A CORREÇÃO DO TRAÇO DO CONCRETO DE ESTACAS QUADRADAS PARA A MELHORIA DA QUALIDADE E ECONOMIA
Orientador: Professor Marcelo Cechinel
Palhoça 2019
CORREÇÃO DO TRAÇO DO CONCRETO EM ESTACAS QUADRADAS
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Civil da Universidade do Sul de Santa Catarina como requisito parcial à obtenção do título de Engenheiro Civil.
Orientador: Professor Marcelo Cechinel
Palhoça 2019
Dedico este trabalho aos meu pais Fernando Philippi e Marcia Regina Spricigo Philippi e a minha namorada Amanda Santos Lobo pelo constante e incansável incentivo e motivação que me foram dados, imprescindíveis para o meu crescimento em busca da conquista do título de Engenheiro Civil.
AGRADECIMENTOS
Agradeço, primeiramente, aos meus pais Fernando Philippi e Marcia Regina Spricigo Philippi por serem minha fonte de inspiração diária, pelo suporte que me foi dado ao longo de todos os anos, e pela oportunidade que me foi presenteada de crescimento pessoal e profissional. Seu incentivo e dedicação a mim foram fundamentais para minha evolução. A eles serei eternamente grato.
À minha namorada Amanda Santos Lobo, que me deu forças a todo momento para continuar mesmo nos dias mais difíceis, que sonhou comigo com a conclusão desta etapa, que me encheu de palavras de suporte e carinho, não me faltando em nenhum momento, essencial para minha vida.
Aos amigos, familiares, e a todos que de alguma forma participaram desta jornada junto a mim, em especial à minha irmã Ana Luiza Philippi e aos amigos Bruno Roberto Nascimento, Guilherme Santana, Renato Mauro Ramos Junior, Victor Pereira e Vitor Ghanem, que me acompanharam e estiveram ao meu lado durante todos os anos, indispensáveis para a conclusão do curso.
Aos engenheiros Carlos Cavalheiro e Marcelo Cechinel por transmitirem seus conhecimentos de maneira exemplar, com muita competência e paciência, me auxiliando na conclusão deste trabalho.
“Seja você quem for, seja qual for a posição social que você tenha na vida, a mais alta ou a mais baixa, tenha sempre como meta muita força, muita determinação e sempre faça tudo com muito amor e com muita fé em Deus, que um dia você chega lá. De alguma maneira você chega lá. ” (Ayrton Senna).
PHILIPPI FILHO, Fernando. A Correção do Traço do Concreto de Estacas Quadradas Para a Melhoria da Qualidade e Economia. 2019. 62 TCC (Graduação) - Curso de Engenharia Civil, Unisul - Universidade do Sul de Santa Catarina, Palhoça, 2019.
Os setores das grandes empresas estão trabalhando cada vez mais com menos pessoas, trazendo economia para as organizações. Mas, além de ter uma manufatura enxuta, as companhias têm tentado encontrar outras formas de economizar, indo além das demissões. Dessa forma, faz-se necessário um estudo do setor organizacional da empresa em busca de reduções de gastos menores, mas volumosos. Tendo isto em vista, foi constatada a possibilidade de racionalização de insumos para alterar o traço do concreto de estacas quadradas de uma empresa da Grande Florianópolis, pois estas apresentaram resistência à compressão acima do necessário. Serão executados ensaios laboratoriais dos agregados conforme as Normas da ABNT, para, posteriormente, mantendo a mesma qualidade da empresa, corrigir o traço visando economia para a instituição.
PHILIPPI FILHO, Fernando. The Correction of the Trace of the Concrete of Square Stakes for the Improvement of the Quality and Economy. 2019. 62 TCC (Undergraduate) - Civil Engineering Course, Unisul – Universidade do Sul de Santa Catarina, Palhoça, 2019.
Large corporate sectors are increasingly working with fewer people, bringing savings to the organizations. However, in addition to having lean manufacturing, companies have been trying to find other ways to save money by going beyond layoffs. Thus, it is necessary to study the organizational sector of the company in search of reductions of smaller but voluminous expenditures. With this in view, it was possible to rationalize inputs to change the concrete traces of square piles of a company from the Greater Florianópolis, as the presented resistance to compression of the concrete was bigger than necessary. Laboratory tests of the aggregates will be carried out in accordance with the ABNT Standards, to later, maintaining the same quality of the company, correct the trace in order to the institution to save money.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 - Esquema de pista de protensão ... 18
Figura 2- Série de Peneiras ... 24
Figura 3- Exemplo de Curva Granulométrica ... 26
Figura 4 - Porcentagem Máxima de Material Pulverulento de Graúdo no Concreto ... 27
Figura 5 - Porcentagem Máxima de Material Pulverulento de Miúdo no Concreto ... 28
Figura 6 - Ficha Técnica Cimento CP V-ARI ... 32
Figura 7 - Central de Concreto da Empresa ... 32
Figura 8- Estoque de Areia Natural da Empresa ... 33
Figura 9- Estoque de Areia Artificial da Empresa ... 34
Figura 10 – Estoque de Brita 0 da Empresa ... 34
Figura 11- Estoque de Brita 1 da Empresa ... 35
Figura 12 - Aditivo Tec-Cel Plus... 36
Figura 13- Estoque de Aditivos da Empresa ... 36
Figura 14 - Serie de Peneiras para Ensaio Granulométrico ... 38
Figura 15 - Ficha de Granulometria ... 38
Figura 16 - Amostra de Areia Natural ... 39
Figura 17 - Amostra de Areia Artificial ... 39
Figura 18 - Amostra de Brita 0 ... 40
Figura 19 - Amostra de Brita 1 ... 40
Figura 20 - Granulometria das Britas ... 41
Figura 21 - Distribuição Granulométrica das Britas ... 41
Figura 22 - Granulometria das Areias ... 42
Figura 23 - Distribuição Granulométrica das Areias ... 42
Figura 24 - Peneira de 75 µm ... 43
Figura 25 - Lavagem do Material na Peneira de 75 µm ... 44
Figura 26 - Areia Artificial Seca Após Lavagem ... 44
Figura 27 - Frasco com Tampa ... 45
Figura 28 - Balança de Precisão ... 46
Figura 29 - Frasco com Água ... 46
Figura 30 - Frasco com Areia e Água ... 47
Figura 31 - Amostra de Areia em Processo de Secagem ... 49
Figura 33 - Materiais Separados para Mistura ... 52
Figura 34 - Água Sendo Adicionada ao Traço ... 52
Figura 35 - Concreto Após Mistura ... 53
Figura 36 - Corpos de Prova Após Moldagem ... 54
Figura 37 - Corpos de Prova Prontos para Ensaio ... 55
Figura 38 - Corpo de Prova de 24 Horas na Prensa Hidráulica ... 55
Figura 39 - Corpo de Prova de 7 Dias na Prensa Hidráulica ... 56
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Exemplo de Composição Granulométrica ... 25
Tabela 2 - Traço de Estacas Quadradas Padrão da Empresa ... 31
Tabela 3 - Dados e Resultados dos Ensaios de Massa Específica ... 48
Tabela 4 - Comparativo Entre Traço Base e Reformulado ... 51
Tabela 5 - Ensaios de Resistência à Compressão ... 57
Tabela 6 - Comparativo Econômico para Curto Prazo ... 58
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ... 12 1.1 JUSTIFICATIVA ... 12 1.1.1 Objetivo Geral ... 13 1.1.2 Objetivos Específicos ... 13 1.2 METODOLOGIA ... 14 1.3 ESTRUTURA DO TRABALHO ... 14 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 16 2.1 DEFINIÇÃO DE CONCRETO ... 16
2.2 EXECUÇÃO DE ELEMENTOS DE CONCRETO PRÉ-MOLDADO... 17
2.3 DOSAGEM DO CONCRETO ... 19
2.3.1 Definição de Dosagem ... 19
2.3.2 Tipos de Dosagem ... 20
2.3.3 Parâmetros do Processo de Dosagem ... 20
2.3.3.1 Trabalhabilidade ... 21
2.3.3.2 Resistência à Compressão ... 21
2.3.3.3 Fator Água/Cimento ... 22
2.4 NORMAS TÉCNICAS ... 22
2.4.1 NBR NM 248 - 2003 - Determinação da Composição Granulométrica... 24
2.4.2 NBR NM 46 - 2003 – Determinação do Material Fino que Passa Através da Peneira 75 µm, por Lavagem ... 26
2.4.3 NBR NM 52 – 2009 – Determinação da Massa Especifica e Massa Específica Aparente ... 28
2.4.4 NBR 5739 - 2018 – Concreto - Ensaio de Compressão de Corpos de Prova Cilíndricos ... 30
3 DESENVOLVIMENTO ... 31
3.1 TRAÇO BASE DA EMPRESA ... 31
3.1.1 Cimento ... 31 3.1.2 Agregado Miúdo... 33 3.1.2.1 Areia Natural ... 33 3.1.2.2 Areia Artificial ... 33 3.1.3 Agregado Graúdo ... 34 3.1.3.1 Brita 0 e Brita 1 ... 34
3.1.4 Aditivo ... 35
3.2 ENSAIOS LABORATORIAIS ... 37
3.2.1 Determinação da Composição Granulométrica ... 37
3.2.2 Determinação do Material Fino que Passa Através da Peneira 75 µm, por Lavagem ... 43
3.2.3 Determinação da Massa Especifica ... 45
3.2.4 Determinação da Umidade ... 49
3.3 TRAÇO CORRIGIDO ... 50
3.3.1 Comparativo entre Traço Base e Traço Reformulado ... 51
3.4 ENSAIOS DE RESISTENCIA À COMPRESSÃO E ANÁLISE DE RESULTADOS . 53 3.4.1 Resultados e Análises dos Ensaios ... 53
3.4.2 Analise Econômica ... 57
4 CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 59
1 INTRODUÇÃO
A construção civil sempre esteve à frente do desenvolvimento de uma nação, onde muitos dos desempregados são efetivados, o mercado se aquece, os investidores ficam mais otimistas, e as pessoas encontram moradia e infraestrutura de melhor qualidade para continuarem suas vidas.
