Dosagem de concreto para elementos de vedação pré-fabricados: análise de resistência nas primeiras 24 horas e aos 28 dias de idade

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ANA LUIZA AMARAL KETZER

DOSAGEM DE CONCRETO PARA ELEMENTOS DE VEDAÇÃO

PRÉ-FABRICADOS: ANÁLISE DE RESISTÊNCIA NAS PRIMEIRAS 24

HORAS E AOS 28 DIAS DE IDADE

Ijuí 2018

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ANA LUIZA AMARAL KETZER

DOSAGEM DE CONCRETO PARA ELEMENTOS DE VEDAÇÃO

PRÉ-FABRICADOS: ANÁLISE DE RESISTÊNCIA NAS PRIMEIRAS 24

HORAS E AOS 28 DIAS DE IDADE

Trabalho de Conclusão de Curso de Engenharia Civil apresentado como requisito parcial para obtenção do título de Engenheiro Civil.

Orientador: Prof. Me Eder Claro Pedrozo

Ijuí /RS 2018

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DOSAGEM DE CONCRETO PARA ELEMENTOS DE VEDAÇÃO

PRÉ-FABRICADOS: ANÁLISE DE RESISTÊNCIA NAS PRIMEIRAS 24

HORAS E AOS 28 DIAS DE IDADE

Este Trabalho de Conclusão de Curso foi julgado adequado para a obtenção do título de ENGENHEIRO CIVIL e aprovado em sua forma final pelo professor orientador e pelo membro da banca examinadora.

Ijuí, 12 de julho de 2018

Prof. Eder Claro Pedrozo Mestre pela UFSM - Orientador Prof. Lia Geovana Sala Coordenadora do Curso de Engenharia Civil/UNIJUÍ BANCA EXAMINADORA

Prof. Eder Claro Pedrozo (UNIJUÍ) Mestre pela UFSM

Prof. Paulo Cesar Rodrigues (UNIJUÍ) Mestre pela UNIJUÍ

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O meu agradecimento primeiramente a Deus, que durante toda a trajetória da vida, tens me guiado, iluminando meu caminho, concedendo saúde, proteção, sem deixar faltar nada, onde vemos nos momentos difíceis como somos pequenos e necessitamos cada dia mais de Sua presença.

Grata aos meus pais, Edemar Ketzer e Sirlei Amaral Ketzer, que sempre estiveram comigo, apoiando, incentivando e que nunca mediram esforços para que esta pesquisa fosse desenvolvida. Nos momentos de desesperos nunca faltou palavras de ânimo, conselhos e amor.

Aos meus irmãos, Lucas e Fernanda, Liara e Aleixan que me incentivaram em toda a trajetória.

Ao meu esposo, Adrian Marcelo Brandl, que contribuiu em todos os momentos, me compreendendo e ajudando nos momentos difíceis. Incentivando de forma que nunca desistisse dos meus sonhos.

Agradeço a família em geral

Ao orientador, Eder Claro Pedrozo, que em nenhum momento deixou de dar atenção as minhas dúvidas, que de forma tão considerável ajudou na elaboração dos ensaios deste trabalho. Sempre incentivando e auxiliando na busca de informações para a pesquisa.

A Construtora Sical Ltda de Panambi pela doação de todo o material (areia, brita e cimento) usado para elaboração desta pesquisa e que partiu desta empresa a ideia do tema para realizar este trabalho, contribuindo significativamente no meu crescimento profissional. Agradeço de forma geral a todos s colaboradores.

Aos colegas Paolo e Lucas que ajudaram nos ensaios práticos deste trabalho.

Agradeço aos colegas que se tornaram amigos e tornaram a trajetória uma experiência única.

A Universidade por disponibilizar o laboratório, e toda a equipe que trabalha no laboratório por auxiliarem nos ensaios executados.

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Como é feliz o homem que acha a sabedoria, o homem que obtém entendimento, pois a sabedoria é mais proveitosa do que a prata e rende mais do que o ouro.

