Tec. Concreto

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<ul><li> 1. 1. INTRODUO1.1 IMPORTNCIA DA PESQUISA A tecnologia do concreto armado a tcnica amplamente dominante na confeco de estruturas de edifcios no Brasil e, em especial, na Regio Metropolitana de Curitiba, tanto por motivos econmicos, devido a disponibilidade de grandes indstrias de cimento na regio (Cia. Cimento Rio Branco e Cia. Cimento Itamb), como por motivos culturais. Nos ltimos anos, o envelhecimento das estruturas de concreto e a conscientizao crescente da demanda de se conhecer os fatores necessrios garantia da durabilidade das estruturas de concreto armado (HELENE, 1997a), assim como, do aumento das necessidades de concretos com resistncias maiores, surgiu um crescente interesse da comunidade cientfica em pesquisar e melhorar esta rea da tecnologia, com estudos sobre concreto de alta resistncia, CAR, e concreto de alto desempenho, CAD. Durante um perodo o termo CAD foi inicialmente adotado, para todos os concretos com alta resistncia, mas hoje, estes diferenciam-se dos CAR por ter, comprovadamente, por intermdio de ensaios especficos, uma alta durabilidade, alm da alta resistncia mecnica relativa aos CAR. Um CAD pode inclusive, possuir, no todo, um melhor desempenho, com relao a vrios parmetros, tanto de projeto como de execuo e de estabilidade fsico-qumica dentro do intervalo de trabalhabilidade necessrio ao seu manuseio. Verifica-se que uma relao gua/cimento baixa, que a principal caracterstica dos CAR, em geral conduz a concretos com menor porosidade e permeabilidade, e, segundo MEHTA (1999) e HELENE (1997b) a baixa relao gua/cimento naturalmente usada nos CAR assegura tanto um bom desempenho quanto a durabilidade. A evoluo da tecnologia do concreto nos anos 70, em especial com a disponibilizao dos aditivos superplastificantes (ACI 212.4R-93, 2001), tornou possvel a produo de concretos com fatores gua/aglomerantes baixos e, conseqentemente, resistncias mecnicas altas, (fck superiores a 50 MPa, CONCRETOS Grupo II, NBR-8953), sendo estes concretos ento chamados de CAR. Novas adies como a slica ativa, por promover reaes que transformam os cristais de hidrxido de clcio em microestruturas mais densas e slidas, deixaram os CAR 12 </li></ul><p> 2. ainda mais interessantes por facilitar a obteno de resistncias maiores com menores consumos de cimento (LIBRIO, 2004). O desenvolvimento do CAR, com a decorrente melhora das caractersticas mecnicas do material e aumento da sua durabilidade, preencheu algumas das necessidades de fornecimento de materiais mais adequados para muitas novas e importantes obras. Nos anos 80, em diversas cidades dos Estados Unidos, foram construdos edifcios com estruturas de concreto com resistncias compresso da ordem de 50 a 120 MPa (MEHTA &amp; ATCIN, 1990a). Em outros paises muitas obras importantes passaram a usar CAR, como as torres Petronas Towers, Kuala Lumpur, Malsia, mostradas na Figura 1.1 (GARZON, 2004). Figura 1.1. Exemplo de aplicao do CAR em estruturas de edifcios altos: PetronasTowers (Partner of the World - Germany, 1997), (GARZON, 2004). No Brasil crescente a utilizao dos CAD e CAR, mostrando por meio de importantes obras sua vocao para chegar at os limites estabelecidos pela tecnologia impondo marcas mundiais na construo de edifcios com o uso de CAR, tais como: - CENU Centro Empresarial Naes Unidas (So Paulo, 2002). Recorde brasileiro em volume de concreto de alto desempenho - 38.661 m3 - e recorde brasileiro em altura de bombeamento de concreto de 156 m (ENGEMIX, 2004); 13 3. -Edifcio E-Tower (em concluso, So Paulo, 2001). Recorde mundial emresistncia. Foram obtidas resistncias compresso de 125 MPa em mdia,mximo de 149,9 MPa aos 28 dias e, aos 63 dias, na ordem de 155,5 MPa(HARTMAN &amp; HELENE, 2004).Em Curitiba, assistiu-se, no ano 2000, as primeiras aplicaes de CAR em grandes obras, tal como o Museu Oscar Niemeyer, conforme mostrado na Figura 1.2, onde, por necessidade de cronograma, aplicou-se concreto com resistncia caracterstica compresso para trs dias de 35 MPa (ENGENHARIA E CONSTRUO, no 78). Figura 1.2. Exemplo de aplicao de CAR em Curitiba - Museu Oscar Niemeyer, (ENGENHARIA E CONSTRUO, no 78).Como colocado no ACI 363R-92 (2001), a dosagem dos materiais para CAR tem variado amplamente e depende de muitos fatores como: -nvel de resistncia requerido; -idade da resistncia caracterstica desejada; -caractersticas dos materiais; -tipo de aplicao.No ACI 363R-92 (2001) est salientado tambm, que a dosagem de CAR muito mais crtica do que para concretos convencionais, pois existe uma intervenincia importante de outros materiais como slica ativa e superplastificantes, alm da dificuldade adicional de se trabalhar com fatores gua/cimento muito baixos. Com freqncia muitos ensaios so requeridos para gerar dados que habilitem o pesquisador a identificar as misturas ideais.14 4. Os mtodos usados para a dosagem de concretos convencionais so baseados nas caractersticas dos materiais disponveis em cada regio, limitando-se em geral ao cimento Portland, agregados e gua, como o colocado em ALVES (2000). Pierre-Claude Atcin (ATCIN, 2000), em seu livro sobre CAD, afirma que importante a avaliao de tcnicas para a dosagem, especficas para CAR, em vista destes terem sua trabalhabilidade governada muito mais pelo uso de aditivos plastificantes e superplastificantes, do que pelo consumo de gua. A incorporao de aditivos e adies a estes concretos tambm torna difcil a utilizao de mtodos convencionais de dosagem. DAL MOLIN (1995) cita que impossvel, na realidade brasileira, pela enorme gama de materiais disponveis, principalmente agregados, padronizar um mtodo de dosagem. Em 2002 foi defendida a primeira dissertao de mestrado na UFPR-PPGCC (Universidade Federal do Paran, Programa de Ps-Graduao em Construo Civil), por MENDES (2002), que trata do estudo experimental com CAR, utilizando agregados grados disponveis na Regio Metropolitana de Curitiba, tendo sido concludo que perfeitamente possvel a confeco de CAR com materiais locais. No seu trabalho, MENDES (2002) investigou a potencialidade de alguns agregados grados locais para a produo de CAR, em que foram comparados diversos CAR produzidos com diferentes agregados grados e a sua influncia nas propriedades mecnicas. Recentemente, foram publicados diversos trabalhos comparando mtodos de dosagem para CAR, como o trabalho de ALVES (2000), um estudo comparativo entre mtodos de dosagem para CAR, com o uso de materiais da regio de Porto Alegre, onde a autora conclui que impossvel padronizar os mtodos em funo dos materiais. Outro trabalho com a mesma abordagem o desenvolvido por PINTO et al. (2003), utilizando os materiais disponveis na regio metropolitana de Goinia. O autor concluiu que nenhum dos mtodos de dosagem apresentou maior economia em todas as resistncias testadas. Considerando-se o exposto, nota-se a importncia de se verificar para os materiais da regio metropolitana de Curitiba a eficincia de diferentes mtodos de dosagem para a confeco de CAR. 1.2 OBJETIVOS DA PESQUISA 15 5. A pesquisa se concentra no estudo de mtodos de dosagem para CAR, utilizando materiais da Regio Metropolitana de Curitiba, complementando, desta forma, os mtodos estudados por ALVES (2000), cujo trabalho se desenvolveu em Porto Alegre-RS, aplicando os agregados locais. O objetivo principal avanar com os trabalhos desenvolvidos por MENDES (2002) com os agregados locais, comparar os seguintes mtodos: IPT/EPUSP Modificado (CREMONINI et al., 2001), Mehta/Atcin (MEHTA &amp; ATCIN, 1990b), e o mtodo Atcin (ATCIN, 2000), em relao ao desempenho destes para a obteno de CAR, utilizando-se materiais disponveis na regio Metropolitana de Curitiba. Igualmente comparar com os consumos de cimento, adies e aditivos, obtidos em MENDES (2002). O produto final da pesquisa a comparao das resistncias compresso com os correspondentes custos dos concretos gerados pelos diferentes mtodos, analisando-se os resultados obtidos dentro do estudo de caso dos pilares do edifcio corporativo Evolution Towers. 