CURSO DE ENGENHARIA CIVIL. Aurélio Nilsson

0 CURSO DE ENGENHARIA CIVIL Aurélio Nilsson COMPARAÇÃO ENTRE TUBOS DE CONCRETO ARMADO E TUBOS DE CONCRETO COM FIBRAS DE AÇO COM RELAÇÃO AO PROCESSO DE FABRICAÇÃO E AO CUSTO DO PRODUTO FINAL Santa Cruz do Sul, dezembro de 2011

1 Aurélio Nilsson COMPARAÇÃO ENTRE TUBOS DE CONCRETO ARMADO E TUBOS DE CONCRETO COM FIBRAS DE AÇO COM RELAÇÃO AO PROCESSO DE FABRICAÇÃO E AO CUSTO DO PRODUTO FINAL Trabalho de conclusão apresentado ao Curso de Engenharia Civil da Universidade de Santa Cruz do Sul para obtenção do título de bacharel em Engenharia Civil. Orientador: Prof. Ms. Marco Antonio Pozzobon. Santa Cruz do Sul, dezembro de 2011

2 Dedico este trabalho a minha família, por todo apoio, incentivo e por estarem sempre presentes ao enfrentar os momentos mais difíceis durante o período de Graduação.

3 AGRADECIMENTOS Agradeço aos meus pais, pela paciência, pelo auxilio e por me deixar elaborar este trabalho usando a empresa como modelo; Agradeço aos meus familiares, pela confiança e paciência que nessa jornada; Ao professor orientador, por me auxiliar a percorrer caminhos pelos quais nunca imaginei; Aos amigos, colegas, funcionários e professores que contribuíram direta ou indiretamente para a realização deste trabalho.

4 RESUMO Em 2007, entrou em vigor a nova norma para tubos de concreto, a NBR 8890/2007 - tubos de concreto, de seção circular, para águas pluviais e esgotos sanitários - requisitos e métodos de ensaio. Ela abre possibilidades para a utilização de um novo modelo de tubos de concreto em substituição aos tubos de concreto armado: os tubos de concreto reforçados com fibras de aço. Alguns estudos foram feitos comparando a qualidade dos tubos, entretanto, faltam estudos comparando para ver se essa seria uma alternativa econômica para uma empresa de prémoldados. E este trabalho analisa se existe vantagem na elaboração destes tubos, abordando um tipo específico: Tubos de concreto com 800 mm de diâmetro, macho e fêmea, feitos através de vibração. Ele compara estes tubos em quesitos de qualidade, aspectos financeiros e aspectos de produção, assim como pré-determina qual é o melhor tipo de tubo de concreto seria o mais vantajoso para esta empresa.

5 LISTA DE FIGURAS Figura 2.1.1 Tubo de concreto ponta e bolsa com junta elástica... 19 Figura 2.1.2 Tubos de concreto com encaixe macho e fêmea... 20 Figura 2.2.1 Modelo de fibras de aço utilizadas em tubos de concreto... 24 Figura 2.2.2 Fibras de aço... 24 Figura 2.5.1 Armadura para tubos com 600 mm de diâmetro... 26 Figura 2.6.1 Forma interna para tubos com 600 mm de diâmetro... 27 Figura 2.6.2 Forma externa para tubos com 200 mm de diâmetro... 27 Figura 2.6.3 Anéis utilizados na fabricação de tubos de concreto... 28 Figura 2.6.4 Conjunto completo para a fabricação de tubos com 2 m de diâmetro 28 Figura 2.6.5 Secagem de tubos com 200 mm de diâmetro... 29 Figura 2.6.6 Secagem de tubos com 600 mm de diâmetro.... 29 Figura 4.1.1 Preparação das amostras para os ensaios.... 35 Figura 4.1.2 Ensaio de compressão axial... 36 Figura 4.1.3 Ensaio de compressão diametral.... 36 Figura 4.1.4 Preparação da amostra AN 1 para o ensaio de compressão diametral... 55 Figura 4.1.5 Ensaio de compressão diametral da amostra AN 1 (análise externa)... 55 Figura 4.1.6 Ensaio de compressão diametral da amostra AN 1 (análise interna)... 56 Figura 4.1.7 Preparação da amostra AN 2 para o ensaio de compressão diametral... 56 Figura 4.1.8 Ensaio de compressão diametral da amostra AN 2 (análise externa)... 57 Figura 4.1.9 Ensaio de compressão diametral da amostra AN 2 (análise interna)... 57 Figura 4.1.10 Preparação da amostra AN 3 para o ensaio de compressão diametral... 58 Figura 4.1.11 Ensaio de compressão diametral da amostra AN 3 (análise externa 01)... 58

