ENGENHARIA CIVIL INTEGRADA

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1 ENGENHARIA CIVIL INTEGRADA Concreto e suas aplicações. Anderson José da Silva Souza RA: A Douglas Lara Afonso RA: A521HJ-0 Fabricio Kloss Raniel RA: A39HAD-3 João Vitor Ferro Bonfim RA: A399IF-3 Rubens Dias Sanchez RA: A Araçatuba 2014

2 Concreto Convencional É um concreto muito utilizado no dia a dia da construção civil, que não apresenta características especiais para aplicação em obra, que pode ser fabricado tanto in loco ou nas usinas de concreto. Seu Slump Test (valor numérico que caracteriza a consistência do concreto) varia em torno de 40 mm a 70 mm, podendo ser aplicado na execução de quase todos os tipos de estruturas, com os devidos cuidados quanto ao seu adensamento. Na obra, o caminhão pode descarregar diretamente nas fôrmas, ou pode ser transportado por meio de carrinhos de mão, gruas ou elevadores, porém não pode ser bombeado. Mesmo sendo um concreto simples, requer como qualquer outro um estudo prévio de seus componentes para a determinação do traço mais econômico, desde sua elaboração, execução e controle tecnológico da estrutura. Quando utilizado torna-se necessário o uso de um vibrador de imersão para que o concreto seja adensado, com intuito de retirar os vãos existentes entre os agregados e o aglomerante do concreto, garantindo assim um melhor preenchimento da mistura.

3 Concreto Bombeável É um tipo de concreto muito utilizado na construção civil devido sua boa trabalhabilidade e facilidade de bombeamento através de tubos rígidos ou mangueiras flexíveis que permitem que o concreto seja descarregado diretamente ou próximo aos pontos onde deve ser aplicado. Por esse fato seu Slump ou Abatimento deve ser maior que 70mm, sendo o mais recomendável valores entre 80 e 100 mm para que seu deslocamento pelo interior da tubulação não atinja valores incompatíveis com a capacidade do equipamento. Apesar de ter incorporado em sua pasta maior quantidade de água comparado ao concreto convencional, o concreto é considerado bombeável quando seus componentes não separam por segregação. Observações O concreto bombeável deve ter argamassa suficiente e consumo mínimo de cimento de 270 kg/m³, para lubrificação interna dos tubos facilitando assim seu deslocamento ao ser bombeado. Recomenda-se utilizar britas com diâmetro diferenciado de acordo com a necessidade de uso em obra, seguindo os valores da tabela abaixo. Observação: Para escolha do concreto mais adequado, deve-se considerar a taxa de armadura da estrutura considerando-se as britas a serem utilizadas.

4 Concreto Auto-adensável Concretos Especiais Podemos definir como um concreto que possui alta fluidez, coesão e resistência a segregação. O CAA não pode depender de nenhum tipo de ajuda externa para cumprir seu papel como a utilização de vibradores, réguas vibratórias ou qualquer outra forma de compactação, pois esse tipo de concreto deve contar apenas com seu peso próprio, ou seja a ação da gravidade em sua massa. O CAA tem como característica principal o alto slump de serviço de 160mm a 230mm o que garante a esse tipo de concreto a alta trabalhabilidade e fácil aplicação. Outra característica desse material é que em sua composição pode ser previsto o uso de aditivos super plastificantes com intuito de reduzir a quantidade de água de amassamento. Um dos fatores importantes que deve ser considerado é a dosagem, pois o aumento significativo da água em sua composição, requer cuidados contra segregação além da perda de resistência, por esse fato recomenda-se a cada traço desenvolvido, ensaiar em laboratório previamente seu uso, para comparação de resultados da resistência que deseja-se obter. Benefícios Acelera o processo construtivo, pois seu lançamento é rápido e dispensa adensamento. Economia com mão-de-obra, pois elimina utilização de equipamentos vibradores, consequentemente menor quantidade de funcionários para espalhamento e nivelamento do concreto; Maior vida útil do concreto devido suas características de adensamento próprio, que reduz a quantidade de falhas de concretagem e grandes vazios resultante da má vibração; Melhora o acabamento final da superfície; Maior facilidade para preenchimento de fôrmas curvas, esbeltas, com altas taxas de armadura e de difícil acesso; Permite concretagens em peças de seções reduzidas; Maior rapidez de aplicação em obra;

