineral os materiais com atividade pozolânica que são inseridos na mistura, tipo: pozolanas naturais, cinzas volantes, escória básica granulada de alto-forno, cinza de casca de arroz, metacaulim, sílica ativa e outras.” As adições minerais substituem grande parte dos agregados no concreto, ou até a retirada do cimento, onde as adições minerais fazem o papel do mesmo, é retirado algum material para incluir os minerais já para que mantenha-se a mesma unidade de volume, no CAD é de extrema importância já pela reação química e física que essas partículas exercem, sendo as adições pozolanicas mais utilizadas atualmente são sílica ativa, o metacaulim e a cinza de casca de arroz, por terem um tamanho pequeno as reações ocorrem rapidamente e agindo por nucleação hidratando-se de forma completa e rápida. Normalmente possuem reatividade química de forma que auxiliem na trabalhabilidade da mistura, o que é uma vantagem considerável, porque apesar de ter alta resistência por apresentar uma coesão muito alta, acaba dificultando a plasticidade do concreto. (HELENE, ISAIAS e TUTIKIAN, 2011, pg.9)
4 - CAPÍTULO 2 – CONCRETO CONVENCIONAL
4 .1 Descrição Geral de Concreto Convencional Esse concreto é muito utilizado pela Construção Civil, salientando que grande parte dos concretos em que conhecemos hoje, são apenas evolução deste, de modo que é composto por cimento, agregados, água (sendo os componentes base dos concretos), tendo eventualmente aditivos, que quando feito em proporções adequadas, torna-se em um material plástico, de fácil manuseio, que com o tempo adquire resistência, coesão, isso com o desenvolvimento de reações de hidratação no aglomerante,que de acordo com Helene e Andrade (2010, pg. 920): “Com o tempo, a mistura endurece pela reação irreversível da água com o cimento, adquirindo resistência mecânica capaz de torná-lo um material de excelente desempenho estrutural.” Julio Salgado (2014, pg.93) fala que o concreto convencional: “é de uso corrente na construção civil, com resistência até 30 MPa”, deixando claro, contudo que o concreto convencional está inserido no Grupo I, segundo o anexo A classes de resistência dos concretos estruturais, sendo visível que apesar de conter um desempenho estrutural excelente, há algumas estruturas que exigem mais resistência este, portanto não atende o necessário. Para aplicação do concreto convencional há necessidade que a descarga do caminhão seja feita diretamente nas caixas de concreto ou pode ser transportado através jericas, gruas, não podendo haver bomba para sua aplicação, para atingir as exigências de coesão, resistência e durabilidade, há necessidade que seja utilizado vibradores de imersão na aplicação com isso atinge portanto a qualidade necessária do concreto estrutural, caso não seja utilizado o vibrador na sua disposição final, o concreto poderá ficar comprometido acarretando em problemas na estrutura, isso por ter a trabalhabilidade baixa e a sua consistência seca, é importante ressaltar que a sua aplicação é complexa justamente por ser manual, mas antes da aplicação o profissional responsável pela obra ficara responsável por fazer o preparo do concreto, conforme o projeto e a estrutura a qual está responsável onde deverá: Primeiramente obter a caracterização dos materiais componentes do concreto de forma que seja feito o estudo da dosagem, para que assim seja ajustado e comprovado de forma que o traço do concreto esteja avaliado como correto para posteriormente fazer a elaboração do concreto. (NBR 12655/2006)
5 - CAPÍTULO 3- CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO
5 .1 Descrição Geral de Concreto de Alto Desempenho Para definir o Concreto de Alto Desempenho (CAD), há necessidade de ser feita a definição de Concreto de Alta Resistência (CAR), pois segundo Eduardo R. Miguel (2003, pg 6) o CAD não é apenas um concreto com uma resistência mecânica elevada porém é de extrema importância saber que nem sempre um CAD é um CAR, como podemos perceber através do exemplo abaixo: Pode-se dosar um concreto auto adensável com relação a/ag de 0,40, cuja resistência à compressão seja de 35MPa. Este concreto, apesar de não ser um CAR, pode ser perfeitamente enquadrado como um CAD, devido a sua alta trabalhabilidade (HELENE ISAIAS e TUTIKIAN , 2011 , pg 3). Percebemos, portanto que há uma semelhança entre CAR e CAD isso pela resistência em que ambos apresentam, mas também ocorre uma diferenciação entre ambos, notamos essa diferença através de sua trabalhabilidade, citado através do exemplo acima. O CAD, apresenta uma resistência de 100 MPa (podendo chegar a resistências maiores). No Brasil está incluso no Grupo II nas classes de resistência de concretos estruturais conforme anexo A. Sabendo disso, percebemos que Eduardo R. Miguel (2003, pg 7) deixa explicito que “aplica-se o conceito ampliado de concreto de alto desempenho, que além do aumento da resistência mecânica contempla também uma maior durabilidade”. Helene, Isaias e Tutikian (201 1 , pg.4) complementam a ideia revelando que o concreto de alto desempenho “deve apresentar, simultaneamente, alta trabalhabilidade, alta resistência e alta durabilidade. Claro que o conceito de ‘alta’ é subjetivo, mas pode ser entendido como acima do normal para determinadas aplicações”. Mas devemos saber portanto que o CAD não é uma mistura revolucionaria, é apenas uma evolução do concreto convencional, é utilizado a mesma matéria prima para ambos os concretos, porém o CAD apresenta alguns procedimentos específicos os quais o diferenciam do concreto convencional, em sua mistura são incorporados cimento, aditivos superplastificante, adições mineiras e agregados 5 da melhor qualidade, depositado os agregados graúdos cuidadosamente de forma com que não altere a resistência do concreto, salientando que:
A limitação de resistência máxima possível de ser obtida dentro de um concreto de alto desempenho é a função quase exclusiva do agregado graúdo. O mesmo vale para o modulo de elasticidade destes concretos que dependem também do modulo de elasticidade do agregado. (OLIVEIRA, 2014 apud. AMARAL, 1997, pg 17). Através disso percebemos que o cuidado com a aplicação dos agregado graúdos é de extrema importância, pois apresenta grandes influências na resistência do concreto, podemos também lembrar que há a necessidade de cuidados especiais também por conta dos aditivos minerais compostos nesse concreto, portanto recomenda-se ser feito o concreto em uma central própria, de forma com que garanta a qualidade do mesmo, pois exige-se um cuidado rigoroso quanto a sua massa e também quanto a sua aplicação sendo portanto através do método de bombeamento, apresentando: No modo bombeável são utilizadas bombas de concreto. Elas transportam o concreto por intermédio de uma tubulação metálica, desde o caminhão betoneira até a peça a ser concretada. Com o sistema, pode-se vencer grandes alturas ou grandes distâncias horizontais, obtendo-se uma produção média de 35 a 45 metros cúbicos por hora. Há equipamentos que têm capacidade para bombear até 100 metros cúbicos por hora. (ABESC, 2007, pg 9) Podemos perceber portanto que este método é mais prático quando trata-se de concretagem, onde a mão de obra também é diminuída, facilitando na concretagem de edifícios, sendo o método mais utilizado em estruturas de grandes alturas, difícil acesso, longas distancias e entre outras estruturas que exijam maior praticidade. 5 .2 Concreto de Alto Desempenho em edificações Os edifícios habitacionais e/ou comerciais foram os primeiros a empregar o CAD, pela busca de recordes de alturas cada vez maiores e por se adaptarem facilmente a tecnologias mais avançadas, isso também porque o CAD apresenta vantagens comparado com as estruturas de aço. Para os projetistas o CAD é o material preferencial para edificações altas pois apresentam as seguintes vantagens: maior massa e rigidez contra deflexões laterais; menor frequência de deflexões nos pavimentos elevados; liberdade de formas e dimensões, simplicidade de execução em relação ao aço, menor retração e fluência, maior rapidez de execução. (HELENE, ISAIAS e TUTIKIAN, 2011, pg 27) Foi após os anos 80 em que passou-se utilizar as estruturas mistas em CAD, onde passou-se aproveitar melhor as matérias do conjunto estrutural, onde os primeiros edifícios começaram a surgir. O Edifício Scotia Plaza, conforme anexo C, foi o primeiro edifício canadense a ser construído com o concreto de alto desempenho, sendo o pioneiro a ser especificada com uma resistência à compreensão bastante alta, tendo então 285 m e 68 andares este prédio foi construído entre 1986 e 1987 (MIGUEL, 2003, pg 35).
6 - RESULTADOS PRELIMINARES
Através da pesquisa podemos inteirar-se sobre os concretos de forma geral e sua evolução, percebendo que o desenvolvimento de materiais estruturais que atinjam as necessidades da construção civil está cada vez mais visada, de forma com que tenham uma boa eficiência. A partir da compreensão da análise sobre o Concreto Convencional, notamos que sua aplicação é de maior dificuldade por este ser manual, percebemos também que seu desempenho é de menor resistência, porém é de grande importância para a construção civil desde que seja utilizada em determinadas estruturas. Todavia conseguimos perceber, no que se trata das propriedades minerais e aditivos, que o Concreto de Alto Desempenho sofre apenas algumas alterações em relação ao Concreto Convencional. Entretanto, o Concreto de Alto Desempenho trouxe para a Engenharia Civil um passo a frente, nos proporcionando características as quais apresenta facilidade na aplicação, maior desempenho na resistência. Observa-se então que é de suma importância comparar o Concreto de Alto Desempenho e o Concreto Convencional, quanto a resistência à compressão axial e a resistência à tração por compressão diametral, e também absorção por imersão.
7 - CRONOGRAMA
O projeto será desenvolvido de acordo com o seguinte cronograma: Atividades Mar. Abr. Mai. Jun. Jul. Ago. Set. Out. Nov. Dez. Elaboração do Projeto (^) X X X X Revisão de Literatura (^) X X X X X X X Elaboração do Instrumento (^) X X Avaliação pré-projeto (^) X Analise de Dados (^) X X X X Apresentação final Projeto (^) X Fonte: Camila de Souza Armiliato (2019)