6 Figura 4.1.12 Ensaio de compressão diametral da amostra AN 3 (análise externa 02)... 59 Figura 4.1.13 Preparação da amostra AN 4 para o ensaio de compressão diametral... 59 Figura 4.1.14 Ensaio de compressão diametral da amostra AN 4 (análise interna 01)... 60 Figura 4.1.15 Ensaio de compressão diametral da amostra AN 4 (análise interna 01)... 60

7 LISTA DE TABELAS Tabela 1 Traço do concreto... 32 Tabela 2 Resultados dos testes em corpos de prova... 33 Tabela 3 Resultados dos ensaios nos tubos de concreto... 37 Tabela 4 Traço do concreto (2ª amostragem)... 39 Tabela 5 Resultados dos testes em corpos de prova (2ª amostragem)... 40 Tabela 6 Resultados dos ensaios nos tubos de concreto (2ª amostragem)... 43

8 LISTA DE GRÁFICOS Gráfico 1 Curva do concreto... 34 Gráfico 2 Resistência à compressão axial (28 dias)... 34 Gráfico 3 Resistência à compressão diametral (28 dias)... 35 Gráfico 4 Carga de trinca dos tubos de concreto... 38 Gráfico 5 Carga de ruptura dos tubos de concreto... 38 Gráfico 6 Curva do concreto (2ª amostragem)... 41 Gráfico 7 Resistência à compressão axial aos 21 dias (2ª amostragem)... 41 Gráfico 8 Resistência à compressão diametral aos 21 dias (2ª amostragem)... 42 Gráfico 9 Carga de trinca dos tubos de concreto... 43 Gráfico 10 Carga de ruptura dos tubos de concreto... 44

9 LISTA DE ABREVIATURAS ABNT ABTC ACPA ACN ASTM D.A.E IBTS NBR PCA R.A.E. USA Associação Brasileira de Normas Técnicas Associação Brasileira de Tubos de Concreto American Concrete Pipe Association Artefatos de Cimento Nilsson American Society for Testing and Materials Departamento de Águas e Esgotos Instituto Brasileiro de Telas Soldadas Norma Brasileira Regulamentadora Portland Cement Association Repartição de Águas e Esgotos de São Paulo United States of America

10 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO... 12 1.1 Tema... 12 1.2 Problema... 13 1.3 Hipóteses... 13 1.4 Objetivos... 14 1.4.1 Objetivo principal... 14 1.4.2 Objetivos específicos... 14 2 REFERENCIAL TEÓRICO... 15 2.1 Tubos de Concreto... 15 2.1.1 Histórico... 15 2.1.1.1 Período pré-1800... 15 2.1.1.2 Período 1800-1840... 16 2.1.1.3 Período de 1880 a 1930... 16 2.1.1.4 Período posterior a 1930... 17 2.1.2 Aplicações... 18 2.1.2.1 Rede de esgoto sanitário... 18 2.1.2.2 Drenagem de água pluvial... 19 2.2 Fibras... 20 2.2.1 Tipos de fibras... 22 2.2.2 Aplicações... 23 2.2.3 As vantagens das fibras de aço em tubos de concreto... 23 2.3 Processo de fabricação... 25 2.4 Concreto... 25 2.5 Armadura... 26 2.6 Método de fabricação... 26 2.7 Armazenagem e transporte... 30 3 METODOLOGIA... 31 4 ANÁLISE DOS RESULTADOS... 32 4.1 Análise de qualidade... 32 4.1.1 Primeira verificação... 32 4.1.1.1 Qualidade do concreto... 32 4.1.1.2 Verificação da qualidade dos tubos... 37

