MÓDULO DE ELASTICIDADE RESIDUAL DO CONCRETO CCV

Os fatores de redução do módulo de elasticidade residual médio do concreto são indicados por kcE,θ, que equivale a 𝐸_𝑟𝑒𝑠𝑇,𝑑/Ecs, ou seja, a relação entre

o módulo de elasticidade secante residual do concreto a uma determinada temperatura e o módulo de elasticidade secante de referência.

Dessa forma, os fatores kcE,θ, do concreto de resistência normal são

resumidos na Figura 70. Os resultados foram comparados aos valores de Cruz (1966 apud ACI, 1989), Santos e Rodrigues (2014) e Almeida (2017).

Figura 70 – Fatores de redução kcE,θ do CCV em função da temperatura θ °C. Fonte:

Autora. 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 kcE,θ Temperatura θ (°C)

Cruz (1966) apud ACI (1989) - carbonático NSC-1-B

NSC-1-C NSC-1-G

Cruz (1966) apud ACI (1989) - silicoso Calcário (SANTOS; RODRIGUES, 2014) Granito (SANTOS; RODRIGUES, 2014)

fcm = 56 MPa; basalto; com cinza de casca de arroz; steady state (ALMEIDA, 2017) fcm = 40 MPa; basalto; steady state (ALMEIDA, 2017)

O desempenho do concreto com basalto mostrou-se superior ao do concreto com calcário a partir de 200 ºC e ao concreto com granito nas temperaturas superiores a 400 ºC. Tanto o granito quanto o basalto demonstraram comportamento satisfatório frente às altas temperaturas em comparação com os valores de referência, em especial ao superar a faixa de 200 ºC-300 ºC.

O fator de redução do módulo de elasticidade residual do concreto granítico ensaiado apresentou queda acentuada nas temperaturas superiores a 400 ºC, apresentando resultado intermediário entre os valores obtidos por Santos e Rodrigues (2014) e Almeida (2017) aos 500 ºC.

Cabe expor que Santos e Rodrigues (2014) relataram a ocorrência de ruptura de amostras de concreto granítico entre os 500º e 700 ºC, o que não foi observado no presente Programa Experimental. Almeida (2017) descreveu a impossibilidade de ensaiar parte de suas amostras de concreto basáltico após aquecimento entre 400º e 600 ºC, dado que o material se encontrava substancialmente fissurado e fragilizado.

O comportamento do CCV executado com calcário foi semelhante ao do CAR com sílica de casca de arroz (CAR-1-C), configurando uma queda acentuada entre 200 ºC e 400 ºC, cujo incremento foi reduzido rumo aos 600 °C. Face à curva de Santos e Rodrigues (2014), os corpos de prova de concreto calcário ensaiados no Programa Experimental apresentaram performance superior até 200 °C, com fator de redução de 0,81 contra aproximadamente 0,68 – e inferior após esse limite, com fator de redução aos 400 ºC de 0,16 contra aproximadamente 0,25. Tais valores representam 19% de diferença aos 300 ºC e 56% aos 400 ºC.

Considerando-se as semelhanças nos regimes de ensaio empregados e o uso de CCV em ambos os estudos, infere-se que a diferença na performance das amostras se deve à composição mineralógica dos agregados graúdos utilizados e às diferenças nos traços.

Contrapondo-se os resultados obtidos aos valores propostos por Cruz (1966 apud ACI, 1989), percebe-se novamente a inadequação do uso de fatores de redução das propriedades mecânicas do concreto obtidos em ensaios à quente para análise de propriedades residuais, evidenciando a necessidade de ambos os tipos de curvas na normatização.

Os fatores de redução do módulo de elasticidade residual kcE,θ obtidos experimentalmente para o CCV-1 são resumidos na Tabela 64, onde são comparados aos resultados de Cruz (1966 apud ACI, 1989).

Tabela 64 – Fatores de redução kcE,θ para CCV-1

Tipo de agregado graúdo Basalto Calcário Granito

kcE,θ E x pe ri me n tal Refe rên c ia* E x pe ri me n tal / Refe rên c ia E x pe ri me n tal Refe rên c ia* E x pe ri me n tal / Refe rên c ia E x pe ri me n tal Refe rên c ia* E x pe ri me n tal / Refe rên c ia T em pe ra tura Controle 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 200 °C 0,83 0,68 1,22 0,81 0,76 1,07 0,83 0,68 1,22 400 °C 0,71 0,54 1,31 0,16 0,54 0,30 0,75 0,54 1,39 500 °C - - - - - - 0,17 0,25 0,68 600 °C 0,23 0,00 - 0,04 0,34 0,12 0,07 0,00 - 800 °C 0,03 - - 0,03 - - 0,02 - -

5.7. CURVAS DE REDUÇÃO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO E À TRAÇÃO DO CONCRETO POR TIPO DE AGREGADO

A obtenção de curvas de redução da resistência à compressão residual e da resistência à tração residual do concreto em função da temperatura máxima atingida pelo material e do tipo de agregado graúdo constitui um dos objetivos específicos da pesquisa desenvolvida.

