concreto pré-moldado

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fundamentos e aplicações

concretopré-moldado

Mounir Kalil El Debs

Parte 1 | Introdução

Fig i.1 Índices de consumo de cimento utilizado no CPM e de consumo de CPM por habitante no início dos anos 1990Fonte dos dados: Tupamaki (1992).

Finl

ândi

a

Dinam

arca

Holan

da

Suéc

ia

Alem

anha

Reino

Uni

do

Espa

nha

Fran

ça

Japã

oItá

lia EUA

Cana

dá

Bras

il0

10

20

30

40

50

Porc

enta

gem

do c

onsu

mo d

e ci

men

to

uti

lizad

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oncr

eto p

ré-m

old

ado

0

40

80

120

160Co

nsu

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Finl

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Dinam

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Japã

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lia

Suéc

ia

Fran

ça

Reino

Uni

do EUA

Cana

dá

Bras

il

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Outros 20%

Outros3%

CML 7% CML

24%

Madeira 43%

CPM 31%

CPM9%

Aço 47%Aço

16%

INGLATERRAFINLÂNDIA

Fig i.2 Utilização do CPM e de outros materiais na construção de edifícios novos na Finlândia e na InglaterraFonte dos dados: Janhunen (1996) e Elliott (1996).





Fig. I.3 Aplicação do CPM em estrutura de esqueleto para edificação de um pavimentoFonte: adaptado de ABCI (1986).





Fig. I.4 Aplicação do CPM em estrutura de parede portante para edificação de um pavimentoFonte: adaptado de PCI (1992).





Fig. I.5 Aplicação do CPM em estrutura de esqueleto para edificação de múltiplos pavimentos de pequena alturaFonte: adaptado de FIP (1994) (figura superior) e PCI (1992) (figura inferior).





Fig. I.6 Aplicação do CPM em estrutura de esqueleto para edificação de múltiplos pavimentos de grande alturaFonte: adaptado de ABCI (1986).





Fig. I.7 Aplicação do CPM em estrutura de parede portante para edificação de múltiplos pavimentos de grande alturaFonte: adaptado de PCI (1992).





Fig. I.8 Aplicação do CPM em sistema estrutural misto para edificação de múltiplos pavimentosFonte: adaptado de PCI (1992).





Fig. I.9 Exemplos de aplicação do CPM em edifícios no Brasil apresentados no Painel dos Projetistas do 2PPP: a) Boulevard Shopping, em Belo Horizonte (MG), e b) prédio do bacharelado em Ciências e Tecnologia da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), em Natal (RN)Fonte: a) Santos (2009) e b) Maranhão (2009).





Fig. I.10 Aplicação do CPM em edifícios escolares: caso da Fábrica de Escolas do Amanhã Governador Leonel BrizolaFonte: Importância... (2015).





Fig. I.11 Aplicação do CPM em coberturas: caso dos terminais rodoviários urbanos de integração do BRT-BHFonte: Rocha (2014).





4,75m 4,75m 4,75m 4,75m

95 m

A AB B C C D D

ESQUEMA LONGITUDINAL

+17,00

0,00

30,00-

48,25-

ESQUEMA TRANSVERSAL

190 tf

225 tf

275 tf

600 tf

410 tf

400 tf

30 a 50 m

95 mA

B C

DTIPOS E PESOS DOS ELEMENTOS PRÉ-MOLDADOS

22,5 m

(1 tf ≃ 10 kN)

Laje pré-moldada Vigas pré-moldadas

Infraestrutura

CML

Fig. I.12 Exemplos de aplicação do CPM em pontes





Painel alveolar

Cobertura

Viga pré-moldada

Painel de parede típico

Painel especial

Fundação da paredeLigação da parede

na fundação

Fundação do pilarBainha para os cabos

de protensão

Armadura não protendida

Ligação das paredes

PilarJuntas de construção

Elemento pré-moldado

Lastro de concreto

Fig. I.13 Exemplos de aplicação do CPM em obras de infraestrutura urbanaFonte: b) adaptado de PCI (1987).





Fig. I.14 Exemplos de aplicação do CPM em obras civisFonte: a) Doniak (2013).