Tal afirmação encontra respaldo nas palavras de Bufon & Anschau (2016) ao afirmarem que “a construção civil é um dos maiores, se não o maior ramo de serviço que mais absorve trabalhadores, estes na grande maioria com baixo índice de escolaridade e qualificação profissional comparado com outros setores”.
É delicada a fase pela qual a economia brasileira está passando acaba por influenciar diretamente a construção civil. Em uma nação com históricos de crises econômicas e escândalos de corrupção, o respingar dos desenrolares da justiça acaba sempre atingindo os empreendedores do país.
Segundo Koerich (2018) “desde meados de 2014 o Brasil vem enfrentando uma das piores crises econômicas da sua história, a qual afetou diretamente o setor da construção civil prejudicando milhares de empresas e profissionais ligados a esse segmento da economia”.
Os reflexos dessas situações são muito variados. Em tempos escassos, alguns gestores ainda conseguem encontrar vantagens na derrota, porém quase sempre o resultado é negativo, obrigando-os a desenvolver soluções econômicas viáveis dentro do orçamento previsto para o momento.
Neste tocante, em uma fábrica de pré-moldados de concreto da Grande Florianópolis fez-se necessário o estudo, análise e correção do traço de estacas quadradas, visando aumentar a economia dos insumos componentes do concreto, mantendo a mesma qualidade padrão da empresa.
1.1 JUSTIFICATIVA
O momento pelo qual passa o país, principalmente no setor da construção civil, é de muita cautela, tanto nas grandes quanto nas pequenas empresas, uma vez que os custos para se manter no mercado vêm crescendo consideravelmente nos últimos anos.
Dessa forma, faz-se necessária, pela análise dos empreendedores gestores, a observação do ambiente de trabalho para redução principalmente de gastos. A primeira solução
para a economia de uma empresa é reduzir a equipe efetiva, trabalhando de maneira mais enxuta enquanto o mercado não se aquece novamente. Por outro lado, se observado mais afundo, nota-se que muitas vezes os materiais necessários para a empresa funcionar são desperdiçados ou não são utilizados de maneira apropriada.
Neste ponto a pesquisa encontra respaldo na busca pela economia sem a perda da qualidade, fazendo com que a empresa encontre saídas viáveis para a crise sem necessariamente adotar a política de demissões em seu quadro.
A empresa em questão vende suas estacas a uma resistência de 40 MPa, contudo, foi constatado, através de ensaios de compressão de corpos de prova cilíndricos, que muitas vezes as resistências ultrapassavam muito o valor estipulado, abrindo espaço para o desperdício de materiais, uma vez que o traço não está otimizado.
Espera-se que este trabalho possa demonstrar a diferença entre os ensaios dos materiais empregados de maneira otimizada para a redução do desperdício de quaisquer elementos componentes do concreto e a posterior comparação entre os diferentes concretos em estudo, buscando a constância da qualidade e desta forma responder a seguinte pergunta: é possível reduzir o custo de produção de um determinado produto de concreto armado empregando estudos de otimização de seu traço sem perder a qualidade final do mesmo?
1.1.1 Objetivo Geral
O presente trabalho tem por finalidade realizar a comparação entre a resistência de dois traços de concreto diferentes, com o intuito de buscar a economia de materiais para uma determinada empresa de pré-moldados de concreto, reduzindo a resistência e mantendo a mesma qualidade do produto final.
1.1.2 Objetivos Específicos
Efetuar consistente revisão bibliográfica e normativa de forma a embasar o desenvolvimento da pesquisa e seus ensaios laboratoriais;
Executar os ensaios laboratoriais dos agregados a serem utilizados no traço ajustado, conforme normas técnicas brasileiras;
Comparar os resultados quanto à redução de custos.
1.2 METODOLOGIA
Segundo Goldenberg (1997) pesquisa trata-se de uma forma de ciência, onde, quando aplicada, nos permite um melhor entendimento e aproximação da realidade, e é um processo que nunca irá acabar.
Para Goldenberg (1997):
“A pesquisa qualitativa não se preocupa com representatividade numérica, mas, sim, com o aprofundamento da compreensão de um grupo social, de uma organização, etc. Os pesquisadores que adotam a abordagem qualitativa opõem-se ao pressuposto que defende um modelo único de pesquisa para todas as ciências, já que as ciências sociais têm sua especificidade, o que pressupõe uma metodologia própria.” (GOLDENBERG, 1997, p. 34)
Ainda segundo este autor, a pesquisa qualitativa concentra-se na compreensão da realidade e com aspectos que não podem ser quantificados.
Este trabalho tem caráter de pesquisa qualitativa experimental e procedimental, uma vez que busca encontrar um traço do concreto de estacas quadradas menos resistente, consequentemente mais econômico, a partir de um traço base já utilizado na empresa. Após a confecção do traço corrigido, serão feitos testes de compressão em ambos os traços para que as conclusões possam ser tomadas
As fontes de consulta para o desenvolvimento de pesquisa bibliográfica foram livros, instruções normativas, artigos, e materiais disponibilizados na rede mundial de computadores.
1.3 ESTRUTURA DO TRABALHO
O estudo em questão será demonstrado em forma de capítulos para facilitar a sua compreensão e será apresentado na seguinte forma:
No primeiro capítulo é feita a apresentação do tema, introduzindo o assunto, justificando a necessidade do mesmo, apresentando os objetivos gerais e específicos, bem como a estrutura do trabalho.
O segundo capítulo trata da revisão bibliográfica do conteúdo, destacando definições de concreto, dosagens, e a execução de estruturas de concreto pré-moldado, além da revisão das Normas da Associação Brasileira de Normas Técnicas utilizadas para este trabalho.