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AMARAL KETZER, Ana Luiza. Dosagem de Concreto para Elementos de Vedação Pré-fabricados: Análise de Resistência nas Primeiras 24 Horas e aos 28 Dias de Idade. 2018. Trabalho de Conclusão de Curso. Curso de Engenharia Civil, Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul – UNIJUÍ, Ijuí, 2018.

A indústria da construção civil vem buscando um processo de modernização, para isso é necessário também aumentar lucros e produtividade. Uma alternativa é o uso de pré-fabricados de estruturas de concreto, com isso, verificou-se a necessidade de conhecer as exigências do concreto para essa estrutura. O objetivo deste trabalho de conclusão de curso, é desenvolver um traço de concreto para a produção de placas pré-fabricadas cujo a função seja apenas de vedação, respeitando as normas brasileiras ABNT NBR 9062 (2017) e ABNT NBR 16475 (2017), que fornece como dado mínimo para o processo de desmoldagem de uma peça, o concreto deve atingir 15 MPa. Para obter esse traço, utiliza-se o método brasileiro de dosagem de concreto, IPT/EPUSP e para moldagem de corpos de prova utiliza-se a NBR 12655 (2015). Para obter os resultados, os corpos de prova são rompidos na data de desmoldagem, considerada 1 dia após a moldagem, onde o concreto deve atingir 15 MPa e posteriormente aos 7 dias e 28 dias para verificar a resistência atingida. Os dados obtidos a partir das resistências a compressão, permite que se encontre o traço definitivo ideal para a desmoldagem em 24 horas, fazendo-se o uso do Microsoft Office Excel, que possibilita obter gráficos explicativos dos cálculos desenvolvidos. O teor ideal de argamassa para a mistura foi de 48% e o traço ideal da mistura, obtido através do Diagrama de Dosagem é de 1: 1,23: 2,42 (cimento: areia: brita), como o tempo de desmoldagem é de curta duração, pode-se afirmar que a resistência mínima de desmoldagem pode alterar a resistência do projeto final, podendo afetar também nos cronogramas e até mesmo no orçamento.

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ABSTRACT

AMARAL KETZER, Ana Luiza. Concrete Dosing for Prefabricated Sealing Elements: Analysis of Resistance in the First 24 Hours and at 28 Days of Age. 2018. Course Completion Work. Civil Engineering Course, Regional University of the Northwest of the State of Rio Grande do Sul - UNIJUÍ, Ijuí, 2018.

The construction industry has been seeking a modernization process, for which it is also necessary to increase profits and productivity. An alternative is the use of prefabricated concrete structures, with that, it was verified the need to know the concrete requirements for this structure. The objective of this course completion work is to develop a concrete trait for the production of prefabricated slabs whose function is only for sealing, in compliance with the Brazilian standards ABNT NBR 9062 (2017) and ABNT NBR 16475 (2017), which provides as a minimum data for the process of demolding a part, the concrete must reach 15 MPa. In order to obtain this trait, the Brazilian concrete dosage method, IPT / EPUSP, is used and for the molding of test pieces NBR 12655 (2015) is used. To obtain the results, the specimens are ruptured on the demolding date, considered 1 day after the molding, where the concrete should reach 15 MPa and afterwards at 7 days and 28 days to verify the resistance reached. The data obtained from the compression resistors, allows the ideal definitive trait to be demoulded in 24 hours, using Microsoft Office Excel, which allows to obtain graphs explaining the calculations developed. The ideal mortar content for the blend was 48% and the optimum blend trace obtained through the Dosage Diagram is 1: 1.23: 2.42 (cement: sand: gravel), as the demoulding time is it can be stated that the minimum demoulding resistance can alter the final design strength and can also affect the schedules and even the budget.