11 4.1.2 Segunda verificação... 39 4.1.2.1 Qualidade do concreto... 39 4.1.2.2 Verificação da qualidade dos tubos... 42 4.2 Análise financeira... 44 4.2.1 Tubo de concreto armado com tela soldada... 45 4.2.1.1 Custo dos materiais... 45 4.2.1.2 Custo de fabricação... 46 4.2.2 Tubo de concreto reforçado com fibras de aço... 47 4.2.2.1 Custo dos materiais... 47 4.2.2.2 Custo de fabricação... 48 5 COMPARAÇÃO DOS RESULTADOS... 50 5.1 Comparação de qualidade... 50 5.2 Comparação de custos... 50 5.3 Aspectos de produção... 50 6 CONCLUSÃO... 51 REFERÊNCIAS... 52 ANEXO A FOTOS REFERENTES AOS PRIMEIROS ENSAIOS... 54 ANEXO B LAUDOS REFERENTES AOS PRIMEIROS ENSAIOS... 61 ANEXO C LAUDOS REFERENTES AOS ÚLTIMOS ENSAIOS... 66

12 1 INTRODUÇÃO Conforme a Associação Brasileira de Tubos de Concreto - ABTC, os tubos de concreto são peças circulares pré-moldadas de concreto, onde o encaixe pode ser macho e fêmea ou ponta e bolsa. Eles são utilizados em galerias de águas pluviais, drenagem de aeroportos e rodovias, galerias e bueiros, sendo que suas características técnicas devem estar conforme a NBR 8890/2007 - tubos de concreto, de seção circular, para águas pluviais e esgotos sanitários - requisitos e métodos de ensaio. Também são utilizados em sistemas de esgoto sanitário (emissário e redes troncos de esgotamento sanitário), por possuírem características que permitem resistir ao ataque químico produzido pelo transporte de esgoto sanitário e por não apresentar risco de contaminação do subsolo [quando possuem juntas elásticas, não permite a saída (vazamento) do esgoto transportado]. Atualmente, existem três tipos de tubos de concreto normalizados pela NBR 8890/2007: tubos de concreto simples, tubos de concreto armado e tubos de concreto com fibras, sendo que esses dois últimos serão os analisados/comparados por esse trabalho com relação aos aspectos construtivos e a vantagem econômica. 1.1 Tema Nos últimos trinta anos, estudos realizados com fibras de aço adicionadas ao concreto comprovaram a melhora de algumas propriedades do concreto e a possível substituição total da armadura pelas fibras de aço (FUGII, 2008). Por esse motivo, uma empresa pode alterar o processo de produção, substituindo os tubos de concreto armado por tubos de concreto reforçados com fibras de aço.

13 1.2 Problema Existem diferenças entre os dois modelos de tubos de concreto propostos, como o processo de fabricação e os métodos de ensaios. A dosagem do concreto com fibras deve ser feita com mais cuidado. Além disso, existem diferenças entre o custo dos materiais envolvidos. Por esses motivos, é necessário um estudo detalhado sobre qual dos métodos é o mais vantajoso para a empresa escolhida. 1.3 Hipóteses Existem algumas respostas prováveis ao problema proposto como: - A qualidade dos tubos de concreto armado e os tubos de concreto reforçado com fibras é a mesma, mas comparando em relação a custos, um é mais vantajoso que o outro; - A fabricação de tubos de concreto reforçados com fibras de aço não pode ser aplicada na empresa, pois esta possui uma estrutura voltada aos tubos de concreto armado, como máquinas de corte e dobra da armadura, e a substituição do método não seria viável; - Os tubos de concreto armado não possuem vantagens comparando com os tubos de concreto reforçados com fibras e vice e versa.

14 1.4 Objetivos Os objetivos do trabalho estão classificados em principal e específico e são apresentados a seguir. 1.4.1 Objetivo principal Determinar qual é o melhor tipo de tubo para a empresa na qual o trabalho foi desenvolvido, ou seja, que atenda as normas e possua o menor custo de produção. 1.4.2 Objetivos específicos - Comparar tubos de concreto armado e tubos de concreto com fibras de aço; - Analisar o processo de fabricação dos dois tipos de tubos; - Realizar um orçamento detalhado, com relação a materiais, mão de obra necessária, tempo de fabricação, etc., de um tubo de concreto armado, diâmetro de 800 mm, classe PA-1, e um tubo de concreto reforçado com fibras de aço, diâmetro de 800 mm, classe PA-1.