No terceiro capítulo será apresentado o traço base da empresa em questão, bem como seus insumos de maneira mais esclarecida. Aqui serão realizados o traço reformulado e os comparativos econômicos para a empresa
No quarto capítulo serão apresentados os resultados da pesquisa com o traço alterado, bem como o comparativo econômico efetuado para melhor compreensão.
Após, no quinto capítulo, são feitas as considerações finais, recapitulando o tema e expondo os principais pontos da pesquisa.
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Nesta seção serão introduzidas as definições de concreto, dando um breve relato histórico sobre o tema. Em seguida serão demonstrados os conceitos de dosagens do concreto e conceitos de execução de peças de concreto pré-moldado, indispensáveis para a correta correção do traço.
Por fim, conclui-se com revisão das normas técnicas brasileiras dos processos de ensaios laboratoriais: NBR NM 248 – 2003 - Determinação da Composição Granulométrica, NBR NM 46 - 2003 – Determinação do Material Fino que Passa Através da Peneira 75 µm, por Lavagem; NM 52 – 2009 – Determinação da Massa Especifica e Massa Específica Aparente; NBR 05739 - 2018 - Ensaio de Compressão de Corpos de Prova Cilíndricos de Concreto.
Estas apresentações se fazem necessárias para o completo entendimento e facilidade de compreensão do presente trabalho.
2.1 DEFINIÇÃO DE CONCRETO
Segundo Bastos (2014) as estruturas de concreto estão presentes em todos os países do mundo, sendo, no Brasil, o tipo de estrutura mais utilizada por toda a sociedade.
O concreto é o segundo material mais consumido no mundo, sendo utilizado menos que a água apenas, podendo ser considerado como o mais versátil da construção (MEHTA, 1986 apud RECENA, 2011 p.13).
Para Helene e Andrade (2010):
“O concreto de cimento Portland é o mais importante material estrutural e de construção civil da atualidade. Mesmo sendo o mais recente dos materiais de construção de estruturas, pode ser considerado como uma das descobertas mais interessantes da história do desenvolvimento da humanidade e sua qualidade de vida.” (HELENE e ANDRADE, 2010, p.905)
Bastos (2014) afirma que o concreto é um material que tem em sua composição cimento, água, agregado miúdo (areia) e agregado graúdo (pedra ou brita). Ele acrescenta que o material também pode conter aditivos, a fim de melhorar suas propriedades características e explica que a grande utilização do concreto pode ser explicada pela facilidade de obtenção e aplicação dos materiais constituintes do mesmo.
Conforme Helene e Andrade (2010) a proporção entre os materiais que fazem parte da massa é buscada pela tecnologia do concreto, e busca atender, ao mesmo tempo, as propriedades mecânicas, físicas e de durabilidade que se fizerem necessárias para o concreto de qualidade, além das características de trabalhabilidade admitidas para o transporte, lançamento e adensamento, condições que variam dependendo do caso.
Segundo Bastos (2006) o concreto apresenta alta resistência à compressão, fazendo dele o material apropriado para estruturas que sofrem compressão, como os pilares. Contudo, o concreto possui baixa resistência à tração, restringindo sua utilização para elementos submetidos à tração como vigas. Para resolver esta deficiência é empregado o uso do aço que, quando combinado com o concreto pode ser chamado de Concreto Armado.
“O Concreto Armado alia as qualidades do concreto (baixo custo, durabilidade, boa resistência à compressão, ao fogo e à água) com as do aço (ductilidade e excelente resistência à tração e à compressão) ” (BASTOS, 2006, p.13).
Ainda conforme o autor, o Concreto Protendido veio à tona no cenário da construção civil como uma evolução do Concreto Armado, onde se fez necessária a aplicação de tensões prévias nas seções transversais dos elementos de concreto. Dessa maneira, as tensões de tração são diminuídas com as de compressão pré-aplicadas, minimizando a baixa resistência à tração do concreto.
2.2 EXECUÇÃO DE ELEMENTOS DE CONCRETO PRÉ-MOLDADO
Concreto pré-moldado é definido a partir da utilização de elementos pré-moldados de concreto, ou seja, fora da posição definitiva de utilização. Esse tipo de fabricação de peças de concreto aponta para duas diretrizes: uma em relação à industrialização e outra para a racionalização da execução destas estruturas. (DEBS, 2017)
Para o autor, a construção civil ainda é muito atrasada se comparada a outros ramos industriais, apresentando genericamente baixa produtividade, grandes desperdícios de material e baixo controle de qualidade.
“Uma das formas de buscar a redução desse atraso é com técnicas associadas à utilização de elementos pré-moldados de concreto. O emprego dessas técnicas recebe a denominação de concreto pré-moldado (CPM), e as estruturas formadas pelos elementos pré-moldados são chamadas de estruturas de concreto pré-moldado. Desse
modo, partes da construção seriam feitas em melhores condições que as do local e depois montadas, como parte do processo construtivo. ” (Debs, 2017, p. 18)
Para Debs (2017) o emprego deste tipo de artificio da construção é mais frequente quando uma sociedade está mais evoluída, onde se tem maior valorização da mão de obra e maior oferta de equipamentos.
De acordo com o autor as estacas pré-moldadas de concreto podem ser denominadas de elementos de produção especializada, ou seja, elementos de concreto pré-moldado de grande utilização na construção civil. Também podem ser considerados dessa natureza elementos como vigotas, painéis alveolares e postes.
Segundo a NBR 6122 (ABNT, 2010, p.3) “estacas são definidas como elemento de fundação profunda executada inteiramente por equipamentos e ferramentas, sem que, em qualquer fase da sua execução, haja descida de pessoas”.
A norma ainda estabelece que fundação profunda é definida por:
“Elemento de fundação que transmite a carga ao terreno ou pena base (resistência de ponta) ou por sua superfície lateral (resistência de fuste) ou por uma combinação das duas, devendo sua ponta ou base estar assente em profundidade superior ao dobro de sua menor dimensão em planta, e no mínimo 3,0 m. Neste tipo de fundação incluem-se as estacas e as tubulações. ” (ABNT, 2010, p. 3)
A protensão de elementos moldados nas fabricas é feita através do pré-tensionamento da armadura, resultando no concreto protendido com aderência inicial. Comumente, são utilizadas pistas de protensão de 80 a 200 metros de comprimento. (DEBS, 2017)
Figura 1 - Esquema de pista de protensão
2.3 DOSAGEM DO CONCRETO
2.3.1 Definição de Dosagem
Segundo RECENA (2011) entende-se por dosagem do concreto o processo em que são definidos os materiais e determinadas as proporções do cimento, água, agregados e aditivos, para que se obtenha uma mistura que atenda requisitos físico, químicos e mecânicos ao menor custo possível para determinada situação. O autor enaltece que o foco de uma dosagem não é obter o melhor concreto, e sim, do mais adequado, sendo representado por um traço que pode sofrer correções para melhor se adequar às situações necessárias.
Para Mehta (1994) tomar conhecimento em relação as características dos agregados como massa especifica, composição granulométrica e teor de umidade são imprescindíveis para a correta dosagem do concreto.
O agregado é o material granular, tal como a areia, o pedregulho, a pedra britada ou escoria de alto forno, usado com um meio cimentante, para formar um concreto. (MEHTA, 1994)
Segundo a ABNT (2003), agregado miúdo é aquele que passa através da peneira com abertura de malha de 9,5 mm, que quase passa totalmente na de 4,75 mm e fica retido, em sua maior parte na peneira de 75 µm.
Para a ABNT (2003), agregado graúdo, ou também chamado de brita, pedrisco ou pedregulho, é o material cuja maior parte de suas partículas fica retida na peneira com abertura de malha de 4,75 mm, ou a porção retida nessa mesma peneira.
Mehta (1994) define agregado graúdo como partículas maiores do que 4,75 mm (peneira de número 4) até cerca de 50 mm e agregado miúdo como as partículas retidas na peneira de 75 µm (peneira número 200), até as menores que a peneira de 4,75 mm.