5 Utilização Quanto a sua utilização o CAA possui grande versatilidade podendo ser empregado em peças com alta taxa de armadura, elementos estruturais, pavimentos, lajes, tubulões, fundações do tipo hélice contínua, blocos, vigas de transição, paredes, etc. Viabilidade Econômica do CAA Com base nos estudos de algumas literaturas, o CAA mostrou-se eficiente quanto sua aplicação e utilização em obras de pequeno e grande porte. Sua utilização pode representar uma redução direta no custo final da obra por apresentar um custo global (insumos mais mão de obra) menor que o concreto convencional, além de uma série de vantagens como eliminação de reparos na estrutura, aumento de velocidade de concretagem, redução de ruído, redução na quantidade de funcionários para aplicação, entre outras. Aplicação in loco do Concreto Auto Adensável.

6 Concreto Leve Estrutural Definição: É um material de construção civil composto por agregados leves, muito utilizado em diversas aplicações na engenharia como em edificações, pontes e plataformas marítimas. Apesar de relatos históricos sobre o uso desse material a 1100 a.c, o concreto leve estrutural torna-se cada vez mais importante no cenário mundial por muitas características no que refere-se a ganho de produtividade (tempo), economia e sustentabilidade, ou seja é um material milenar e ainda assim é um produto contemporâneo que atende as necessidades da obra no que diz respeito a qualidade. A utilização desse material é atribuída principalmente aos benefícios que ele pode promover se utilizado, como as seguintes características: Diminuição da massa específica do concreto; Redução de esforços na estrutura das edificações; Economia com formas e cimbramento; Diminuição dos custos com transporte de construções pré fabricadas; Capacidade elevada de isolamento térmico e acústico; Além de todos os benefícios citados acima, a substituição dos agregados convencionais por agregados leves influenciam diretamente em outras importantes propriedades do concreto como a trabalhabilidade, resistência mecânica, módulo de deformação, durabilidade, estabilidade dimensional, condutividade térmica, resistência em altas temperaturas e espessura da zona de transição entre o agregado e a pasta de cimento. Especificações Os concretos Leves diferem-se dos concretos convencionais devido a substituição de parte dos materiais sólidos por ar. Podem ser classificados em concreto com agregados leves, concreto celular e concreto sem finos.

7 a)com agregados leves b) celular c) sem finos Enquanto os concretos normais têm sua densidade variando entre 2300 e 2500 kg/m³, os leves estão abaixo de 2000 kg/m³. Os produzidos com agregados leves utiliza-se como agregado o isopor, vermiculita e argila expandida. Sua aplicação está voltada para procurar atender exigências específicas de algumas obras e também para enchimento de lajes, fabricação de blocos, regularização de superfícies, envelopamento de tubulações, entre outras. Sua resistência a compressão aos 28 dias varia de acordo com a massa especifica aparente do concreto leve, como na tabela abaixo. Valores correspondentes de resistência à compressão e massa específica para concreto leve estrutural. Fonte NM 35,1995.