15 2 REFERENCIAL TEÓRICO 2.1 Tubos de Concreto 2.1.1 Histórico A história dos tubos de concreto pode ser organizada em quatro períodos: pré 1800, 1800-1880, 1880-1930 e posterior a 1930. 2.1.1.1 Período pré-1800 Conforme Netto (1959), citado pela ABTC (2011), a primeira galeria de esgotos e drenagens em forma de arco foi executada na cidade de Nippurfoi, localizada na Índia, por volta de 3750 a.c. Em 2600 a.c. foi executado um conduto subterrâneo para esgotamento das águas servidas e em Roma, a construção da "cloaca máxima", coletor tronco com diâmetro máximo de 4,30m, destinado a coletar as águas pluviais e residuais. Segundo a Portland Cement Association PCA (1968), citado pela ABTC (2011) estas canalizações tinham como finalidade remover a água de chuvas e por isso os despejos eram depositados nas ruas, até que fossem conduzidos para as canalizações através das chuvas. Assim, de acordo com a American Concrete Pipe Association - ACPA, 1980, após as chuvas, as ruas ficavam com um lodo viscoso e agressivo a saúde, composto por esgoto e lixo. Esta condição permaneceu até o início do século XIX, quando sistemas de distribuição de água tornaram possível o uso da água para conduzir os despejos das grandes cidades, tornando-as mais limpas.

16 2.1.1.2 Período 1800-1840 Esse período, segundo Netto, (1959) citado pela ABTC (2011), é caracterizado como o que aconteceu o nascimento da indústria de tubos de concreto, em função das exigências do ponto de vista de saúde pública por água e tratamento dos despejos, e necessidades na área de transportes, irrigação e drenagem. No início da década de 1840, em Hamburgo na Alemanha, foi implantado o primeiro e moderno coletor de esgotos, construído pelo Engenheiro inglês W. Lindley. Em 1867, os tubos de concreto armado são criados por J. Monier. Já nos Estados Unidos, conforme ACPA (1980), citado pela ABTC (2011), a mais antiga informação de instalação de tubos de concreto para esgoto sanitário refere-se a 1842 na cidade de Nova York. No Brasil, segundo a ABTC, a primeira rede de esgotos construída foi concluída em 1864 na cidade do Rio de Janeiro. Isso tornou o Rio de Janeiro à quinta cidade do mundo a ter iniciado a construção de sistema de esgotos sanitários, compreendendo redes coletoras e instalações de tratamento. 2.1.1.3 Período de 1880 a 1930 De acordo a ACPA, (1980), citado pela ABTC (2011), nesse período aconteceram grandes avanços como a modernização dos projetos e técnicas de construções de redes de esgotos e galerias de águas pluviais, produção de tubos de concreto pela indústria. Estes avanços incluíram o desenvolvimento de teorias hidráulicas, conceitos sobre cargas atuantes no tubo, e normas para materiais e ensaios. Com relação à resistência dos tubos, foram desenvolvidas e testadas nas três primeiras décadas do século XX, por pesquisadores da Universidade do Estado de