As curvas de redução da resistência à compressão residual do concreto executado com basalto são apresentadas junto às as curvas de referência de Abrams (1977) reproduzidas pela norma ACI 216.1-7 (ACI, 2007), da norma EN 1992-1-2: 2004 (CEN, 2004) e da norma ABNT NBR 15200:2012 (ABNT, 2012) para concreto com agregado silicoso na Figura 71.

Figura 71 - Fatores de redução da resistência à compressão do concreto com basalto. Fonte: Autora.

As curvas de redução da resistência à compressão residual do concreto executado com calcário são expostas na Figura 72, assim como a curva de referência de Abrams (1977) reproduzidas pela norma ACI 216.1-7 (ACI, 2007) para agregado carbonático e a curva da norma EN 1992-1-2: 2004 (CEN, 2004) e da norma ABNT NBR 15200:2012 (2012) para concreto com agregado calcário.

Figura 72 - Fatores de redução da resistência à compressão do concreto com calcário. Fonte: Autora.

As curvas de redução da resistência à compressão residual do concreto executado com granito, assim como as curvas de referência de Abrams (1977) reproduzidas pelas normas ACI 216.1-7 (ACI, 2007), EN 1992-1-2: 2004 (CEN, 2004) e ABNT NBR 15200:2012 (2012) para concreto com agregado silicoso são expostas na Figura 73.

Figura 73 - Fatores de redução da resistência à compressão residual do concreto com granito. Fonte: Autora.

As curvas de redução da resistência à tração residual do concreto, assim como a curva de referência da norma EN 1992-1-2: 2004 (CEN, 2004), são exibidas na Figura 74.

Figura 74 - Fatores de redução da resistência à tração residual do concreto. Fonte: Autora.

6. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Neste item são apresentadas as conclusões da pesquisa desenvolvida após uma síntese do Programa Experimental. Em adição, são apresentadas recomendações para trabalhos futuros, visando a continuidade da linha de pesquisa aplicada.

6.1. CONCLUSÕES

O Programa Experimental exposto no presente documento foi desenvolvido com o objetivo de fornecer subsídio para o dimensionamento e a verificação de estruturas de concreto de normal e alta resistência confeccionado com diferentes tipos de agregado graúdo e exposto a elevadas temperaturas.

Através da Revisão Bibliográfica, foi exposto que há lacunas normativas no que se refere às classes de resistência do concreto e aos tipos de agregados empregados, assim como às condições de exposição e ensaio aplicadas nos programas experimentais cujos resultados embasaram esses documentos. Como reflexo das normas, são observadas lacunas semelhantes em estudos nacionais e estrangeiros.

Evidenciou-se ainda a necessidade de padronização do método para obtenção das curvas de decréscimo da resistência mecânica do concreto, caracterizando claramente o concreto utilizado e o regime de ensaio, dado que a falta dessa ação vem causando resultados díspares e incompatíveis em diversas pesquisas ao longo dos anos.

Estudaram-se, portanto, as propriedades mecânicas residuais de concretos de resistência à compressão normal (CCV) e alta (CAR), com adição de sílica de casca de arroz (CAR-1) e sílica ativa (CAR-2), executados com agregados graúdos de origem granítica (CCV-1-G, CAR-1-G e CAR-2-G), calcária (CCV-1-C, CAR-1-C e CAR-2-C) e basáltica (CCV-1-B, CAR-1-B e CAR- 2-B), aquecidos a temperaturas de 100 ºC a 900 ºC, conforme seu agrupamento, com taxa de aquecimento e resfriamento de 1 ºC/min e patamar de 60 min. Desconsiderando-se as amostras cujos resultados ultrapassaram a variação de 20%, foram ensaiados 343 corpos de prova. Não houve spalling durante os ensaios.

Foram avaliados os efeitos do pré-aquecimento das amostras, do tipo de adição e do tipo de agregado graúdo utilizado.

O Programa Experimental desenvolvido aplicou as recomendações RILEM TC 200-HTC e RILEM TC 129-MHT, que abordam especificamente as propriedades mecânicas residuais do concreto exposto às altas temperaturas.

Foram elaboradas curvas de redução das propriedades mecânicas residuais do concreto (vide item 5 deste documento), fornecendo subsídio para o dimensionamento e a verificação de estruturas de concreto em situação de incêndio e, portanto, atingindo seu objetivo principal.

As principais conclusões da pesquisa são, no que se refere à resistência à compressão do concreto basáltico:

a) A redução da resistência à compressão residual do CAR executado com agregado basáltico (CAR-1-B e CAR-2-B) obtida na pesquisa desenvolvida mostrou-se inferior ao apresentado pelo boletim NISTIR 6726 (CARINO; PHAN, 2001) e ao estudo de Hager e Pimienta (2002) que integra a publicação Background Documents

to EN 1992-1-2 (CEN, 2004a). em todas as temperaturas exceto

aos 250 °C, ponto em que houve convergência. Entre os resultados de referência, apenas o concreto confeccionado com gabro de Khoury (1999 apud SCHREFLER et

al, 2002), que compõe o programa de pesquisa europeu HITECO,

apresentou desempenho superior;

b) A redução da resistência à compressão residual do concreto de resistência normal das amostras de CCV executado com basalto (CCV-1-B) foi muito semelhante ao que a norma ACI 216.1-7 (2007) apresenta para a resistência à compressão residual de concretos silicosos até os 400 ºC. Aos 600 ºC, a norma se mostrou contra a segurança quando comparada aos resultados experimentais.