8 Outros parâmetros também podem ser utilizados para classificar o concreto leve estrutural, como o Fator de Eficiência (FE), que relaciona o valor de resistência à compressão e de massa específica do concreto. Com o aprimoramento da tecnologia dos concretos e com o desenvolvimento de novos materiais componentes, como os aditivos redutores de água e as adições pozolânicas, tornou-se mais fácil a obtenção de concretos com alta resistência mecânica e elevada durabilidade, inclusive aos concretos leves que no início dos anos 90, Zhang e Gjorv conseguiram superar a barreira dos 100 Mpa de resistência à compressão ( aos 28 dias) para concretos com agregados leves (argila expandida), com massa específica em torno de 1750 kg/m³ e consumo de cimento de 550 kg/m³. Concreto Leve Estrutural no Brasil A utilização desse material iniciou - se no Brasil na década de 60 com o objetivo de produzir unidades habitacionais pré fabricadas garantindo que seus elementos fossem manejados e transportados com maior facilidade, devido ao menor peso próprio. A empresa responsável pela implantação do sistema no país foi a Cinasa, que utilizou o concreto leve com argila expandida na produção das unidades habitacionais assim como na execução de elementos estruturais pré- fabricados de seções de variados formatos ( I,Y, U, T e TT), que se tornaram o principal produto da empresa. Durabilidade Apesar do concreto leve ser composto por agregados leves, porosos, de baixa densidade, logo definimos que sua permeabilidade a fluidos é maior e consequentemente o concreto fica vulnerável aos agentes agressivos diminuindo sua resistência. Porém essa tese não pode tornar-se um fato, pois diversos estudos de pesquisadores como (Holm; Bremmer, 1994; EuroLightCon, 1998; Chandra; Bernisson,2002) através de inúmeros estudos para avaliação da durabilidade do concreto, chegaram a seguinte conclusão que para a avaliação da durabilidade deve-se verificar se a porosidade do material é constituída por poros conectados ou não, pois o um material pode ser poroso e no entanto ser estanque como na figura abaixo.

9 Representação esquemática da relação entre porosidade e permeabilidade. Fonte: EuroLightCon,1998. Assim fica evidente que materiais porosos não são necessariamente mais permeáveis, mais suscetíveis a agentes agressores que vão influenciar diretamente na menor durabilidade do concreto, pois com base nos estudos já citados, e na representação esquemática acima, fica claro que o material pode não ser poroso e ser altamente permeável. Outro fator importante é que estudos comparativos entre os concretos com agregados leves apresentam valores de permeabilidade aos fluidos iguais ou inferiores aos observados para os concretos convencionais devido as seguintes fatores: Menor quantidade de água/aglomerante dos concretos leves comparado aos concretos convencionais para obtenção da mesma resistência. Diminuição das fissuras internas do concreto pela redução da diferença entre os valores dos módulos de deformação do agregado e da pasta de cimento; Melhoria da qualidade da zona de transição pasta- agregado;

10 TRABALHABILIDADE DOS CONCRETOS A trabalhabilidade pode ser definida como o conjunto de características ideais para determinado uso do concreto, ou seja, se o concreto consegue vencer as armaduras e ocupar os espaços que fora destinado numa determinada condição de transporte, lançamento e adensamento diz-se que o concreto é trabalhável.portanto, é importante que se diferencie trabalhabilidade de consistência, pois um concreto com uma mesma consistência pode ser trabalhável para um certo espaçamento de armadura e não ser para outro menos espaçado. (BAUER, 2000) Assim sendo, podemos dizer que a consistência é a principal característica a ser estudada para uma determinada trabalhabilidade, pois a mesma [..] traduz propriedades intrínsecas da mistura fresca relacionadas com a mobilidade da massa e a coesão entre os elementos componentes [...] (BAUER,2000) para um concreto uniforme e compacto. Segundo Sobral em Bauer(2000), para se conseguir uma compactação que assegure a máxima densidade possível e um consequente baixo índice de vazios para um determinado adensamento, é necessário um concreto trabalhável. Estudos mostram que a presença de vazios proveniente da água não combinada ou do excesso de água que após evaporar deixam poros no concreto reduz consideravelmente sua resistência, por exemplo, 5% de vazios podem reduzi-la em cerca de 30%, e apenas 2% representam queda de mais de 10%. (Sobral E.S. em L.A. Falcão Bauer (2000)