17 Iowa, United Statesof America - USA, as teorias para estimar as cargas atuantes sobre um tubo enterrado. Desenvolvido por Marston e Anderson, o conceito original foi publicado em 1913, sofreu sucessivas melhorias, sendo que em 1930, Marston publicou "The Theory of External Loads on Closed Conduits in The Light of The Latest Experiments. (ABTC, 2011) Já em relação à qualidade dos tubos de concreto, muito foi feito nos primeiros anos do século XX. O maior fórum destes estudos foi a American Society for TestingandMaterials ASTM, que foi fundada em 1898, o começo da história da padronização dos tubos de concreto. (ABTC, 2011) Em setembro de 1924 foi realizado o primeiro teste de resistência à compressão, em um tubo de concreto de 700 mm de diâmetro por 1,50 m de comprimento, na fábrica da Companhia Americana de Produtos de Concreto, situada em Neville Island. Segundo Netto, (1959), citado pela ABTC (2011) devido à reconhecida necessidade de melhoria de qualidade e capacidade de produção da indústria, foi formada, em 23 de janeiro de 1907, a "InterstateCement Tile Manufactures Association", que em 1914 passou a ser denominada "American Concrete Pipe Association - ACPA. No Brasil, conforme Chama Neto, (2004), foram construídas algumas redes de esgoto, como a de Santos (1889), São Paulo (1892) e Belo Horizonte (1896). Além disso, em 1893 foi criada a Repartição de Águas e Esgotos de São Paulo R.A.E., hoje denominado Departamento de Águas e Esgotos D.A.E. 2.1.1.4 Período posterior a 1930 Segundo a ABTC, após os anos de depressão e segunda guerra mundial, a produção de tubos de concreto cresceu de forma significativa. Como por exemplo, Estados Unidos aumentou cerca 500% no período de 40 anos, ou seja, de 2 milhões de toneladas/ano até 10 milhões de toneladas/ano.

18 Conforme a ACPA, nos Estados Unidos, em função do aumento nas restrições com relação à poluição de rios, com atenção especial na coleta e tratamento de esgotos, os produtores de tubos de concreto tiveram que melhorar a durabilidade, resistência, uniformidade nas dimensões e juntas, visando garantir um bom alinhamento no assentamento dos tubos e juntas estanques. Como lembra a ABTC, na Europa devido à crise que o continente atravessou entre o final da década de 1980 até 1995, o mercado de tubos de concreto foi afetado de forma bastante intensa. Em função desta crise os fabricantes de tubos foram obrigados a diminuir custos e com isto forçaram os fabricantes de equipamentos a desenvolverem máquinas que possibilitassem a diminuição de espessura de parede dos tubos, diminuição nos custos de manutenção e maior flexibilidade na produção, visando diminuir o trabalho de ajuste na produção de diferentes diâmetros de tubos de concreto. No Brasil, esse foi o período em que a ABTC foi criada (2001) e que as normas relativas a tubos de concreto foram criadas, visando uma maior qualidade do produto no Brasil. 2.1.2 Aplicações Os tubos de concreto podem ser utilizados em vários lugares, sendo empregados com mais frequência em 2 sistemas: Rede de esgoto sanitário e em sistemas de drenagem pluvial. 2.1.2.1 Rede de esgoto sanitário Segundo Netto&Pera (1977), como o abastecimento de água é um serviço público essencial e indispensável, necessita-se um meio de para coletar e afastar as

19 águas servidas. Nessa rede, são utilizados tubos de concreto com junta elástica, onde os produtos são preparados para receber um anel de borracha, garantindo assim a estanqueidade da junta quando a união dos tubos. Seu encaixe deve ser ponta e bolsa, com a função de evitar vazamentos e podem ser armados, simples ou reforçados com fibras de aço. Figura 2.1. 1 Tubo de concreto ponta e bolsa com junta elástica Fonte/foto: Grupo Padua. 2.1.2.2 Drenagem de água pluvial Conforme Botelho (1998), como a crescente urbanização, cria-se uma nova situação de equilíbrio com o ambiente modificado. Com isso, ocorre à impermeabilização parcial do ambiente, parte da chuva que antes penetrava no solo será escoada. Assim, são necessários sistemas para captar essa água para evitar que se acumule em pontos mais baixos de cidades, criando a possibilidade de ocasionar enchentes.

