1 INTRODUÇÃO
2.1 Evolução dos concretos de ultra - alta resistência
2.1.2 Normas técnicas e diretrizes de projeto para os CUAR
A aplicação de um conjunto de diretrizes no desenvolvimento de um projeto estrutural visa aprimorar o desempenho da estrutura nas condições de utilização, busca a compatibilidade no processo executivo e a garantia de um custo adequado de construção (BATLOUNI NETO, 2011).
Este conjunto de diretrizes é inserido no meio técnico pelas normalizações e documentos reconhecidos pela sociedade, que tem como princípio básico registrar o conhecimento adquirido e aprovado por consenso pelos especialistas de cada área, de forma a trazer benefícios à coletividade (BATTAGIN, 2011).
Os concretos de ultra - alta resistência possuem grande potencial para mudar a maneira como se idealizam estruturas de concreto do ponto de vista arquitetônico utilizando para isso elementos estruturais mais esbeltos, podendo ser responsáveis no futuro por uma verdadeira revolução na maneira de se projetar edificações.
No entanto, para permitir a aplicação em grande escala destes materiais reconhecidos internacionalmente pelas suas características mecânicas e de durabilidade superiores, diretrizes de projeto se fazem necessárias.
Estas diretrizes devem contemplar as filosofias e exigências modernas, refletindo a evolução da sociedade. Neste contexto, o principal critério de projeto não fica limitado somente à segurança estrutural, mas também a durabilidade da edificação, exigência crescente para o atendimento às reivindicações de sustentabilidade.
Como os CUAR são materiais com características específicas, estudos são realizados para comprovar não sua viabilidade técnica, já ratificada pelas inúmeras aplicações reais, mas sim sua viabilidade financeira caso a caso, o que se traduz em um período de aceitação do material.
No entanto, o aspecto que mais inibe a utilização em larga escala de concretos de altíssima resistência pode não ser necessariamente a questão financeira, mas a falta de diretrizes para elaboração de projetos. Isso dificulta o dimensionamento das estruturas, pois nestes casos a resistência característica de projeto pode atingir até 200 MPa, muito superior às resistências utilizadas habitualmente pelos engenheiros calculistas, da ordem de 25 a 40 MPa.
Para Vanderlei (2004), as propriedades de resistência mecânica do Concreto de Pós-Reativos, um dos representantes dos CUAR, o coloca entre o concreto e o aço, quando o assunto são os parâmetros de projeto. Por este motivo, segundo o mesmo autor, os projetistas serão obrigados a repensar formas e metodologias de projeto e dimensionamento, visando aproveitar este material da melhor forma possível.
Resplendino (2012) argumenta que o projeto de estruturas utilizando CUAR requer um cuidado particular no dimensionamento, pois os volumes das peças são modificados e as dimensões ficam esbeltas. Por este motivo as normatizações nacionais e internacionais que regulamentam o dimensionamento de estruturas terão que sofrer adequações para se enquadrar a nova realidade e velocidade de avanço da tecnologia dos materiais de altíssima resistência.
Nacionalmente a NBR 8953 (ABNT, 2011) classifica os concretos para fins industriais conforme a resistência característica a compressão axial em dois grupos:
o grupo I até 50 Mpa e o grupo II até 80 MPa. Para elaboração de projetos que necessitem de uma resistência a compressão superior a 50 MPa é necessário consultar normas internacionais, já que a NBR 6118 Projeto de Estrutura de Concreto – Procedimento (ABNT, 2007) aplica-se apenas ao grupo de resistência I.
Internacionalmente um movimento para regulamentar este material foi iniciado na Austrália em maio de 2000, com o apoio da VSL Austrália (uma empresa do Grupo Bouygues, criadora do RPC), onde a Universidade de New South Wales publicou um guia chamado – Design Guide for RPC Prestressed Concrete Beams – norma AS3600/1994 (GOWRIPALAN e GILBERT, 2000). Este documento oferece exemplos de projetos, recomendações dos materiais a serem utilizados e ainda referências sobre os esforços máximos de torção, flexão e compressão para este tipo de CUAR. É também objeto da norma o desempenho do material a fadiga, comprimentos de ancoragem das barras de aço e flechas máximas. Os apêndices deste documento são dedicados à caracterização do material e a um exemplo completo de cálculo de uma estrutura de ponte seção caixão, de 35 metros de vão, duas faixas de tráfego e fc28 de 180 MPa, Figura 17 (medidas em centímetros).
Em março de 1999 na França, um comitê da Associação Francesa Científica e Técnica de Engenheiros Civis (AFCG) em parceria com a Agência Governamental Francesa de Tráfego e Estradas (SETRA) elaborou um guia para projetar estruturas confeccionadas com os CUAR, chamado de Interim Recommendations
(WALRAVEN, 2012). O resultado deste trabalho foi um manual publicado em janeiro de 2002, onde recomendações foram escritas com base na experiência adquirida na construção da primeira ponte rodoviária realizada com CUAR naquele país no ano de 2001, a Bourg Lès Valence Overpasses (Resplendino, 2012), Figura 18. Ainda hoje este documento é o mais citado em artigos científicos envolvendo os CUAR, pois foi o primeiro a defini-los com clareza.