1.3 LIMITAES DA PESQUISACom a finalidade de levar a pesquisa o mais prximo possvel ao mercado local de concreto, optou-se por usar os mesmos materiais usados pelas principais concreteiras da regio, (cimento CP V-ARI, agregados midos [areia natural] e grados [brita 1]). Para a escolha dos agregados grados, o critrio de definio foi a do material mais adequado s altas resistncias, definido pelo trabalho de MENDES (2002), sendo escolhida, ento, uma brita de granito produzida em Quatro Barras-PR. As faixas de resistncias mecnicas estudadas em MENDES (2002), so as mesmas do desenvolvimento dos trabalhos desta pesquisa que, tambm, aproveita alguns dos traos e resultados brutos, apresentados pelo autor. Quanto slica ativa o ACI 363R-92 (2001) coloca que adies de 5 a 15% da massa de cimento so as mais usuais. Tambm, como limitao comparao dos mtodos de dosagem, fixou-se o teor de slica ativa como substituio de 8% da massa de cimento. Este valor foi definido em funo da otimizao da eficincia desta adio realizada durante o desenvolvimento dos trabalhos de MENDES (2002) com os materiais da regio metropolitana de Curitiba, considerando diversos agregados comercialmente disponveis. Este valor de adio est de acordo com os trabalhos de 16 6. CARNEIRO et al. (2004) e BAUER et al. (2004) que concluem que com valores inferiores a 5% no obtm todos os ganhos na resistncia e, superiores a 10%, no obtm acrscimos na resistncia compresso. Devido as centrais de concreto da regio metropolitana de Curitiba no utilizarem, atualmente, adies de cinzas volantes ao seu produto, esta adio no fez parte do escopo desta pesquisa. Novamente pela necessidade de fixar-se parmetros, a pesquisa fez uso de um nico aditivo superplastificante para todos os mtodos. O aditivo utilizado foi selecionado devido aos seguintes fatores: o mesmo de terceira gerao, permitindo assim um maior tempo de validade para este estudo, embora este superplastificante, atualmente, ainda possua custo unitrio elevado, este aditivo gerou resultados de fluncia no cone de Marsh, NBR 7682 (1983), superiores aos do aditivo base de naftaleno sulfonado usado por MENDES (2002); e por fim so aditivos de terceira gerao que as concreteiras esto aplicando para produo de CAR/CAD no mercado local, como na obra do Evolution Towers que objeto de um estudo de caso nesta dissertao. Devido s limitaes desta pesquisa, para o seu desenvolvimento experimental foram escolhidos, somente, trs mtodos de dosagem, todos prprios para CAR. Os critrios usados para a escolha especfica de cada um dos mtodos foram: a) Mtodo IPT/EPUSP modificado, CREMONINI et al. (2001): foi escolhido por serum mtodo novo, desenvolvido para materiais nacionais, otimizado para CAR apartir do mtodo IPT/EPUSP, que amplamente utilizado no Brasil paraconcretos convencionais. um mtodo que tem por finalidade principalminimizar o consumo de cimento; b) Mtodo MEHTA/ATCIN, (MEHTA &amp; ATCIN 1990b): foi selecionado por serum mtodo mundialmente conhecido, ser extremamente prtico na aplicao e defcil desenvolvimento e execuo. Tambm este mtodo foi um dos que geroumenores custos e consumos de cimento com os materiais da regio metropolitanade Porto Alegre-RS, de acordo com ALVES et al., (2003); c) Mtodo ATCIN, (ATCIN 2000): foi selecionado por usar a mesma abordagem doACI 211 (1989), mas voltado para faixas de resistncias bem mais altas. Tambm, um mtodo de fcil execuo e leva em considerao caractersticas dosmateriais que outros mtodos no utilizam. 