20 Segundo Gebara (2004), citado por Fugii (2008), as águas provenientes das chuvas devem ser coletadas por sistemas de galerias de águas pluviais, conhecidos como drenagem urbana. Para essa rede, podem ser utilizados tubos de concreto com junta elástica ou junta rígida, sendo essa feita com argamassa de areia e cimento. Eles podem possuir o encaixe macho e fêmea ou ponta e bolsa e podem ser armados, simples ou com fibras de aço (FUGII, 2008). Figura 2.1. 2 Tubos de concreto com encaixe macho e fêmea Fonte/foto: Artefatos de Cimento Nilsson. 2.2 Fibras Conforme Bentur&Mindess (1990), citado por Paiva (2005), o concreto, apresenta pequena resistência à tração e uma baixa capacidade de deformação. Para diminuir essas deficiências, ou seja, evitar que o concreto seja um material frágil, fibras curtas com alta resistência à tração e ductilidade podem ser adicionadas ao concreto para melhorar a sua tenacidade, melhorar a resistência ao impacto e à fadiga, controlar a fissuração e comportamento na etapa posterior à fissuração

21 inicial, mas a aderência e/ou ancoragem entre as fibras e a matriz (pasta, argamassa ou concreto) é essencial. As fibras são utilizadas para inibir o início e a propagação das fissuras, ou seja, aumentar a tensão correspondente à primeira fissura da matriz. Mas é no estado de pós-fissuração inicial que as fibras exercem o seu principal efeito, que é o de "costurar" e interceptar a progressão das micro-fissuras, evitando assim a ruptura brusca. Em consequência, a abertura e o comprimento das fissuras na matriz endurecida são menores, o que melhora consideravelmente a impermeabilidade e a durabilidade dos compósitos expostos ao ambiente. (PAIVA, 2005). No concreto armado comum, as armaduras são dispostas em posições convenientes para resistir às tensões de tração, compressão e cisalhamento. De modo similar, a eficiência das fibras nos compósitos será maior se elas ficarem alinhadas na direção das tensões de tração. Entretanto, o alinhamento de fibras curtas é difícil e, na prática, as fibras incorporadas ao concreto ficam descontínuas, com pequeno espaçamento e distribuídas aleatoriamente. Isso resulta que as fibras são mais efetivas no controle da fissuração e no aumento da tenacidade do que no aumento da resistência. (PAIVA, 2005). Entre as aplicações das fibras no concreto, estão: - Chapas delgadas que não comportam armaduras na forma de barras: as fibras neste caso constituem a armadura principal, a taxa é alta, excedendo a 5 % do volume; - Tubos de concreto, revestimento de túnel, etc. componentes que devem suportar altas ações ou deformações localizadas. Ainda usam-se as fibras em casos que se precisa controlar a fissuração oriunda da umidade ou variações de temperatura, onde as fibras são chamadas de armadura secundária. Nesse caso, e no dos tubos pré-fabricados, as fibras não são utilizadas para aumentar a resistência do concreto, embora algum ganho possa

22 ocorrer, mas sim para controlar a fissuração e alterar o comportamento do concreto após a ocorrência de fissuras na matriz. (PAIVA, 2005). Dois dos maiores problemas da utilização das fibras no concreto é a falta de compatibilidade entre o processo de produção do concreto com o tipo de fibra e a sua eficiência no estado endurecido. Por exemplo, fibras longas de pequeno diâmetro são mais eficientes no estado endurecido, mas dificultam a mistura e a trabalhabilidade do concreto no estado fresco, além disso, há uma tendência à diminuição da fluidez do concreto. (PAIVA, 2005). 2.2.1 Tipos de fibras De acordo com Bentur&Mindess (1990), citado por Paiva (2005), desde que as primeiras fibras de amianto surgiram (1900), vários tipos de fibras de diferentes propriedades mecânicas, físicas e químicas vêm sendo utilizadas como adição no concreto, tais como as fibras de aço, de vidro, de carbono, polipropileno, polietileno, nylon e naturais (celulose, sisal, etc.). Os vários tipos de fibras apresentam propriedades, eficiência e custos variados. As fibras individuais são fabricadas segundo duas configurações: como mono filamentos discretos, geralmente com deformações ao longo do comprimento ou ganchos nas extremidades para melhorar a interação com a matriz e criar uma ancoragem mecânica, e em forma de feixes de filamentos finos. Esses feixes, frequentemente, mantém a sua forma na mistura e não se dispersam em filamentos individuais. (PAIVA, 2005). O arranjo das fibras nos compósitos pode assumir várias geometrias em função da forma das fibras individuais e da sua dispersão na matriz. Eles podem ser apresentados conforme três formas distintas: arranjo unidimensional, arranjo bidimensional e arranjo tridimensional. (PAIVA, 2005).