Figura 17. Exemplo de um projeto de ponte rodoviária em CUAR.
FONTE: Gowripalan e Gilbert, 2000.
Figura 18. Construção da primeira ponte rodoviária da França em CUAR.
FONTE: Hajar, Simon, Lecointre, Petitjean, 2004.
Também em 1999, pesquisas com os CUAR começaram no Masachusetts Institute of Technology (MIT) nos Estados Unidos e paralelamente a isso, estudos com os CUAR iniciaram na Federal Highway Administration (FHWA), aplicados ao potencial de utilização deste concreto em obras de arte especiais. A FHWA incumbiu então o MIT de preparar um estudo para otimização deste material em pontes rodoviárias, visando maximizar suas potencialidades e minimizar seus custos. Esta colaboração conduziu a divulgação do boletim publicado pela associação dos engenheiros civis dos Estados Unidos através da Civil Engineering Report, a CEE Report R03-01, com o nome Model-Based Optimization of Ultra-High Performance Concrete Hihway Bridge Girders, ou seja, modelo de otimização de vigas de pontes
rodoviárias executadas em CUAR. Esta parceria culminou na utilização do CUAR neste tipo de construções a partir do ano de 2002 naquele país.
Em agosto de 2006 duas publicações da FHWA envolvendo um grande estudo com os CUAR são apresentadas ao meio científico. O primeiro estudo denominado Material Property Characterization of Ultra-High Performance Concrete (Caracterização do Concreto de Ultra - Alto Desempenho) apresenta uma caracterização muito detalhada do CUAR fornecido pela Lafarge e comercializado com o designação Ductal®. Com mais de 1.000 corpos de prova moldados, a ênfase do documento foi na determinação de valores de desvio padrão nos ensaios de compressão axial e comportamentos de tração, estabilidade em longo prazo e parâmetros de durabilidade (GRAYBEAL, 2006 - A).
No segundo relatório chamado Structural Behavior of Ultra-High Performance Concrete Prestressed I-Girders (Comportamento Estrutural de Vigas-I Protendidas de Concreto de Ultra - Alta Performance) foi realizada uma fase experimental de ensaios focados em determinar o comportamento estrutural de CUAR protendido utilizando vigas em formato “I” através do teste com vigas em escala real. Os testes incluíram um ensaio de flexão em uma viga de 24,4 metros de extensão, como pode ser visto na Figura 19 e três testes de cisalhamento em vigas aplicando-se carregamento em um curto espaço. Um detalhe interessante é que essas vigas não continham qualquer armadura em barras sendo as fibras metálicas e o próprio CUAR responsáveis por combater todos os esforços secundários de cisalhamento e de tração, Figura 20 (GRAYBEAL, 2006 - B).
Em agosto de 2008, a Sociedade de Engenheiros Civis do Japão divulgou as Recomendações para o Desenho e Construção de Estruturas de Ultra- Alta Resistência Reforçadas com Fibras – Procedimento (Recommendations for Design and Construction of High Performance Fiber Reinforced Cement Composites with Multiple Fine Cracks – HPFRCC). Constam neste documento orientações sobre disposições de projeto, propriedades dos materiais de construção, testes, durabilidade, metodologia construtiva e exemplos de projetos de pontes já executadas em CUAR no Japão (ROKUGO, 2008).
No Canadá, um dos países pioneiros nos estudos dos CUAR, um manual publicado pela Canadian Precast/Prestressed Concrete Institute (CPCI) em 2010, visou discutir as propriedades e possíveis utilizações destes concretos neste país.
Figura 19. Viga de CUAR em escala real.
FONTE: Graybeal, 2006.
Figura 20. Viga de CUAR após ensaio de ruptura.
FONTE: Graybeal, 2006.
Para Walraven (2012) as recomendações internacionais para os CUAR ainda estão em desenvolvimento, longe de se tornar uma normalização internacional. Segundo ele o modelo da FIB (Código para Estruturas de Concreto 2010) apresenta um método geral para dimensionamento de estruturas em CUAR, válido para os concretos com fibras e para as classes a partir da C20 até a C200.
Uma recomendação para projetos em CUAR não poderá ser tratada com um único documento, devendo ser harmonizada em um conjunto maior de normas. Esta providência facilitará a confecção de estruturas que adotem soluções combinadas em concreto de altíssima resistência e aço estrutural, por exemplo. Expressões simplificadas são mostradas neste documento e permitem aos projetistas utilizar as fibras como reforço de uma forma que eles já estão familiarizados. A tarefa de grupo FIB TG 8.6: Ultra – High Performance Fiber - Reinforced Concrete, escreve uma recomendação especial para os CUAR de forma adaptada, a fim de se aproveitar o conhecimento das particularidades deste material e tomar vantagem completa das suas propriedades mecânicas superiores.
Enquanto no Brasil, pesquisas visando o domínio da técnica de produção deste material ainda são raras, fica claro através das informações aqui apresentadas que existe um grande número de trabalhos em desenvolvimento em países de ponta na tecnologia dos compostos cimentícios, a fim de entender e posteriormente a isso poder usufruir dos benefícios oriundos dos CUAR.