Para Tutikian e Helene (2011) alguns materiais devem ser considerados passiveis de uso no concreto e possíveis de serem utilizados num estudo de dosagem. São eles os cimentos disponíveis no mercado, os agregados miúdos, os agregados graúdos, a água, os aditivos, o ar, entre outros. Para agregados, podem ser separados em: reciclados, artificiais, industrializados ou naturais.
A dosagem do concreto deve ser feita a fim de obter-se o traço de maior qualidade e mais econômica com os materiais disponíveis em uma determinada região, para atender uma série de condições. Estas condições dependem da complexidade e da necessidade do trabalho a ser realizado.
2.3.2 Tipos de Dosagem
A dosagem do concreto ideal pode ser obtida através de muitas formas, havendo diversos “roteiros de dosagem”. Para Recena (2011) simplificadamente, há duas maneiras de dosar o concreto: os roteiros podem ser agrupados em métodos experimentais e empíricos.
“O primeiro grupo associa aqueles métodos que pressupõe a experiência especifica, realizada com materiais definidos, vinculando a precisão dos resultados ao emprego dos materiais previamente escolhidos”. (RECENA, 2011, p. 16).
Para o mesmo autor, a substituição de algum material ou a alteração de suas características é suficiente para que haja alterações no resultado. Neste sentido, o método empírico se trata de um método mais simplificado, onde os valores como os de relação água/cimento e outras características do concreto são retirados de tabelas. Por serem métodos simplificados, sempre acabarão sofrendo correções e adaptações mesmo se os materiais forem sempre da mesma região.
O autor ainda ressalta que o controle de qualidade do concreto, principalmente o de resistência à compressão, não importando qual seja o método, sempre deve ser empregado. Além disso, o mesmo comenta que mais importante do que escolher o método a ser utilizado, é a capacidade do profissional de realizar as alterações devidas para a melhora constante do traço.
2.3.3 Parâmetros do Processo de Dosagem
Segundo Recena (2011), para que seja realizado o processo de dosagem, que tem por objetivo o cálculo do traço, devem ser levados em consideração três fatores fundamentais. Dois deles podem ser considerados quantificáveis: relação água/cimento, e o teor de agua sobre o total de materiais secos. Há também um parâmetro subjetivo, chamado de teor de argamassa. Os parâmetros subjetivos estão sempre relacionados com a cultura de determinada região ou de uma determinada equipe de trabalho, acostumada a executar um tipo especifico de obra ou de uma operação de concretagem. (RECENA, 2011)
“Esses três parâmetros definem, por sua vez, as características de um concreto também de interpretação objetiva, passiveis de mensuração absoluta, tal como resistência mecânica, densidade, índice de absorção de agua, resistividade e permeabilidade, entre outros, assim como existem parâmetros de interpretação eminentemente subjetiva, como aqueles necessários à estimativa da trabalhabilidade.” (RECENA, 2011, p.17)
2.3.3.1 Trabalhabilidade
Para Recena (2011) a trabalhabilidade está diretamente relacionada com a composição da pasta, constituída por cimento, agua e ar, que junta da areia forma a argamassa e que, por sua vez, ao ser adicionado brita, forma o concreto.
“A relação entre o cimento e a areia, na composição da argamassa, será definida pelo traço, a partir de uma relação água/cimento necessária para o atingimento de uma resistência mecânica preestabelecida”. (RECENA, 2011, p.19)
Segundo o autor, a avaliação deste ponto consiste em conjugar um aspecto mensurável com outro de interpretação visual da característica do concret. São eles a consistência e a coesão, respectivamente.
“Tanto melhor será a trabalhabilidade de uma mistura quanto menor sua consistência, ou seja, quanto maior sua fluidez, sem perda de coesão. Vale dizer tanto mais trabalhável será um concreto quanto mais fluido, desde que não ocorra segregação.” (RECENA, 2011, p.17)
No entendimento do mesmo, o método para avaliação de trabalhabilidade mais empregado, é o abatimento pelo tronco de cone, ou como é muito conhecido, “slump test”. O ensaio é muito utilizado pelo baixo custo e pela sua rapidez e simplicidade de execução, embora seja um teste que possua muitas imprecisões, uma vez que se têm muitas falhas principalmente humanas. O aferimento do concreto através do slump test está na possibilidade de comparar diferentes concretos dentro de uma mesma produção.
2.3.3.2 Resistência à Compressão
De acordo com Recena (2011) a resistência a compressão é a característica principal do concreto, pois é onde o mesmo apresenta seu melhor desempenho e por ter sua avaliação executada através de ensaios de rompimento de corpos de prova cilíndricos.
“A resistência é a medida da tensão exigida para romper o material”. (MEHTA, 1994, p.11)
Sendo em função do processo de hidratação do cimento, a resistência do concreto é baseada no rompimento de corpos de prova curados em condições especificas. (MEHTA, 1994)
O autor ainda afirma que a quantidade de água que se adiciona ao concreto, é impreterivelmente o maior causador de variações de resistência. Não havendo uma maneira
assertiva de realizar o controle de umidade dos agregados, muitas vezes a correta relação água/cimento na mistura não é atingida, trazendo, dessa forma, alterações na resistência final.
“Muitas vezes, por praticidade, pressa ou negligencia, a quantidade de água adicionada ao misturado ré avaliada indiretamente a partir do ensaio de abatimento pelo tronco de cone, o slump. Sendo adotada esta simplificação, qualquer alteração na composição granulométrica dos agregados, ou na quantidade de materiais pulverulentos, que possa interferir significativamente na superfície especifica da mistura, determina uma diferença na trabalhabilidade do material.” (RECENA, 2011, p.17)
2.3.3.3 Fator Água/Cimento
Segundo a NBR 12655 (NBR, 2015) define a relação água/cimento como sendo a relação em massa entre todo o conteúdo da água e o conteúdo de cimento Portland e outros materiais cimentícios no traço.
“A fluidez da pasta, constituída de cimento e água, dependerá, essencialmente, da distribuição granulométrica do cimento e da quantidade de água adicionada, que é expressa pela relação água/cimento. Quanto maior essa relação, mais fluída é a pasta. ” (HELENE e ANDRADE, 2010, p.920)
2.4 NORMAS TÉCNICAS
“A ABNT é o Foro Nacional de Normalização por reconhecimento da sociedade brasileira desde a sua fundação, em 28 de setembro de 1940, e confirmado pelo governo federal por meio de diversos instrumentos legais.” (ABNT, 2019).
É uma entidade privada e sem fins lucrativos, é membro fundador da International Organization for Standardization (Organização Internacional de Normalização - ISO), além de outras organizações.
Segundo a ABNT (2019) normalização é a atividade que determina regras destinadas ao uso comum e repetitivo, para que se alcance grau máximo de qualidade em determinado produto. Portanto, normalização trata do processo de criação e aplicação das normas para que se previnam problemas, promovendo economia global.
A ABNT (2019) tem como objetivo prover o brasileiro de conhecimento, através de documentos padronizados, permitindo a produção e comercialização de produtos, buscando competitividade sustentável, desenvolvendo ciência e tecnologia.
O órgão é responsável pela elaboração das Normas Brasileiras (ABNT NBR), elaboradas por seus Comitês Brasileiros (ABNT/CB), Organismos de Normalização Setorial (ABNT/ONS) e Comissões de Estudo Especiais (ABNT/CEE). (ABNT, 2019).
A entidade atua também, desde 1950, avaliando conformidades e dispondo de programas para certificação de produtos, atividade esta, que é fundamentada por conceitos e guias e princípios técnicos reconhecidos internacionalmente.