23 Nos concretos, as fibras normalmente utilizadas são discretas e curtas e tendem a se orientar de forma dispersa e não uniforme. Para se obter a uniformidade da distribuição das fibras, deve-se controlar o processo de mistura, lançamento e adensamento. (PAIVA, 2005). 2.2.2 Aplicações Conforme Bentur&Mindess (1990), as aplicações dos compósitos com fibras são variadas: - Fibras de amianto: Utilizadas há muito tempo na fabricação de tubos, telhas e painéis; - Fibras de vidro: são usadas primariamente em painéis não-estruturais préfabricados; - Fibras de aço: são usadas em pavimentos, concreto projetado, prémoldados, barragens e várias outras estruturas; - Fibras de polipropileno fibrilada: usadas como armadura secundária; - Fibras vegetais: vêm sendo usadas em materiais de construção de baixo custo. 2.2.3 As vantagens das fibras de aço em tubos de concreto Como lembra Chama Neto e Figueiredo (2010), em uma entrevista publicada pela Itambé, a primeira vantagem da utilização das fibras de aço nos tubos de concreto é a otimização da produção. Com elas, evita-se perder tempo no preparo da armadura, pois as fibras são adicionadas diretamente na mistura do concreto. Logo, agiliza-se a fabricação dos tubos e se consome menos energia e mão de obra.

24 Outra vantagem está ligada ao reforço, pois como os vergalhões ficam próximos da parte central do tubo, as fibras aumentam a resistência à fissuração, junto com a durabilidade do produto. (ITAMBÉ, 2011). Esta ligada ao reforço distribuído da fibra outra vantagem, que é a redução das perdas por quebras de bordas dos tubos durante os processos de estocagem, transporte e instalação das peças. (ITAMBÉ, 2011). Figura 2.2. 1 Modelo de fibras de aço utilizadas em tubos de concreto Fonte/foto: Arquivo pessoal do autor. Figura 2.2. 2 Fibras de aço Fonte/foto: Arquivo pessoal do autor.

25 2.3 Método de fabricação Segundo Chama Neto (2004), o ponto de partida para a fabricação de um tubo de concreto é a adequada seleção e caracterização dos materiais utilizados. Após isso, inicia-se o processo de dosagem para determinar as quantidades desses materiais necessárias para compor o traço. Na fábrica de tubos de concreto que está sendo realizado esse trabalho, enquanto uma equipe cuida da dosagem e fabricação do concreto, outra prepara as armaduras para a fabricação dos tubos, onde são adotadas telas soldadas. Quando se possui os componentes necessários para a fabricação dos tubos, ou seja, concreto e armadura, inicia-se a produção que compreende as seguintes etapas: - colocar a armadura na fôrma e ajustar a armadura na fôrma; - encaixar a forma no sistema de produção, no qual pode ser por vibração simples, prensagem ou centrifugação radial; - adicionar o concreto na forma, o qual é transportado por esteiras rolantes entre a unidade misturadora e o sistema produtivo. 2.4 Concreto Existem algumas condições quanto ao concreto utilizado nos tubos prémoldados. Entre elas estão à resistência do concreto e o fator água cimento. A resistência do concreto, conforme o Instituto Brasileiro de Telas Soldadas IBTS e a ABTC (2003), deve ser de no mínimo 25 MPa. Já o fator água cimento, como lembra a NBR 8890/2007, deve ser no máximo 0,50 para tubos destinados a canalizações pluviais e 0,45 para tubos destinados a esgotos sanitários.