11 FATORES QUE AFETAM A TRABALHABILIDADE Consistência. Sobral E.S. em Bauer (2000) diz que a constistência é o mais importante dos fatores que influem na trabalhabilidade. Tipos de Mistura, Transporte, Lançamento e Adensamento do Concreto. Segundo Sobral E.S. em Bauer (2000) a trabalhabilidade deverá ser adequada para cada tipo de mistura, transporte, lançamento e adensamento do concreto para que haja a devida compactação e que não haja segregação do concreto Ao produzir concreto é necessário que o mesmo seja homogêneo, e o tipo de betoneira e o tempo de mistura determinam tal homogeneidade Se o concreto for bombeado, a mistura não deve ser nem muito seca nem muito úmida, ou seja, a consistência assume um valor crítico. É possível haver uma pressão nas paredes dos tubos caso o teor água/mistura for menor do que o teor ideal. Quando o teor de água/mistura seca é apropriado, o atrito desenvolve-se apenas nas paredes dos tubos, através de uma camada muito fina de argamassa, que funciona como lubrificante (BAUER,2000). Se o valor for mais alto que o crítico, há segregação do concreto. Sobral E.S. em Bauer,2000 ainda diz que é necessário um suficiente teor de materiais finos, pois estes funcionam como lubrificante nas paredes dos tubos. Dimensões de Peças a Moldar e Afastamento das Armaduras. Esses fatores influenciam indiretamente, pois o diâmetro máximo do agregado a usar é função de tais parâmetros. O item 87 da NB-1, Norma Brasileira para cálculo e execução de obras do concreto armado, estabelece que seja o diâmetro máximo do agregado inferior a ¼ da menor dimensão da peça a ser moldada. (Sobral E.S. em Bauer,2000)

12 ESTUDO DA CONSISTÊNCIA Compacidade e Mobilidade. A consistência é a capacidade de um concreto escoar (Sobral E.S. em Bauer,2000 apud ACI). Ritchie diz que a consistência depende da compacidade e mobilidade. A compacidade, segundo Glenville apud Bauer (2000) é [...] a quantidade de trabalho interno necessária à completa compatação[...]. A mobilidade depende do ângulo de atrito interno, coesão e viscosidade Segregação. Quando se fala em trabalhabilidade, é essencial que se fale em segregação, ou como evitar a segregação. Sobral E.S. em Bauer (2000) define segregação como a separação dos constituintes da mistura, o que impede a obtenção de uma mistura uniforme, e cita a principal causa primária, que é a diferença do tamanho dos grãos do agregado além dos cuidados que se deve ter para evitar a segregação, como a escolha conveniente da granulometria e cuidado nas operações que culminam o adensamento. Quando os grãos maiores se separam dos demais a causa provável é concreto pobre e seco, com a adição de água, pode haver melhoria da coesão, porém, se o concreto se tornar muito úmido há a segregação pela separação da pasta. (Sobral E.S. em Bauer, 2000) Exsudação. Na exsudação os agregados não conseguem fixar toda a água presente da mistura e o excesso sobe para a superfície, o que caracteriza uma forma particular de segregação. Caso não haja a evaporação da água da superficie a consequência pode ser um concreto frágil e poroso. (Sobral E.S. em Bauer,2000)

13 FATORES QUE AFETAM A CONSISTÊNCIA Teor de Água/Mistura Seca. Através desse teor, podemos verificar a influência indireta do fator água/cimento. Há influência do teor água/mistura seca na consistência, e é expresso em porcentagem do peso da água em relação ao peso da mistura seca.(sobral E.S. em Bauer,2000) Granulometria e Forma do Grão do Agregado. Sabe-se que os agregados de forma acicular, laminar e angular são responsáveis por vazios na mistura, assim sendo, é preferível agregado de forma arredondada, pois possibilitam mais plasticidade à mistura. Quanto à granulometria, é preferível agregados de menor superfície específica, pois estes, segundo Ernanio Sávio Sobral, dão mais plasticidade ao concreto. (Sobral E.S. em Bauer,2000) Os fatores teor de água/mistura seca e granulometria do agregado devem ser considerados em conjunto, pois GLANVILLE apud BAUER(2000), observou que ao aumentar o fator água/cimento e a relação pedra/areia, houve uma maior plasticidade na mistura.(sobral E.S. em Bauer,2000) AGREGADO Segundo Alexandre Serpa Albuquerque em Bauer (2000) agregado é um material em forma de partícula, sendo tais partículas de diversos tamanhos, de atividade química praticamente nula, além da incoesividade.