“Trabalhando em sintonia com governos e com a sociedade, a ABNT contribui para a implementação de políticas públicas, promove o desenvolvimento de mercados, a defesa dos consumidores e a segurança de todos os cidadãos”. (ABNT, 2019)
A Associação Brasileira de Normas Técnicas tem como premissas:
“Ser o Foro Nacional de Normalização, previsto no Sistema Brasileiro de Normalização (SBN), no âmbito do Sistema Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial (Sinmetro);
Ter compromisso com as diretrizes estratégicas do Conselho Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial (Conmetro);
Ser o representante do Brasil nos foros sub-regionais, regionais e internacionais de normalização;
Reconhecer como organismos internacionais de normalização a International Organization for Standardization (ISO), International Eletrotechnical Comission (IEC) e International Telecommunications Union (ITU), e como organizações internacionais com atividades de normalização o CODEX ALIMENTARIUS, Bureau Internationale de Poids e Mesures (BIPM), Organização Internacional de Metrologia Legal (OIML), International Accreditadion Forum (IAF) e International Laboratory Accreditation Cooperation (ILAC)
Ser signatário do Código de Boas Práticas de Normalização da Organização Mundial do Comércio (OMC);
Ser entidade não governamental, sem fins lucrativos e de utilidade pública, como agente privado de políticas públicas. ” (ABNT, 2019)
Segundo o site oficial (ABNT, 2019), o procedimento de composição de normas é muito discutido pelas Comissões de Estudo, podendo ser integrada por qualquer individuo, até que haja bom senso e se defina então o Projeto de Norma. Após a edição, o projeto é analisado nacionalmente e disponibilizado para todas as partes interessadas, para que sejam feitas as considerações finais. Por fim, o projeto é homologado e, após a inclusão de todas as considerações finais, se torna documento técnico ABNT.
“Durante todo o processo de elaboração de uma Norma Brasileira, a ABNT busca constantemente o envolvimento de todas as partes interessadas. Quanto mais ampla a participação, mais benefícios a normalização trará para a sociedade como um todo.” (ABNT, 2019)
Dessa maneira, tem-se que “norma é o documento estabelecido por consenso e aprovado por um organismo reconhecido, que fornece regras, diretrizes ou características mínimas para atividades ou para seus resultados, visando à obtenção de um grau ótimo de ordenação em um dado contexto.” (ABNT, 2019)
2.4.1 NBR NM 248 - 2003 - Determinação da Composição Granulométrica
A NBR NM 248 – 2003 - Determinação da Composição Granulométrica é a Norma MERCOSUL que tem por objetivo descrever o método para determinação da composição granulométrica de agregados miúdos e graúdos para concreto.
Segundo a NM 248 (ABNT, 2003) devem ser coletadas duas amostras do agregado a ser estudado (𝑚1 e 𝑚2) para utilização da primeira e reserva da segunda. Reunidos todos os materiais, procede-se à execução do ensaio, montando-se a bateria de peneiras, conforme a figura 2 a seguir:
Figura 2- Série de Peneiras
Fonte: NBR NM 248 – 2003 – Determinação da Composição Granulométrica
Em seguida, segundo a NM 248 (ABNT, 2003), a amostra deve ser colocada no topo da série de peneiras, de modo a não causar camadas grossas do material. A amostra, previamente seca, é peneirada através da bateria de peneiras, de maneira enérgica e contínua, permitindo a separação dos diferentes tamanhos dos grãos do agregado. Em cada peneira o material retido é separado e pesado, anotando-se o valor para realização do gráfico de
composição granulométrica. Os grãos de agregado que ficaram presos nas malhas das peneiras são retirados através da passagem da escova de aço, de modo que nenhuma partícula fosse perdida.
Ainda conforme a NM 248 (ABNT, 2003), ao final do processo, com todos os valores dos pesos retidos em cada peneira, procede-se o cálculo da planilha de composição granulométrica, definindo-se os percentuais de material retido e retido acumulado. O percentual retido acumulado em relação a cada peneira da série utilizada fornece dados para a definição da curva granulométrica do agregado miúdo em estudo.
Também é definido o módulo de finura, obtido somando-se as percentagens retidas acumuladas e dividindo o somatório por 100 e o diâmetro máximo do agregado, encontrado como a malha da peneira na qual ficou retido o percentual acumulado igual o imediatamente inferior a 5%.
Tabela 1 - Exemplo de Composição Granulométrica
Exemplo de Composição Granulométrica da Empresa
Peneiras (mm) Material retido (g) Percentual retido (%) Porcentual retido acumulado (%) 4,8 8.0 0.8 0.8 2,4 17 1,7 2,5 1,2 42 4,2 6,7 0,6 175 17,5 24,2 0,3 327 32,7 56,9 0,15 329 32,9 89,8 Fundo 102 10,2 100
Figura 3- Exemplo de Curva Granulométrica
Fonte: NEVILLE E BROOKS, 2013, p.64.
De acordo com a NM 248:
“O material mais fino que a abertura da malha de 75 µm pode ser separado das partículas maiores de forma mais eficiente e completa por peneiramento úmido do que através do peneiramento seco. Portanto, quando se deseja fazer determinações precisas do material mais fino que 75 µm em agregado miúdo ou graúdo, o método de ensaio definido pela NM 46 deve ser utilizado para ensaiar a amostra previamente ao peneiramento seco.” (NM 248, 2003, p. 4)
Dessa forma, se o material apresenta quantidade significativa de materiais pulverulentos, ensaiar previamente as amostras conforme a NM 46. (NM 248, 2003)
2.4.2 NBR NM 46 - 2003 – Determinação do Material Fino que Passa Através da Peneira 75 µm, por Lavagem
A norma MERCOSUL NBR NM 46 - 2003 – Determinação do Material Fino que Passa Através da Peneira 75 µm, por Lavagem, tem por objetivo estabelecer o método para a determinação da quantidade de materiais mais finos que a abertura de malha 75 µm (0,075mm).
Dessa forma, as partículas de argila e outros materiais que se dispersam por lavagem serão removidos do agregado durante o ensaio.
Segundo a NM 46 (ABNT, 2003), após a secagem em estufa a (110 +/- 5) ºC e pesagem da amostra seca (𝑚𝑖), a mesma é colocada na vasilha e recoberta com água em excesso. A amostra na vasilha é então agitada vigorosamente com as mãos de forma a provocar a separação e suspensão das partículas finais (com o devido cuidado reservado a perca de material). Parte da água é então cuidadosamente vertida para outro recipiente (água descartada do restante do ensaio) através da peneira de malha 0,075mm (o material retido na peneira é posteriormente recolocado na vasilha). Este processo deve se repetir até que a água descartada do restante do ensaio fique clara, com aspecto limpo. O material retido na peneira de malha 0,075mm é recolocado em uma vasilha, onde agregado lavado é então levado à estufa para a secagem, sendo mexido até que sua coloração denote a total ausência de água, para enfim, ser pesada novamente (𝑚𝑓).
De acordo com a NM 46 (ABNT, 2003), após a anotação dos resultados das pesagens das amostras, pode-se calcular o teor de materiais pulverulentos através da equação:
𝑀𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 𝑃𝑢𝑙𝑣𝑒𝑟𝑢𝑙𝑒𝑛𝑡𝑜 = 𝑚𝑖 − 𝑚𝑓
𝑚𝑖 𝑥 100 Onde:
𝑚𝑖 - É a massa original da amostra seca, em gramas; 𝑚𝑓 - É a massa da amostra seca após lavagem, em gramas;
Segundo a NBR 7211:2009 – Agregados para concreto – Especificação, a porcentagem máxima de materiais pulverulentos para concreto, para agregado miúdo é conforme o quadro a seguir:
Figura 4 - Porcentagem Máxima de Material Pulverulento de Graúdo no Concreto
Figura 5 - Porcentagem Máxima de Material Pulverulento de Miúdo no Concreto
Fonte: NBR 7211:2009.
2.4.3 NBR NM 52 – 2009 – Determinação da Massa Especifica e Massa Específica Aparente
A NM 52 – 2009 – Determinação da Massa Especifica e Massa Específica Aparente, tem por objetivo descrever o processo de determinação da massa especifica de um agregado miúdo. Segundo a norma, massa específica é a relação entre a massa do agregado seco e seu volume, e massa específica aparente é a relação entre a massa do agregado seco e seu volume, incluindo poros permeáveis. Além disso, há também a massa especifica relativa, que é a relação entre a massa de unidade de volume, incluindo poros permeáveis e impermeáveis e a massa de volume igual de agua destilada, ambos a uma determinada temperatura.
