Modelos de previsão

Fonte: Pereira Neto adaptado (1994).

 Módulo de elasticidade dinâmico

O módulo de elasticidade dinâmico corresponde a uma deformação instantânea

muito pequena, dado aproximadamente pelo módulo tangente inicial que é o módulo

tangente para uma linha traçada a partir da origem. De forma geral, seu valor é de 20 a

40% mais alto do que o módulo de elasticidade estático. O módulo de elasticidade dinâmico

é apropriado para analisar a tensão de estruturas submetidas a terremotos ou cargas de

impacto (METHA; MONTEIRO, 2008).

2.1.4 Modelos de previsão

 Correlação entre resistência à compressão e módulo de elasticidade estático

A literatura apresenta diversos modelos teóricos que estimam o módulo de

elasticidade estático do concreto. São equações obtidas a partir de regressões, que

associam o módulo de elasticidade a outros parâmetros de controle tecnológico do

concreto, permitindo inferir a respeito do valor do módulo de elasticidade de concretos

quando o mesmo não foi determinado por ensaio experimental. De forma geral, estas

regressões são obtidas por dados experimentais de controle. Sendo assim estes modelos

dependem fortemente da condição tecnológica dos concretos amostrados para a produção

da regressão. A maioria dos modelos de previsão do módulo de elasticidade está

relacionada a resistência à compressão (BORIN et. al., 2012).

Entretanto, existem outros parâmetros além da resistência à compressão que afetam

o módulo de elasticidade do concreto. O módulo de elasticidade do agregado pode ser

considerado um exemplo. Como grande parte do volume do concreto endurecido é

composto pelos agregados graúdos, espera-se que agregados mais rígidos enrijeçam o

concreto, aumentando o seu módulo de elasticidade. Assim, pode-se ter concretos

convencionais com a mesma constituição de pasta e mesma relação água/cimento (a/c) e,

consequentemente, com valores de resistência à compressão muito próximos. Entretanto,

estes podem ter sido produzidos com agregados com diferentes módulos de elasticidade,

resultando em concretos com módulo de elasticidade distintos (PACHECO et al., 2005).

Poucos modelos levam em conta o tipo de agregado, o que pode acarretar em erros de

previsão.

Diversos modelos de previsão do módulo de elasticidade foram desenvolvidos com

base na resistência à compressão. Para este estudo serão apresentados os modelos de

previsão do módulo de elasticidade tangente inicial (Eci).

 NBR 6118 (ABNT, 2014)

A NBR 6118 (ABNT, 2014) estabelece que quando não forem feitos ensaios e não

existirem dados mais precisos sobre o concreto usado na idade de 28 dias, pode-se estimar

o valor do módulo de elasticidade usando a Equação (2.1) ou (2.2) em função da resistência

característica do concreto à compressão (fck).

𝐸_𝑐𝑖 = ∝_𝐸∗ 5600 ∗ √𝑓_𝑐𝑘 ^{Equação (2.1)}

Para fck de 20 MPa a 50 MPa

𝐸_𝑐𝑖 = 21,5 ∗ 103∗ ∝_𝐸∗ [^𝑓𝑐𝑘

10 ∗ 1,25]

1

3

⁄

^{Equação(2.2)}

A última versão da norma, de 2014, trouxe alterações na determinação da estimativa

do valor do módulo de elasticidade do concreto. Uma delas foi o reconhecimento da

influência da natureza petrográfica dos agregados na massa específica do concreto, que

levam à variações no módulo de elasticidade estático. Assim, foi acrescentado um

coeficiente (αE) nas expressões em função do tipo do agregado empregado no concreto,

sendo:

αE = 1,2 para basalto e diabásio;

αE = 1,0 para granito e gnaisse;

αE = 0,9 para calcário;

αE = 0,7 para arenito.

Além disso, a norma estabelece equações diferenciadas para os grupos de

resistência I (C20 a C50) e II (C55 a C90), reconhecendo que o concreto de cada um dos

grupos possui características distintas e não podem ser tratados da mesma forma.

A NBR 6118 (ABNT, 2014) prevê que nas análises elásticas de projeto deve ser

utilizado o módulo de elasticidade secante, este pode ser calculado pela Equação (2.3).

𝐸_𝑐𝑠 = 0,85 ∗ 𝐸_𝑐𝑖 Equação (2.3)

 ACI 318 (ACI, 2014)

A norma americana informa que o módulo de elasticidade secante do concreto é

sensível ao módulo do agregado e pode diferir do valor especificado. Com isso, os valores

medidos podem variar usualmente de 80% a 120% em função do tipo de agregado utilizado.