17 7. O estudo previa, inicialmente, tambm, a comparao do mtodo TORALLES- CARBONARI (1996), mas devido aos resultados demonstrados em ALVES (2000) no serem bons, assim outras caractersticas deste mtodo, como a quantidade de traos, consumos de materiais superiores ao disponvel e os prazos necessrios para os estudos e rupturas, no foi possvel o desenvolvimento deste mtodo. Como parmetro para comparao dos diversos mtodos de dosagem utilizados foi adotada a resistncia compresso simples fc (NBR 5739,1994), executada sobre corpo-de-prova cilndricos (10 x 20) cm com rupturas nas idades de 3, 7 e 28 dias. 1.4 ESTRUTURA DA PESQUISAEsta dissertao est dividida em 7 captulos. No Captulo 1 foi feita uma introduo pesquisa, destacando-se a sua justificativa, importncia, objetivos, limitaes e estrutura da dissertao. No Captulo 2 foi apresentada a reviso bibliogrfica sobre CAR, destacando- se: histrico, definies, aplicaes, viabilidade tcnica e econmica, assim como alguns trabalhos relacionados. No Captulo 3 foi feita uma descrio sobre a estrutura interna do concreto, uma explanao sobre as caractersticas dos materiais para a confeco de CAR, alm de explicaes sobre a compatibilidade do cimento com o aditivo superplastificante. No Captulo 4 foram apresentadas as caractersticas para a produo e controle de qualidade do CAR e as propriedades do concreto nos estados fresco e endurecido. O Captulo 5 contm uma descrio da metodologia aplicada, com a seqncia para o desenvolvimento dos mtodos de dosagem e ensaios sobre os concretos. No Captulo 6 esto os resultados dos ensaios preparatrios, as dosagens confeccionadas com seus resultados, assim como, uma anlise destes. Tambm neste captulo est um estudo de caso sobre o uso de CAR no conjunto de edifcios do Evolution Towers em Curitiba. E, no Captulo 7, as discusses finais sobre os resultados, as concluses e sugestes para novas pesquisas. 2. CONCRETO DE ALTA RESISTNCIA 18 8. Neste captulo foi feita uma descrio da evoluo da tecnologia dos concretos de alta resistncia, assim como das suas principais aplicaes bsicas no Brasil e nos outros paises, so, tambm, apresentadas algumas definies e consideraes sobre as vantagens e desvantagens da sua aplicao comparativamente ao concreto convencional.2.1 HISTRICO E PRINCIPAIS APLICAES Apesar dos estudos na ltima dcada o CAR , com freqncia considerado, pela comunidade tcnica, um material relativamente novo. Na regio metropolitana de Curitiba e no Paran seu uso ainda insipiente, salientando-se que o desenvolvimento desta tecnologia vem ocorrendo de forma gradual e continuada por muitos anos.O ACI 363R-92 (2001), afirma que, nos E.U.A., na dcada de 50, concretos com resistncia de 34 MPa eram considerados de alta resistncia. Na dcada de 60, concretos com at 52 MPa de resistncia compresso j eram comercializados. Em Curitiba, na dcada de 60, usou-se concretos com resistncia caracterstica compresso de 40 MPa no ento edifcio da Secretaria de Educao, atual Museu Oscar Niemeyer, (Figura 2.1). At o incio da dcada de 60 era muito limitada a disponibilidade de concretos com resistncias compresso superiores a 41 MPa, (ACI 363R-92, 2001). Mais recentemente, as aplicaes de CAR aumentaram muito e vm sendo usadas em muitas partes do mundo. Este crescimento foi possvel devido evoluo e recente desenvolvimento da tecnologia de materiais, que correspondido pelo aumento da sua demanda. Quanto assuno de riscos importante lembrar que a deciso dos empreendedores e empreiteiros em utilizar novas tecnologias, como os CAR, em suas estrutu...</p>