Segmento-chave

Segmento normal

Segmento pré-moldado

Revestimento do túnel

Parafusos para ligaçãona direção circunferencial

Parafusos para ligação na direção longitudinalShield

Graute injetado Graute

injetado Material escavado





Içamento

Tirantes

a) b) c)

Bloco de ancoragem Tirantes

Grua

Andaime

Tirantes

a) b)

c)

Fig. I.15 Exemplos de aplicação do CPM com pequena diferença em relação ao emprego de CMLFonte: b) adaptado de Teshima et al. (2002).





b) Viga de borda

(10 kN ≃ 1 tf )

a) Viga central (1,0 m largura, vão máximo 9,0 m, peso máximo 63 kN)

f) Elemento de borda da fundação

e) Elemento central da fundação

ELEMENTOS PRÉ-MOLDADOS

c) Muro de ala d) Elemento da parte central do encontro (1,0 m largura, altura máxima 5,75 m, peso 40 kN)

MONTAGEM

b) Término da montagem dos encontros

a) Montagem de um dos encontros

c) Colocação da última viga da superestrutura

Fig. I.16 Exemplo de aplicação do CPM com elevado grau de industrialização para a construção de pontes de pequeno porteFonte: adaptado de Fernández Ordóñez (1974).

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Parte 1 | Introdução

Fig i.17 Exemplo de componente de catálogoFonte: adaptado de ABCI (1986).

500 750 1.000 1.250 1.500 1.750 2.000 2.250

1.000

3.000

5.000

7.000

9.000

11.000

13.000

15.000

Vão livre em cm

( ) sob consulta

Sobre

carg

a úti

l kg

f/m

(10

kN

/m)-2 40 x 140

40 x 120

40 x 100

40 x 80

h

b





Fig i.18 Exemplo de construção com aplicação intensiva de componente pré -moldado em edifícios – ampliação do aeroporto Madrid-Barajas, em Madrid (Espanha): a) execução da viga de CML com cimbramento móvel; b) montagem dos painéis alveolares; c) vista da obra em construção; d) obra prontaFonte: Corres Peiretti (2009).





Custos

Número de elementos

Custo variável

Custo fixo

Viabilidade de produção industrial

Produção manufaturada

Produção industrial

Fig. I.19 Composição de custos nas produções industrial e manufaturada





Fig. I.20 Processo construtivo tilt-upFonte: b) cortesia de Vendramini Engenharia.

b) Levantamento do painela) Esquema construtivo

Piso

Painéis moldados sobre o piso

Levantamento do painel

Painéis montados

Escoramento provisório

a) Esquema construtivo





Seção parcial Seção ampliada

Montagem

Após o endurecimento do concreto moldado no local

Concreto moldado no local (CML)

Concreto pré-moldado (CPM)

CML

CPM

Concreto moldado no local (CML)

Fig. I.21 Elementos pré -moldados de seção parcial





ELEVAÇÃO SEÇÃO TRANSVERSAL

~26

,00

m

Elemento pré-moldado Elementos

pré-moldados

Concreto moldado no local

Viga moldada no local

Painel pré-moldado Sistema de fixação

Acabamento com agregado exposto

Parede moldada no local

Tubo de açoSistema de fixação

Fôrma de madeira

a) Emprego em elementos de fachada

b) Aplicação como fôrma para pilar c) Emprego como fôrma incorporada ao elemento estrutural

Fig. I.22 Exemplos de aplicação do CPM arquitetônicoFonte: adaptado de b) Waddell (1974) e c) PCI (1989).





Concreto

Perfil metálico

CML

a) Componente pré-moldado b) Aplicação em tabuleiro de ponte

Fig. I.23 Elemento misto concreto-aço





Fig. I.24 Exemplos da aplicação de elementos pré -moldados de argamassa armadaFonte: desenhos adaptados de Hanai (1992).

Chapa ondulada de fibrocimento

Forro

400 mm

320 4040

400

mm

70

19

18

18

9,84 m

23,00 m12,00 m 23,00 m 12,00 m

23,00 m12,00 m

6,00 6,00 5,75 5,75 5,75 5,75

2,17Diafragmas pré-moldados

Diafragma pré-moldado

250250 625 6251250

3000 mm

2170

mm

35

SEÇÃO TRANSVERSAL DA VIGA

a) Viga de cobertura de pavilhão – uma das primeiras aplicações da argamassa armada no Brasil, em 1961, nas obras de ampliação do campus de SãoCarlos (SP) da Universidade de São Paulo (USP). As fotos mostram a fabricação de uma viga e a montagem das vigas na cobertura

b) Viga de cobertura de terminal rodoviário – essa aplicação atípica da argamassa armada foi justificada por razões circunstanciais, com a redução dopeso de 750 kN da alternativa originalmente prevista para 250 kN da viga de 35 m de comprimento





Fig. I.25 Aplicação de elementos pré -moldados de argamassa armada em construções escolares: a) escola transitória em Abadiânia (GO) e b) escolas de dois pavimentos construídas pela Fábrica de Equipamentos Comunitários (Faec) em Salvador (BA)Fonte: Latorraca (1999).