Segundo ACI 318-14, para concretos com densidade entre 1.500 e 2.500 kg/m³, o

módulo de elasticidade secante pode ser previsto por meio da Equação (2.4).

𝐸_𝑐𝑠 = 0,043 ∗ 𝑤_𝑐^1,5∗ 𝑓_𝑐^1⁄2 (em MPa) ^{Equação (2.4)}

Em que:

 EUROCODE 2 (2014)

A norma europeia EUROCODE 2 (2004) comenta que a deformação elástica do

concreto depende fundamentalmente da sua composição (especialmente dos agregados).

Os valores dados nesta norma podem ser indicados para aplicações gerais. Porém, esses

valores devem ser verificados por ensaios específicos em caso de estruturas especiais. O

módulo de elasticidade do concreto é controlado pelo módulo de elasticidade de seus

componentes.

As Equações (2.5) e (2.6) apresentam os módulos de elasticidade estático tangente

e secante, respectivamente, aos 28 dias.

𝐸_𝑐 = 1,05 ∗ 𝐸_𝑐𝑚 (em MPa) Equação (2.5)

𝐸_𝑐𝑠 = 22 ∗ (^𝑓𝑐𝑚

10)^0,3 (em MPa) ^{Equação (2.6)}

Em que:

Ecm = módulo secante (MPa); fcm = resistência à compressão média aos 28 dias

(MPa).

 fib Mode Code 2010

A norma fib Model Code (2010) considera o tipo de agregado para o cálculo do

módulo de elasticidade. A equação (2.7) é válida para concretos feitos com agregados de

origem quartzíticas. Para concretos feito de basaltos, pedra calcária densa, calcário ou

arenito o módulo de elasticidade é dado a partir da equação (2.7), mas o Eci deve ser

multiplicado pelos coeficientes apresentados na NBR 6118 (ABNT, 2014). Os coeficientes

devem ser levado em conta em virtude das diferenças de rigidez dos agregados.

𝐸_𝑐𝑖 = 21,5 ∗ 103∗ ∝_𝐸 (^𝑓𝑐𝑘+8

10 )

1

3

 Correlação entre módulo de elasticidade estático e dinâmico

Ao comparar o módulo de elasticidade estático (Ec) e dinâmico (Ed), Metha e

Monteiro (2008) afirmam que o módulo de elasticidade dinâmico, que representa a uma

deformação instantânea muito pequena, corresponde de forma aproximada ao módulo

tangente inicial, geralmente de 20 a 40% maior que o módulo de elasticidade estático.

Para o British Standard Institution (1972) apud Bezerra et al. (2009), para concretos

com teor de cimento menor que 500 kg/m³ ou concretos com agregados de densidade

normal, o módulo de elasticidade estático é estimado pela Equação (2.8).

𝐸_𝑐 = 1,25 ∗ 𝐸_𝑑− 19 (Em GPa) Equação (2.8)

Para concretos com teor de cimento maior que 500 kg/m³ ou concretos com

agregados leves, o módulo de elasticidade estático é estimado pela Equação (2.9).

𝐸_𝑐 = 1,04 ∗ 𝐸_𝑑 − 4,1 (Em GPa) Equação (2.9)

Para Lyndon e Balendran (1986) apud Bezerra et al. (2009), a correlação entre o

módulo de elasticidade estático e dinâmico é representado pela Equação (2.10).

𝐸_𝑐 = 0,83 ∗ 𝐸_𝑑 (Em GPa) Equação (2.10)

 Correlação entre módulo de elasticidade dinâmico e resistência à compressão

Alguns pesquisadores tentaram estabelecer uma correlação entre o módulo

dinâmico e a resistência do concreto, porém ainda não existe uma relação generalizada, e

sim, expressões que dependem do tipo de concreto empregado (ALMEIDA, 2005). Pelo

British Standard Institution (1972) apud Bezerra et al. (2009), a relação entre o módulo

dinâmico (Ed) e a resistência à compressão (fck) é dada pela Equação (2.11).

No documento AVALIAÇÃO DA INFLUÊNCIA DO EMPACOTAMENTO DO ESQUELETO GRANULAR NO MÓDULO DE ELASTICIDADE DE CONCRETOS CONVENCIONAIS (páginas 31-36)