14 Figura 7 Agregado Pedra britada 1 CLASSIFICAÇÃO Alexandre Serpa Albuquerque em Bauer(2000) diz que os agregados podem ser classificados quanto à origem (naturais ou industrializados), à dimensão (graúdo e miúdo), ao peso específico aparente (leves, médios e pesados). PROPRIEDADES FÍSICAS Massa Específica É a massa dividida pelo volume ocupado pela mesma, sua determinação é feita de acordo com a NBR9976 para agregados miúdos e NBR9937 para agregados graúdos. O processo de determinação da massa específica absoluta para agregado graúdo consiste nas seguintes etapas: Secar a amostra em estufa até que seu peso não apresente valores diferentes de 0,1% entre duas medições consecutivas, medidas não menos de duas horas. Colocar a amostra num recipiente e então determinar a massa A.

15 Então, esparramar os agregados numa bandeja recoberta de água para que os grãos absorvam umidade. Após 48horas, escorrer a amostra e enxugar os grãos maiores com um pano. Moldar a amostra em uma fôrma tronco-cônica, se ao retirar a fôrma, a amostra tive um teor de umidade apenas suficiente para manter se intacta, dizemos que ela está no estado saturado superfície seca. Colocar a amostra na condição de saturada superfície seca, pesa-la. (massa B) Mergulhar o recipiente em água e pesar (peso C) O peso C é determinado subtraindo o empuxo da água deslocada do peso dos grãos, ou seja, C tem o mesmo valor número do volume. Alexandre Serpa Albuquerque em Bauer (2000) diz que as massas específicas nas condições seca, e na condição saturado superfície seca (ALBUQUERQUE, A.S. em. Bauer,2000) podem ser determinados, respectivamente por: a) A ( B C) b) B ( B C) (ALBUQUERQUE, A.S. em. Bauer,2000). Massa Específica Aparente. Alexandre Serpa Albuquerque (Bauer,2000) diz que a massa específica aparente também pode ser chamada de massa unitária ou massa barimétrica. É a massa do agregado dividida pelo volume, porém, depende do grau de compacidade e adensamento, ou seja, é a massa específica absoluta levando em consideração as duas propriedades citadas. Para determinação da massa específica aparente de agregado graúdo, segundo a NBR 7521 são necessários os seguintes passos:

16 Preencher um recipiente de dimensões conhecidas com o agregado, até as bordas e deixe-o cair de uma altura não superior a 10cm, assim [...] o agregado adquire a compacidade denominada de estado solto (ALBUQUERQUE,A.S. In BAUER, 2000). Pesar o recipiente vazio, e em seguida cheio com o agregado, a diferença dos pois pesos dividido pelo volume do recipiente é a massa específica aparente. Obs: Para determinação da massa aparente de agregado miúdo é necessário levar em conta a umidade, visto que, a massa específica aparente varia com o teor de umidade. Porosidade. Segundo Alexandre Serpa Albuquerque (Bauer,2000) o espaço que fica entre um agregado e outro é denominado vazios e pode ser obtido pela divisão entre a quantidade de vazios de um agregado e o volume total do recipiente (agregado+vazios). Compacidade. Pode-ser dizer que a compacidade é a divisão entre a massa específica aparente e a massa específica absoluta, de acordo com Alexandre Serpa Albuquerque (Bauer,2000). Índice de Vazios. É o resultado da divisão entre o volume total de vazios e o volume do agregado.