É estipulado, através da norma, que devem ser pesados 500 gramas de amostra (𝑚𝑠), colocar no frasco conforme a figura abaixo e registrar a massa do conjunto (𝑚1).
Figura 5 – Frasco e tampa
Deve-se então, encher o frasco até a marca de 500 ml e move-lo de maneira a eliminar as bolhas de ar. Após uma hora, completar com agua até a marca de 500 cm³ e realizar outra pesagem do conjunto total (𝑚2). Após esta etapa, a amostra é seca a uma temperatura de 105 ºC até obter massa constante e então, é pesada novamente (𝑚).
A massa especifica aparente do agregado seco pode ser calculada através da fórmula:
𝐷1 = 𝑚 𝑉 − 𝑉𝐴 Onde:
𝐷1= Massa especifica aparente do agregado seco; m = Massa da amostra seca em estufa;
V = Volume do frasco;
𝑉𝐴= Volume de agua adicionada ao frasco.
O volume de água adicionada ao frasco pode ser calculado pela seguinte fórmula:
𝑉𝐴 = 𝑚2 − 𝑚1 𝑃𝐴 Onde:
𝑚1= Massa do conjunto frasco + agregado;
𝑚2= Massa do conjunto frasco + agregado + água; 𝑃𝐴= Massa específica da água.
A massa específica é calculada através dos mesmos valores obtidos para se calcular a massa especifica aparente, e se dá pela formula:
𝐷3 =
𝑚
(𝑉 − 𝑉𝐴) − 𝑚𝑠 − 𝑚 𝑃𝐴
Onde:
𝐷3= É a massa especifica da amostra; 𝑚𝑠= É massa da amostra saturada.
2.4.4 NBR 5739 - 2018 – Concreto - Ensaio de Compressão de Corpos de Prova Cilíndricos
Segundo a NBR 5739 (ABNT, 2018) os corpos de prova feitos e a realização completa do processo de cura úmida, devem atender as especificações da NBR 05738:2015.
Para a NBR 5738 (ABNT, 2015) o conjunto composto por molde e sua base devem ser estanques, dado que os corpos de prova cilíndricos devem ter altura igual ao dobro do diâmetro, sendo este de 10 a 45 cm. Os testemunhos podem ser retirados dos moldes e identificados a partir do término do processo de cura e devem, então, ficar pelo menos as primeiras 24 horas armazenado em local livre de intempéries, ou seja, na água, afim de manter a peça hidratada.
De acordo com a NBR 5739 (ABNT, 2018) os corpos de prova devem ser rompidos através de compressão, com pratos limpos e secos, sendo que o carregamento é aplicado continuamente e sem choques.
A resistência é calculada da seguinte forma:
𝑓𝑐 = 4𝐹 𝜋 𝑋 𝐷2
Onde:
𝑓𝑐= Resistência à compressão, em Mpa;
F = A força máxima alcançada, expressa em Newtons; D = Diâmetro, em milímetros.
3 DESENVOLVIMENTO
3.1 TRAÇO BASE DA EMPRESA
A empresa em estudo já possuía um traço base, tal qual era utilizado para confeccionar as estacas quadradas de concreto. O traço é demonstrado na tabela 2 a seguir.
Tabela 2 - Traço de Estacas Quadradas Padrão da Empresa
Fonte: do Autor, 2019.
3.1.1 Cimento
O cimento utilizado pela empresa para executar as estacas de concreto é o CP V - ARI, o cimento Portland de alta resistência inicial. Este tipo de cimento é ideal para artefatos de concreto que necessitam de resistência contra sulfatos. É muito utilizado em indústrias na produção de artefatos, peças pré e pós-tensionadas e até pisos industriais.
Figura 6 - Ficha Técnica Cimento CP V-ARI
Fonte: Cia de Cimentos ITAMBÉ (Acessado em 03/06/2019)
O recebimento do cimento por parte da empresa é feito através de grandes caminhões da companhia de cimentos Itambé, e é devidamente armazenado nos silos da central de concreto, onde são feitas as misturas para o traço (conforme Figura 7 abaixo).
Figura 7 - Central de Concreto da Empresa
3.1.2 Agregado Miúdo
3.1.2.1 Areia Natural
Os aproximadamente 15 quilos de Areia Natural utilizada no traço são provenientes da venda do insumo pela empresa 1 (Figura 8) e sempre vem em caminhões que são despejados em montes próximos a Central de Concreto, para facilitar o manuseio e transporte.
Figura 8- Estoque de Areia Natural da Empresa
Fonte: do Autor, 2019.
3.1.2.2 Areia Artificial
A Areia Artificial utilizada, totalizando 4 kg aproximadamente para ser rodada apenas uma betoneira do traço, é fornecida pela empresa 2 (Figura 9) em caminhões basculantes, próximos a Areia Artificial, tornando mais fácil sua movimentação para a Central de Concreto.
Figura 9- Estoque de Areia Artificial da Empresa
Fonte: do Autor, 2019.
3.1.3 Agregado Graúdo
3.1.3.1 Brita 0 e Brita 1
Os 10 kg de Brita 0 e Brita 1 utilizados no traço de uma betonada, são ambos provenientes do mesmo fornecedor: empresa 2 (Figura 10 e 11).
Figura 10 – Estoque de Brita 0 da Empresa
Figura 11- Estoque de Brita 1 da Empresa
Fonte: do Autor, 2019.
Assim como a Areia Natural e a Areia Artificial, a Brita 0 e a Brita 1 são estocados em grandes montes posicionados estrategicamente para a fácil circulação de maquinas e caminhões.
3.1.4 Aditivo
O aditivo utilizado na fábrica é o Aditivo 1 (Figura 12) fornecido pela empresa 3. É um aditivo liquido pronto para uso em concretos secos, especificamente. Tem como sua principal função a plasticidade e tem entre suas qualidades maior durabilidade, reduz as chances de quebra e fissuração, com aumento da resistência e acabamento final.
Figura 12 - Aditivo 1
Fonte: do Autor, 2019.
São utilizados apenas 12 ml do aditivo por traço de 20 litros de betoneira para que se atinja o resultado desejado a partir de sua aplicação. Os aditivos são estocados em pilhas, já que são recebidos em tambores de 200 litros, conforme pode ser visto na Figura 13 abaixo.
Figura 13- Estoque de Aditivos da Empresa
3.2 ENSAIOS LABORATORIAIS
Para a realização do novo traço, todos os ensaios descritos anteriormente foram executados seguindo todas as exigências normativas da Associação Brasileira de Normas Técnicas. O estudo dos materiais será feito pelo autor, através dos ensaios das normas NBR NM 248 – 2003 - Determinação da Composição Granulométrica, NBR NM 46 - 2003 – Determinação do Material Fino que Passa Através da Peneira 75 µm, por Lavagem; NM 52 – 2009 – Determinação da Massa Especifica e Massa Específica Aparente; NBR 05739 - 2018 - Ensaio de Compressão de Corpos de Prova Cilíndricos de Concreto a fim de transparecer os resultados para a posterior correção do traço. A umidade é retirada pelos próprios funcionários fábrica de uma até três vezes por dia, não havendo necessidade de ensaiar este parâmetro.
3.2.1 Determinação da Composição Granulométrica
A determinação da composição granulométrica foi feita para os agregados miúdos (Areias naturais e artificiais) e para os agregados graúdos. A empresa possui um rigoroso controle de granulometria, atualizado quase que mensalmente por funcionários da equipe.
As amostras são retiradas diretamente do estoque da fábrica e é colocado em cima da série de peneiras, como previamente explicado, demonstrado na Figura 14 abaixo:
Figura 14 - Serie de Peneiras para Ensaio Granulométrico
Fonte: do Autor, 2019.
