Módulo de Elasticidade

(2.3)

Em que:

η1 – coeficiente de correcção da resistência do BEAL comparativamente ao BDN O coeficiente η₁ é definido pela Expressão 2.4:

(2.4)

Em que:

ρ – massa volúmica do betão endurecido seco em estufa

2.2.3. Massa Volúmica

A massa volúmica dos BEAL é uma das suas principais características, pois é o parâmetro que marca a transição entre estes e os BDN. Esta deve ser devidamente controlada para que não existam desvios muito acentuados entre os valores pretendidos e os reais. A massa volúmica dos BEAL depende das proporções volumétricas de todos os constituintes, bem como dos respectivos valores das massas volúmicas e, ainda, das percentagens de humidade e absorção dos agregados leves na mistura (Costa, 2007; Silva, 2007).

A massa volúmica do BEAL endurecido pode ser definida relativamente a duas situações distintas: amostras secas ao ar ou secas em estufa. A massa volúmica seca em estufa é a adoptada para fins de classificação por diversos códigos, pois é a que revela melhor correlação com outras propriedades (Costa, 2007).

Existem algumas diferenças entre a massa volúmica em estado fresco, seca ao ar e seca em estufa. Entre a massa volúmica fresca e a massa volúmica seca ao ar, a diferença resulta da redução da densidade por evaporação de água, que pode variar entre 50 a 100 kg/m³, dependendo do tipo de agregado, do seu teor de água e da compacidade da pasta ligante. A massa volúmica seca em estufa é aproximadamente 50 kg/m³ mais reduzida que a massa volúmica seca ao ar (Costa, 2007; EuroLightCon, 1998; EuroLightCon, 2000a).

2.2.4. Módulo de Elasticidade

Devido à grande diferença de rigidez entre agregados correntes e agregados leves, o valor médio do módulo de elasticidade dos BEAL, Elcm, é menor comparativamente aos BDN. As duas parcelas que determinam o módulo de elasticidade do betão são a rigidez da matriz ligante e a rigidez dos agregados. Destas duas fases, a que mais contribui para a redução do módulo de elasticidade dos BEAL é a rigidez dos agregados leves. O tipo de agregados leves e a sua rigidez, assim como as suas dosagens, são factores que têm influência na redução do módulo de elasticidade dos BEAL (EuroLightCon, 1998).

Betões Estruturais de Agregados Leves

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A resistência do betão à compressão e a respectiva rigidez apresentam normalmente uma forte correlação, pois os factores que influenciam a rigidez afectam também a resistência. A massa volúmica do betão e a sua resistência à compressão são os parâmetros que geralmente se utilizam, segundo vários códigos como o EC2 e o American Concrete Institute (ACI), entre outros, para estimar o módulo de elasticidade do betão.

Na Expressão 2.5 apresenta-se a previsão, pelo EC2, do módulo de elasticidade em função da resistência e da massa volúmica do betão. O valor de Elcm é dado em GPa e o valor de flcm é introduzido em MPa. (2.5) Em que:

ηE – coeficiente de correcção do módulo de elasticidade do BEAL comparativamente ao BDN

O coeficiente η_E é definido pela Expressão 2.6:

(2.6)

Na Expressão 2.7 apresenta-se a previsão, pelo ACI, do módulo de elasticidade em função da resistência e da massa volúmica do betão. O valor de Elcm é dado em MPa e o valor de flcm é introduzido em MPa.

(2.7)

Em que:

C – parâmetro que toma o valor de 0,04 para betões cujo flcm ≤ 35 MPa e de 0,038 para

betões cujo f_lcm > 35 MPa

ρ – massa volúmica do betão em kg/m3

Nas Figuras 2.13 e 2.14 apresentam-se graficamente as previsões acima mencionadas para um valor de ρ de 1800 kg/m³ e 2000 kg/m³ respectivamente.