26,00 m

31,00 m

10,0

0 m

Poliestireno


Espaço para serviço

Espaço para iluminação

GRC

Forro

GRC (concreto com fibra de vidro)

ELEVAÇÃO

PLANTA DA COBERTURA

DETALHE DA LIGAÇÃO ENTRE OS ELEMENTOS PRÉ-MOLDADOS


Armadura em espiral

GRC projetado

GRC aplicado no local

5,67

m

Fig. I.26 Exemplos de aplicação do concreto armado com fibras de vidro (GRC)





Fig. I.27 Exemplo de aplicação de GRC no Brasil: ampliação da Catedral da Sé, em São Paulo (SP)Fonte: cortesia de Fernando Barth.





Estribo com armadura revestida de epóxi

Cordoalha de fibra de carbono ϕ = 12,5 mm 200 mm

325

mm

190

4540

50

320 mm

640 mm

700 mm

300

mm

3070

Ponte com 6,10 m comprimento e 7,00 m largura (1988)

Ponte com 7,30 m comprimento e 4,30 m largura (1992)

Cordoalha de fibra de carbono ϕ = 7,5 mm

Cordoalha de fibra de carbono ϕ = 12,5 mm

Fibra de vidro

Armadura normal

Fibra de aramida

Armadura de protensão

Fibra de carbono

DeformaçãoTe

nsão

(MPa

)0 1 2 3 4 5 6%

0

1.000

2.000

80

a) Curvas tensão × deformação típicas de armadura não metálica

b) Exemplos

Fig. I.28 Armadura não metálica: curvas tensão × deformação e exemplos de aplicaçãoFonte: adaptado de a) fib (2013) e b) Santoh et al. (1993).





178 mm

Camada de asfalto

CPM

CML

203 mm

CPM

CML Camada de asfalto

a) Concreto 42 MPa – nove longarinas espaçadasde 1,2 m, armadas com 30 cordoalhas por longarina

b) Concreto 69 MPa – quatro longarinas espaçadas de 2,7 m,armadas com 58 cordoalhas por longarina

Fig. I.29 Análise comparativa do emprego de concreto de alto desempenhoFonte: adaptado de Durning e Rear (1993).





p

0,10 pℓ2 0,10 pℓ2

0,08 pℓ20,08 pℓ2 0,025 pℓ2

0,125 pℓ20,125 pℓ20,125 pℓ2

ℓ ℓ ℓFig. I.30 Comparação de momentos fletores entre sucessão de tramos simplesmente apoiados e viga contínua





HIvig

= 8 IpI

pil

h

0,0278 pℓ2

ℓ

p

0,0972 pℓ2

0,125 pℓ2

0,5 Hh0,26 Hh

0,24 Hh

0,0139 pℓ2

Alternativa em CML (estrutura monolítica)

Alternativa em CPM (com ligação viga × pilar articulada)

Fig. I.31 Comparação de momentos fletores em pórticos de CPM e CML






Duto para armadura pós-tracionada

Seção transversal do elemento pré-moldado

Seção transversal após a moldagem

Seção transversal do arco

1,981 m

0,457

1,06

7 m

0,15

2

0,305

c) Passarela pronta

Segmento pré-moldado pesando 620kN

Parte moldada no local

a) Fase de montagem

b) Término do arco

Ligação com concreto moldado no local Parte moldada

no local

Elemento pré-moldado de seção parcial


Tabuleiro de concreto pré-moldado

67,66 m

109,85 m

8 x 11,28 = 90,24 m

Pilares moldados no local

9,259,25

Fig. I.32 Exemplo de aplicação do CPM em uma passarela em arcoFonte: adaptado de Levesque (1987).





Fig. I.33 Exemplos de aplicação de CPM em projetos mais flexíveisFonte: cortesia de a) Ramboll e b) Stamp Painéis Arquitetônicos.





Fig. I.34 Exemplo de construção de ponte com prazo reduzido de 72 dias para 72 horasFonte: adaptado de Tadros (2005).





Arco de concretopré-moldado

69,00 m

1,20

m

1,20 m

100

mm

60 mm

SEÇÃO TRANSVERSAL DO ARCO

UHPC - 165/185

Fig. I.35 Exemplo de ponte em arco na Áustria com o uso de UHPCFonte: adaptado de Tue (2009).





Fig. I.36 Capas dos anais dos encontros nacionais de Pesquisa-Projeto-Produção em Concreto Pré-MoldadoFonte: 1PPP (2005), 2PPP (2009) e 3PPP (2013).

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