Logo após a realização do ensaio, com a ajuda do laboratorista, foi preenchida uma ficha para ser enviada ao setor de engenharia (Figura 15), o qual adiciona os dados em uma planilha integrada no Excel.
Figura 15 - Ficha de Granulometria
Posteriormente deu-se início à composição do traço pela pesagem dos insumos conforme traço padrão da empresa e posteriormente, seguindo as mesmas premissas, para o traço corrigido, conforme pode ser verificado nas Figuras 16 a 19 a seguir.
Figura 16 - Amostra de Areia Natural
Fonte: do Autor, 2019.
Figura 17 - Amostra de Areia Artificial
Figura 18 - Amostra de Brita 0
Fonte: do Autor, 2019.
Figura 19 - Amostra de Brita 1
O teste é feito da mesma maneira para as areias naturais e artificiais e para as britas 0 e 1. As linhas sólidas dos gráficos representam a curva granulométrica de cada insumo. Os resultados podem ser visualizados nas tabelas e gráficos abaixo.
Figura 20 - Granulometria das Britas
Fonte: do Autor, 2019.
Figura 21 - Distribuição Granulométrica das Britas
Através da análise dos ensaios pode-se notar que a Brita 0 tende a ter grãos de 2,36mm de diâmetro acima da média esperada. O ideal seria que houvesse mais grãos com diâmetro 4,75 e 6,3 mm para que a curva estivesse perfeita.
Embora ainda que esteja mais dentro da média, a Brita 1 apresentou grãos mais graúdos do que o necessário entre 19mm e 12,5mm. Contudo, nada que afete diretamente o traço.
Figura 22 - Granulometria das Areias
Fonte: do Autor, 2019.
Figura 23 - Distribuição Granulométrica das Areias
Fonte: do Autor, 2019.
Após a análise dos resultados, notou-se que a areia natural se manteve quase que perfeitamente dentro da média esperada. Contudo, a areia artificial apresentou muitos grãos na região dos 0,075mm o que indica leve aumento de material pulverulento nesta amostra. Além disso, há muitos grãos na faixa dos 0,15mm, o que a fez sair da curva da média.
3.2.2 Determinação do Material Fino que Passa Através da Peneira 75 µm, por Lavagem
A determinação do material fino que passa através da peneira 75 µm, por lavagem foi feita apenas na areia artificial, uma vez que possui a composição granulométrica mais fina, e possuía grãos acima do esperado nessa região, como foi previamente observado. O procedimento foi realizado nos seguintes conformes:
Primeiramente separou-se da série de peneiras o material retino na peneira de 75 µm para efetuar-se a lavagem e desta forma retirar o material pulverulento (Figuras 24 e 25).
Figura 24 - Peneira de 75 µm
Figura 25 - Lavagem do Material na Peneira de 75 µm
Fonte: do Autor, 2019.
Após a lavagem e secagem do material que ainda restou retido na supracitada peneira fez-se nova pesagem, conforme pode ser visto na Figura 26 abaixo.
Figura 26 - Areia Artificial Seca Após Lavagem
Fonte: do Autor, 2019.
Desta forma, após este ensaio, pode-se calcular a porcentagem de material pulverulento na amostra de areia artificial retirada, utilizando a seguinte fórmula:
𝑀𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 𝑃𝑢𝑙𝑣𝑒𝑟𝑢𝑙𝑒𝑛𝑡𝑜 = 𝑚𝑖 − 𝑚𝑓
𝑚𝑖 𝑥 100 Onde:
𝑚𝑖 - É a massa original da amostra seca, em gramas = 492,80 g 𝑚𝑓 - É a massa da amostra seca após lavagem, em gramas = 479,40 g
O material pulverulento ficou dentro do estipulado para a amostra e, em porcentagem, é:
𝑴𝒂𝒕𝒆𝒓𝒊𝒂𝒍 𝑷𝒖𝒍𝒗𝒆𝒓𝒖𝒍𝒆𝒏𝒕𝒐 = 𝟐, 𝟕𝟐%
3.2.3 Determinação da Massa Especifica
A determinação da massa especifica foi, também, realizada para as areias naturais e artificias e para as britas. O procedimento é o mesmo para todos os insumos, portanto, serão apresentadas as imagens de apenas um ensaio, o da areia artificial (Figuras 27 a 30):
Figura 27 - Frasco com Tampa
Figura 28 - Balança de Precisão
Fonte: do Autor, 2019.
Figura 29 - Frasco com Água
Figura 30 - Frasco com Areia e Água
Fonte: do Autor, 2019.
Utilizando as fórmulas da própria norma NM 52 – 2009 – Determinação da Massa Especifica e Massa Específica Aparente, encontra-se que:
𝑉𝐹𝑟𝑎𝑠𝑐𝑜 = 𝑚2− 𝑚1 𝑃𝐴
Onde:
𝑚1= Massa do conjunto frasco = 332,64 g
𝑚2= Massa do conjunto frasco + água = 878,10 g 𝑃𝐴= Massa específica da água;
𝑉𝐹𝑟𝑎𝑠𝑐𝑜= Volume de água
Após a aplicação, o volume da água foi de:
Com o valor do volume de água adicionada pode-se calcular a massa especifica, desta forma: 𝐷3 = 𝑚 (𝑉 − 𝑉𝐹𝑟𝑎𝑠𝑐𝑜) − 𝑚𝑠− 𝑚 𝑃𝐴 Onde:
𝐷3= É a massa especifica da amostra; 𝑚𝑠= É massa da amostra saturada = 500 g
𝑚 = Massa da amostra seca em estufa = 478,30 g 𝑉𝐹𝑟𝑎𝑠𝑐𝑜 = Volume do frasco = 546,46 ml
𝑉Á𝑔𝑢𝑎 𝑎𝑑𝑖𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙 = Volume de água adicionada no frasco = 351,90 ml
Realizando os cálculos necessários, tem-se que a Massa Especifica da Areia Artificial é:
𝑴𝒂𝒔𝒔𝒂 𝑬𝒔𝒑𝒆𝒄𝒊𝒇𝒊𝒄𝒂 𝑨𝑨 = 𝟐, 𝟗𝟑 𝒌𝒈/𝒅𝒎³
Com auxílio do laboratorista os cálculos foram realizados, também, para a areia natural e para as duas britas. Os dados podem ser conferidos na Tabela 3 abaixo:
Tabela 3 - Dados e Resultados dos Ensaios de Massa Específica
3.2.4 Determinação da Umidade
A determinação da umidade dos agregados é feita pelos próprios funcionários da empresa, de uma a três vezes por dia, para as areias naturais e artificiais. Na empresa, primeiro a amostra é pesada em 500g e seca em estufa posteriormente até que toda sua agua seja evaporada. Após secagem, a amostra é pesada novamente, para utilizar-se esta fórmula:
𝑈𝑚𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 =𝑚2− 𝑚1
𝑚1 𝑥 100
Onde:
𝑚1= Massa da amostra do agregado seca; 𝑚2= Massa da amostra saturada;
𝑈𝑚𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒= Umidade em porcentagem.
Figura 31 - Amostra de Areia em Processo de Secagem
Fonte: do Autor, 2019.
A empresa possui uma tabela de controle de umidade representada na Figura 32 abaixo:
Figura 32 - Planilha de Acompanhamento e Controle de Umidade da Empresa
Fonte: do Autor, 2019.
3.3 TRAÇO CORRIGIDO
Após os ensaios e todas as determinações anteriores terem sido analisadas, já é possível fazer alterações.
A primeira grande mudança na busca da economia do traço e menor resistência é a retirada do cimento. Este é o material responsável pela dureza e durabilidade do concreto, contudo, quando adicionado agua demais (fator agua / cimento) o concreto perde resistência visto que o cimento usará apenas parte desta água para que sejam executadas as reações químicas inerentes ao endurecimento do concreto e o excedente ocasionará vazios.