26 2.5 Armadura Conforme o IBTS e ABTC (1988), pode-se dimensionar a armadura dos tubos de concreto ou utilizar tabelas padronizadas com base em cálculos já feitos. Elas são feitas com base em várias características, entre elas o diâmetro nominal e a carga que o tubo precisa resistir. Deve-se cuidar com os cobrimentos mínimos exigidos pela NBR 8900/2007, cujo controle pode ser feito através de espaçadores ou a dobra da armadura. Recentemente, a NBR 8890 passou a admitir a utilização de fibras de aço no lugar da armadura de aço. Figura 2.5. 1 Armadura para tubos com 600 mm de diâmetro Fonte/foto: Arquivo pessoal do autor 2.6 Processo de fabricação De acordo com Fugii (2008), os concretos utilizados na fabricação de tubos de concreto devem possuir consistência seca, ou seja, slump zero, para que se mantenham com sua forma quando sua fôrma for retirada, já que esta será utilizada novamente para dar continuidade no processo de fabricação. Esta fôrma é constituída de três partes:

27 - interna: é o responsável pela vibração do concreto quando lançado pelo misturador, é chamada de núcleo vibratório. Figura 2.6. 1 Forma interna para tubos com 600 mm de diâmetro Fonte/foto: Arquivo pessoal do autor. - externa: é feita de aço e sua função é dar forma ao tubo. É colocada de modo que o tubo possua a espessura de parede necessária. Figura 2.6. 2 Forma externa para tubos com 200 mm de diâmetro Fonte/foto: Arquivo pessoal do autor.

28 - anel: serve como base do tubo durante o processo de moldagem. Figura 2.6. 3 Anéis utilizados na fabricação de tubos de concreto Fonte/foto: Arquivo pessoal do autor. Figura 2.6. 4 Conjunto completo para a fabricação de tubos com 2 m de diâmetro Fonte/foto: Arquivo pessoal do autor. Após a moldagem dos tubos de concreto, a forma externa, o anel e o concreto adensado são levados até o local de pré-armazenagem, por carrinhos especiais (no caso dos tubos com diâmetros menores), por um guincho ou por uma empilhadeira. Nesse local, a forma externa é parcialmente desmontada e retirada.

29 Figura 2.6. 5 Secagem de tubos com 200 mm de diâmetro Fonte/foto: Arquivo pessoal do autor. Figura 2.6. 6 Secagem de tubos com 600 mm de diâmetro. Fonte/foto: Arquivo pessoal do autor.

30 2.7 Armazenagem e transporte Conforme a NBR 8890 (2007), após o período de cura do concreto, o anel é retirado e o produto levado ao local de armazenagem com equipamentos para não ocorrer fissuras ou danos ao produto, como empilhadeiras no caso de armazenamento horizontal e guinchos quando o produto for armazenado verticalmente. Quando armazenado horizontalmente, o produto deve estar em cima de tábuas de madeira em um terreno nivelado e a quantidade máxima da pilha deve ser controlada. O carregamento deve ser feito por equipamentos especializados, como guinchos para o transporte vertical, que deve ser utilizado sempre que possível, ou empilhadeiras no caso do transporte horizontal.

31 3 METODOLOGIA Este trabalho se divide em 5 etapas: A primeira etapa constituiu em avaliar dos tubos de concreto quanto aos aspectos construtivos, ou seja, o processo de fabricação dos tubos de concreto armado e dos tubos de concreto reforçados com fibras e aço armado, e verificar se as suas características estão de acordo com a NBR 8890/2007, realizando ensaios como o de compressão diametral, resistência do concreto, absorção, verificação de medidas. Foram moldados 32 corpos de prova nesta etapa e 4 tubos de concreto para a análise. A segunda etapa constituiu na elaboração de um novo traço para os tubos de concreto reforçados com fibras de aço e verificar se as suas características estão de acordo com a NBR 8890/2007, realizando ensaios como o de compressão diametral, resistência do concreto, absorção, verificação de medidas. Foram moldados 16 corpos de prova nesta etapa e 2 tubos de concreto para a análise. Na terceira etapa consistiu em analisar esses dados, comparando resultados e avaliando o melhor tubo de concreto com relação ao processo de fabricação e se ambos atingiram os quesitos de qualidade exigidos pela NBR 8890. Na penúltima etapa, foram comparados os dois tipos de tubos de concreto com relação ao custo dos materiais empregados na fabricação e ao custo de produção de cada tubo, sendo avaliados apenas aqueles que se diferenciam dos dois tubos Na última etapa, foi definido o melhor tipo de tubo de concreto a ser empregado na empresa na qual este trabalho foi elaborado, ressaltando as diferenças entre eles e abrindo a possibilidade para novos estudos.