17 Granulometria. Ao passar por uma peneira e ficar retido em outra, denominando a dimensão menor de a e a maior de b, dizemos que um agregado que fica retido na peneira a e passa na peneira b é denominado agregado a/b, assim sendo, fica conhecido a graduação do agregado.porém, Alexandre Serpa Albuquerque diz que o conhecimento da graduação do agregado não é suficiente para o caracterizar, sendo necessário [..]conhecer quais são as parcelas constituídas de grãos de cada diâmetro, expressas em função da massa total do agregado (ALBUQUERQUE,A.S. In BAUER, 2000). Finura. Alexandre Serpa Albuquerque define agregado de maior finura aquele que possui maior quantidade de grãos com diâmetros menores que um outro agregado, indentificados após um ensaio granulométrico (ALBUQUERQUE,A.S. In. BAUER, 2000). Módulo de Finura. Se num ensaio de distribuição granulométrica somam-se as porcentagens retidas até cada peneira da série normal e divide o resultado por 100, dá-se à grandeza assim obtida o nome de módulo de finura do agregado (ALBUQUERQUE,A.S. In.BAUER, 2000). Superfície Específica. Para ilustrar o conceito de superfície específica, imagina-se uma grande esfera com uma determinada massa e uma determinada superfície específica, agora, divida essa grande esfera em 10 esferas menores, com a mesma massa, essas 10 esferas terão superfície específica bem maior, e fazendo uma analogia da esfera com agregado para concreto, conclui-se que quanto maior a superfície específica maior o fator a/c. (ALBUQUERQUE,A.S. In.BAUER, 2000).

18 Teor de Umidade. A massa de água que o agregado absorve dividida pela massa do agregado seco é denominado teor de umidade, para a determinação do mesmo, é necessário: pesar o agregado num período não maior que duas horas,até que a diferença entre duas pesagens não seja maior que 0,1% Subtrair o peso da amostra úmida e seca, [...]expressa em porcentagem do peso da amostra seca, é o teor de umidade do agregado (ALBUQUERQUE,A.S. In.BAUER, 2000). POLITICA NACIONAL DOS RESIDUOS SÓLIDOS No ano passado, o Brasil aprovou após duas décadas de discussões a Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS). Essa política procura organizar a forma como o país trata o lixo, incentivando a reciclagem e a sustentabilidade. Com a aprovação da política, foi elaborado o Plano Nacional de Resíduos Sólidos, cujo texto passou por um processo de consulta pública. A socióloga Elisabetth Grinberg, coordenadora-executiva do Instituto Pólis, participou das audiências que resultaram na redação final do plano. Beth destaca que ele foi construído em um processo participativo, recebendo sugestões de todos os setores envolvidos. A última audiência, em Brasília, definiu o texto final que vai entrar em vigor no próximo ano. São três os principais pontos da política: - fechamento de lixões até 2014: até 2014 não devem mais existir lixões a céu aberto no Brasil. No lugar deles, devem ser criados aterros controlados ou aterros sanitários. Os aterros têm preparo no solo para evitar a contaminação de lençol freático, captam o chorume que resulta da degradação do lixo e contam com a queima do metano para gerar energia; - só rejeitos poderão ser encaminhados aos aterros sanitários: Os rejeitos são aquela parte do lixo que não tem como ser reciclado. Apenas 10% dos resíduos sólidos são rejeitos. A maioria é orgânica, que em compostagens pode ser reaproveitada e transformada em adubo, e reciclável, que deve ser devidamente separada para a coleta seletiva;

19 - elaboração de planos de resíduos sólidos nos municípios: os planos municipais serão elaborados para ajudar prefeitos e cidadãos a descartar de forma correta o lixo. Outro importante avanço da política é a chamada "logística reversa". Na prática, a logística reversa diz que uma vez descartadas as embalagens são de responsabilidade dos fabricantes, que devem criar um sistema para reciclar o produto. Por exemplo, uma empresa de refrigerante terá que criar um sistema para recolher as garrafas e latas de alumínio e destiná-las para a reciclagem. Para Beth, a implementação da logística reversa é totalmente viável, como mostram exemplos de cidades europeias e inclusive de algumas cidades brasileiras. "A logística reversa é viável. Um exemplo disso são os países europeus, que encontraram soluções compatíveis com a realidade deles." Segundo Beth, uma das diferenças é que no Brasil se pensou uma forma de integrar os catadores e as cooperativas no plano, buscando recolocação profissional. Apesar de todos os pontos positivos do plano, Beth encontra uma falha. Em um dos artigos, a política cria uma brecha para a instalação de tecnologia de incineração do lixo. Segundo a pesquisadora, é uma falha porque os incineradores não são economicamente viáveis para pequenos municípios e queimam um resíduo, que poderia estar sendo devidamente reciclado, poluindo o ar.