Desperta atenção o fato que os resultados experimentais e os apresentados pela norma ACI 216.1-7 (2007) mostraram-se inferiores aos resultados dos autores tomados como referência para concreto com agregado basáltico, granítico ou silico-calcário, mas com grande semelhança nas curvas desenvolvidas;

As principais conclusões da pesquisa são, no que se refere à resistência à compressão do concreto granítico:

c) O concreto confeccionado com granito apresentou desempenho superior ao dos estudos de referência com concreto calcário, basáltico ou sílico-calcário, bem como em relação ao concreto com basalto ou calcário do Programa Experimental realizado. Observou-se convergência com os resultados de Khoury (1999

apud SCHREFLER et al, 2002) a partir de 500 ºC (CAR-1-G);

d) O concreto de resistência à compressão normal executado com granito (CCV-1-G) exibiu menor redução da resistência do que a norma ACI 216.1-7 (2007) propõe para concreto silicoso até os 400 ºC. Superada essa temperatura, a norma se mostrou contra a segurança em comparação com os dados experimentais.

Em relação aos demais autores adotados como referência, o CCV- 1-G denotou comportamento coerente com o que foi apontado por Lima (2005) até os 200 ºC e com os resultados de Hertz (2005) e Almeida (2017) entre 300 °C e 500° C.

As principais conclusões da pesquisa são, no que se refere à resistência à compressão do concreto calcário:

e) O concreto confeccionado com calcário também demonstrou desempenho superior ao dos estudos de referência, com redução da resistência à compressão menos acentuada. Os valores se mostraram semelhantes apenas na faixa compreendida entre 200 ºC e 300 ºC. Novamente, o desempenho do concreto com gabro de Khoury (1999 apud SCHREFLER et al, 2002) foi melhor do que o das amostras em análise e dos outros estudos de referência.

f) Em comparação com os valores da norma ACI 216.1-7 (2007) para concreto carbonático, os resultados do CCV-1-C encontram-se aderentes ou a favor da segurança, exceto aos 600 ºC.

A redução proporcionalmente pouco significativa da resistência residual entre os 400 ºC e 600 ºC obtida por Abrams (1977) e integrada à ACI 216.1-7 (2007) sugere que a descarbonatação de seus agregados e o uso de calcário silicoso – a descarbonatação do calcário dolomítico utilizado na pesquisa se desenvolve em temperaturas mais altas, com pico acima de 800 ºC.

Confrontando a resistência à compressão residual do CAR-1 e do CCV, observou-se que o CAR demonstrou retenção da resistência equivalente – CAR-1-G aos 200 ºC e CAR-1-C aos 600 ºC – ou superior à do CCV em 12% a 68%. O bom desempenho do CAR entre as temperaturas de 400 ºC e 600 ºC pode ser relacionado ao seu teor reduzido de hidróxido de cálcio (Ca(OH)2), fruto

da ação pozolânica da sílica ativa e da sílica de casca de arroz.

No que tange ao aspecto da resistência à tração residual do concreto, que foi avaliada secundariamente no Programa Experimental, verificou-se que os resultados experimentais apresentaram redução inferior à previsão normativa da norma EN 1992-1-2: 2004 (CEN, 2004), elaborada com base em ensaios à quente e para CCV. Os resultados também se expuseram como superiores aos obtidos por Caetano e Santos (2014), que utilizaram as recomendações RILEM TC 129-MHT em estudos desenvolvidos em Portugal com concreto (CCV) calcário e granítico.

Quanto ao módulo de elasticidade residual do concreto, constatou- se que sua redução foi mais acentuada do que a exibida pela resistência à compressão residual do concreto. Observaram-se ainda maiores coeficientes de variação, provavelmente fruto da microfissuração das amostras e dos danos na zona de transição entre os agregados graúdos e a argamassa, conforme Revisão Bibliográfica.

Foi verificada a maior redução do módulo de elasticidade do CCV com agregado calcário em relação aos demais concretos ensaiados e à bibliografia.

Constatou-se também a ampla dispersão dos valores de resistência à tração e módulo de elasticidade residuais do concreto, confrontando-se os resultados obtidos e os estudos de referência.

Em relação à influência do pré-aquecimento das amostras, a análise de variância demonstrou que não houve diferença estatisticamente relevante na resistência à compressão do concreto decorrente dessa alteração. Tal constatação é relevante por levantar a possibilidade de se adaptar as recomendações RILEM TC 129-MHT para o Brasil com menor tempo de latência entre a moldagem e o ensaio das amostras.

No que se refere à influência do tipo de agregado graúdo na resistência à compressão residual do concreto exposto às altas temperaturas, observou-se que a performance do concreto silicoso foi superior à do concreto