Figura 2.13 - Previsão do Elcm para um valor de ρ de 1800 kg/m³

0 5 10 15 20 25 30 35 0 20 40 60 80 E^lcm (GPa ) f_lcm (MPa) EC2 ACI

Tiago Simões 17 Figura 2.14 - Previsão do Elcm para um valor de ρ de 2000 kg/m³

De acordo com o EC2, o módulo de elasticidade à idade t, pode ser previsto pela Expressão 2.8, que depende do coeficiente de endurecimento, βcc(t), e do módulo de elasticidade do betão aos 28 dias:

(2.8)

Assim, a evolução do módulo de elasticidade em função da idade do betão depende também do tipo de cimento. Na Figura 2.15 apresenta-se a evolução do módulo de elasticidade de acordo com a Expressão 2.8.

Figura 2.15 - Evolução de Elcm(t)/Elcm em função da idade do betão, dependendo do tipo de cimento

2.2.5. Retracção

A retracção é uma propriedade diferida do betão e representa a variação dimensional das pecas constituídas por este material, desde a compactação até ao equilíbrio dimensional com o ambiente, sem aplicação de tensão nas mesmas. A retracção do betão pode provocar

0 5 10 15 20 25 30 35 0 20 40 60 80 E^lcm (GPa ) f_lcm (MPa) EC2 ACI 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 0 7 14 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84 91 98 105 112 E^lcm (t) / E lcm idade (dias) 32,5N 32,5R 42,5N 42,5R 52,5N 52,5R

Betões Estruturais de Agregados Leves

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fissuração excessiva, perdas de pré-esforço, redução da resistência à tracção, perdas de rigidez, empenamentos e diminuição da durabilidade das peças de betão. O tipo de agregado, o tipo de cimento, o teor de água da mistura, o teor de água dos agregados, o teor de ar da mistura e o tipo de cura, são factores que influenciam a retracção do betão (American Concrete Institute, 1999).

Os betões com baixas resistências apresentam valores de retracção elevados. À medida que se aumenta a resistência do betão, os valores da retracção tendem a diminuir, embora dependa de outros factores. A substituição parcial ou total dos agregados finos de densidade normal por agregados finos leves é um factor que contribui para o aumento da retracção do betão. Contudo, a utilização dos agregados leves grossos, parcial ou totalmente saturados, nos BEAL contribui para a redução da retracção total, comparativamente aos BDN (Costa et al, 2010a). Assim, a retracção nos BEAL é geralmente menor que nos BDN, devido à influência positiva dos agregados leves saturados na cura interna do betão, que vão hidratando lentamente os ligantes ao longo do tempo (EuroLightCon, 1998).

Outra forma de reduzir a retracção é a realização de uma cura com humidade controlada. Uma cura com um teor de humidade elevado pode reduzir a retracção em cerca de 10 a 40% (American Concrete Institute, 1999).

2.2.6. Fluência

A fluência é uma propriedade diferida do betão, caracterizada pelo aumento das deformações no betão ao longo do tempo, quando sujeito a tensão constante, tendendo essa evolução a estabilizar sensivelmente antes do primeiro ano de idade. As propriedades de fluência do betão podem ser benéficas ou prejudiciais, dependendo das condições estruturais. Concentrações de tensões que existam nas estruturas, sejam estas de compressão ou tracção, podem ser reduzidas por transferências de tensão através de fluência. Os factores que têm influência na fluência são por exemplo o tipo de agregado, o tipo e a dosagem de cimento, o teor de água da mistura, o teor de água dos agregados, o teor de ar da mistura, a idade do primeiro carregamento, o nível de tensão aplicada, o tipo de cura e o período de carregamento (American Concrete Institute, 1999).

A fluência é elevada nos BEAL com baixa resistência à compressão, contudo, esta propriedade diminui drasticamente com o aumento da resistência do betão. Por exemplo, um aumento da resistência do betão de 20 para 35 MPa, reduz a fluência em cerca de 20 a 40%, em termos de cálculo.

De forma a diminuir a fluência dos BEAL pode-se optar por uma cura com pressão e humidade controlada. Uma cura a baixa pressão pode reduzir a fluência em cerca de 25 a 40%, enquanto uma cura a alta pressão e com um teor de humidade elevado, pode reduzir a fluência no betão em cerca de 60 a 80%. Estes valores são relativos a cura efectuada simplesmente em ambiente húmido (American Concrete Institute, 1999).

Tiago Simões 19