Após as análises dos ensaios granulométricos foi possível determinar se os grãos miúdos e graúdos estavam sendo recebidos das empresas com a granulometria correta para execução do traço de estacas, uma vez que fora de padrão, poderia acarretar esfarelamento, fissuras e fragilidade das peças.
O material fino que passa através da peneira de 75 mm, por lavagem, nada mais é do que certa “poeira” fina, que, quando em grandes quantidades no agregado, acarretam em perda da resistência, uma vez que há grãos muito finos na mistura, tornando-a farelenta após seca.
É importante conhecer os volumes ocupados pelos grãos na mistura. Dessa forma, o ensaio de determinação da massa especifica possibilitou a definição da massa do material por unidade de volume, incluindo seus poros internos, ou como é conhecida, sua massa especifica.
3.3.1 Comparativo entre Traço Base e Traço Reformulado
Através da análise e observação dos resultados do traço base, é possível realizar alterações para o novo traço. No traço final foram feitas as alterações necessárias para, então, serem feitos os corpos de prova para que sejam ensaiados posteriormente na prensa hidráulica.
A correção pode ser mais bem visualizada na Tabela 4 a seguir:
Tabela 4 - Comparativo Entre Traço Base e Reformulado
Fonte: do Autor, 2019.
Inicialmente pode-se notar uma redução de 400 gramas de cimento, ponto este crucial para a redução de resistência e aumento significativo de economia. Outras alterações feitas foram à redução da areia artificial, uma vez que a mesma continha material fino acima da necessidade, e aumento da areia natural, por conta de uma boa granulometria. A redução dos insumos foi em apenas uma betoneira da mistura (Figura 33 a 35), mas reflete fortemente no balanço final da empresa.
Figura 33 - Materiais Separados para Mistura
Fonte: do Autor, 2019.
Figura 34 - Água Sendo Adicionada ao Traço
Figura 35 - Concreto Após Mistura
Fonte: do Autor, 2019.
3.4 ENSAIOS DE RESISTENCIA À COMPRESSÃO E ANÁLISE DE RESULTADOS
3.4.1 Resultados e Análises dos Ensaios
Após todas as considerações anteriormente sinalizadas, estudadas e confirmadas, foram moldados os corpos de prova com base na NBR 05739 - 2018 - Ensaio de Compressão de Corpos de Prova Cilíndricos de Concreto (Figura 36 e 37).
Foram retiradas amostras do concreto de ambos os traços para serem rompidas após 24 horas, 7 e 28 dias para obter uma melhor representação da resistência final do traço (Figuras 38 à 41).
Como o concreto das estacas quadradas protendidas é o chamado “concreto seco”, não há como tirar o slump test, uma vez que a força da gravidade não é suficiente para que haja o escorregamento do mesmo na base.
Figura 36 - Corpos de Prova Após Moldagem
Figura 37 - Corpos de Prova Prontos para Ensaio
Fonte: do Autor, 2019.
Figura 38 - Corpo de Prova de 24 Horas na Prensa Hidráulica
Figura 39 - Corpo de Prova de 7 Dias na Prensa Hidráulica
Fonte: do Autor, 2019.
Figura 40 - Corpo de Prova Rompido
A prensa hidráulica marca valores em toneladas. Dessa forma, parte-se do princípio de que a pressão aplicada, é o produto entre a força aplicada e a área do cilindro de concreto. Os Corpos de Prova possuem 10 cm de raio, logo, sua área é de 78,5 cm² se aplicado A= πD²/4. Para determinação do valor da resistência à compressão dividiu-se os valores obtidos na prensa por 78,5.
Tabela 5 - Ensaios de Resistência à Compressão Ensaios de Resistencia à Compressão
Corpo de Prova Resistencia (Mpa)
24 horas 7 dias 28 dias
Traço Base 33,40 51,37 59,00
Traço Alterado 19,74 44,97 54,26
Traço Alterado 20,26 46,95 58,36
Fonte: do Autor, 2019.
Os valores do Traço Base foram retirados a partir da média de resistência à compressão dos corpos de prova do mês de março, uma vez que a própria empresa forneceu estes dados para fins comparativos.
3.4.2 Analise Econômica
A partir das correções e da confirmação do controle tecnológico de que o concreto reduziu a resistência até o ponto desejado, podem-se fazer projeções da economia de insumos que esta mistura irá trazer. Vale ressaltar, que a correção foi feita para um traço em uma betoneira de 20 litros. Como dito anteriormente, o concreto é inteiramente produzido em central de concreto da própria empresa com capacidade de 1000 litros (1m³).
Para os insumos reduzidos, foram levantados os custos da empresa em questão. A empresa paga R$0,34 por quilograma de cimento e R$51,00 e R$55,30 o metro cúbico das areias naturais e artificiais respectivamente. Para se realizar o cálculo do valor unitário por quilograma das areias, utilizou-se a mesma massa específica que a utilizada na empresa, de 1800 kgf/m³. Os custos foram levantados para 1 m³ produzido em central.
Tabela 6 - Comparativo Econômico para Curto Prazo
Fonte: do Autor, 2019.
Levando em consideração que, em média, cada pista de estaca quadrada protendida utiliza 8m³ de concreto, que são produzidas duas pistas por dia em 22 dias trabalhados no mês, pode-se aprofundar o comparativo econômico para que a economia fique mais evidenciada.
Pode ser mais facilmente observado através da tabela 7:
Tabela 7 - Comparativo Econômico para Longo Prazo
4 CONSIDERAÇÕES FINAIS
É evidente que, na situação em que se passa o Brasil, faz-se necessária a observação, averiguação, indicação e correção detalhada das mais diversas áreas de uma empresa, para que se possa chegar a uma economia e qualidade estável para o mantimento do empreendimento.
Depois de observado o setor de produção da uma empresa de pré-moldados de concreto da Grande Florianópolis, foi constatado que as estacas quadradas protendidas ali produzidas, estavam obtendo padrões de resistência à compressão acima do que seria o necessário tanto para venda, quanto normativamente, gastando mais materiais no traço, dificultando o orçamento final.
A solução encontrada foi a reformulação do traço do concreto destas estacas, realizando ensaios para otimizar a mistura, utilizando os materiais disponíveis para a empresa, visando uma melhoria na economia geral da fábrica, e na qualidade dos produtos.
Após as devidas apresentações sobre a correção do traço e a exposição tanto das Normas Técnicas para os ensaios dos agregados que deverão ser executados, quanto à demonstração do traço base utilizado pela empresa em questão, foi possível realizar a correção da mistura dos insumos.
Utilizando muitos recursos da própria fábrica como ferramentas e maquinário laboratorial, encontrou-se uma mistura melhor e mais barata que a previamente utilizada pela organização. A mesma possibilitou uma redução da resistência à compressão geral do concreto da estaca protendida, trazendo por volta de R$125.000,00 de economia em cinco anos.
Não há soluções simples para tempos de crise, principalmente em um país como o Brasil, contudo, o empreendedor deve ficar de olhos abertos para soluções que, muitas vezes, são mais eficazes do que os cortes com mão-de-obra, ou cortes insignificantes como o famoso “corte no cafezinho”.
A Empresa produz ainda diversas outras estruturas em concreto protendido e pré-moldado, portanto, ainda há muitos levantamentos de custos a serem feitos e muitos gastos a se enxugar do orçamento. Com as verificações necessárias e os aprimoramentos devidos, a economia global da instituição e a qualidade dos produtos vendidos pode melhorar ainda mais, garantindo a satisfação do cliente, mantendo a empresa firme e consolidada no mercado da Construção Civil da região.
Como sugestões para trabalhos futuros propõem-se que sejam feitos novos estudos de traço, tanto para o produto objeto desta pesquisa quanto para outros produtos de linha da empresa em questão.
Pois, conforme pode ser verificado neste trabalho há um relativo desperdício de materiais que podem vir a ser revertido em lucro para a empresa, e/ou uma outra forma de superar a crise sem que a base desta superação seja a demissão em massa de seu quadro funcional, principalmente de chão de fábrica.
REFERÊNCIAS
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