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Figura 1 - Detalhamento de um painel de vedação não-portante ... 19

Figura 2 – Forma metálica para placa pré-fabricada ... 21

Figura 3 - Dispositivos internos para manuseio ... 26

Figura 4 - Sistema de sensores que permite controlar e agilizar o processo de desforma ... 28

Figura 5: Delineamento de pesquisa ... 30

Figura 6 – Ensaio de abatimento do tronco de cone ... 34

Figura 7 - Moldagem de corpo de prova ... 36

Figura 8 – Exemplo do Diagrama de Dosagem ... 40

Figura 9 – Curva granulométrica do agregado miúdo ... 41

Figura 10 – Curva granulométrica do agregado graúdo ... 42

Figura 11 - Resistências atingidas nas primeiras 24 horas ... 47

Figura 12 - Relação fc x a/c ... 47

Figura 13 – Relação a/c x m ... 48

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LISTA DE TABELAS

Tabela 1– Classes de resistência de concretos estruturais ... 22

Tabela 2 – Proporções de resistência para desforma ... 23

Tabela 3 - Resumo das resistências a compressão mínimas para a desforma de elementos pré-fabricados de concreto... 27

Tabela 4 - Módulo de finura dos agregados miúdos ... 30

Tabela 5 - Peneiras de série normal e intermediária ... 32

Tabela 6 – Consistência medida através do ensaio de abatimento do tronco de cone . 35 Tabela 7 – Uso de melhor abatimento de tronco de cone para cada tipo de construção ... 35

Tabela 8 - Propriedades do concreto ... 35

Tabela 9 - Resumo das características básicas para o estudo de dosagem ... 37

Tabela 10 – Caracterização do agregado miúdo ... 41

Tabela 11 – Caracterização do agregado graúdo ... 42

Tabela 12 – Quantidade de material usados para a confecção do traço 1:5 ... 44

Tabela 13 – Quantidade de material usados para a confecção do traço 1:5 ... 44

Tabela 14 - Quantidade de material usados para a confecção do traço 1:6,5 ... 45

Tabela 15 - Quantidade de material usados para a confecção do traço 1:3,5 ... 45

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ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas

ABESC Associação Brasileira das Empresas de Serviços de Concretagem no Brasil

ARI Alta Resistência Inicial

CP Corpo-de-prova

EPUSP Escola Politécnica da Universidade de São Paulo IPT Instituto de Pesquisas Tecnológicas

NBR Norma Brasileira

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LISTA DE SÍMBOLOS

𝒇

_𝒄𝒎𝒋 Resistência característica média do concreto à compressão, prevista para a idade de j dias;

𝒇

_𝒄𝒅 Resistência de cálculo do concreto à compressão;

𝒇

_𝒄𝒌𝒋 Resistência característica do concreto à compressão, aos j dias;

MPa Megapascal;

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1 Introdução ... 15 1.1 Contexto ... 15 1.2 Problema ... 16 1.2.1 Objetivos de Pesquisa ... 17 1.2.2 Delimitação ... 17 2 Revisão da Literatura ... 18

2.1 Pré-fabricação de elementos de concreto ... 18

2.2 Fôrmas ... 20

2.3 Concreto armado ... 21

2.4 Preparo da estrutura ... 24

2.5 Desforma, movimentação e montagem da estrutura ... 25

2.6 Novas tecnologias ... 27

3 Método de pesquisa ... 29

3.1 Estratégia de pesquisa ... 29

3.2 Delineamento ... 29

3.3 Caracterização dos agregados ... 30

3.3.1 Agregado miúdo ... 30 3.3.2 Agregado graúdo ... 31 3.3.3 Determinação da granulometria ... 31 3.4 Dosagem de concreto ... 32 3.5 Método IPT/EPUSP ... 36 3.5.1 Estudo teórico ... 37 3.5.2 Estudo Experimental ... 38 3.5.3 Traço Definitivo ... 39 4 Resultados ... 41

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4.1 Caracterização dos Agregados ... 41 4.1.1 Areia ... 41 4.1.2 Brita ... 42 4.2 Estudo teórico ... 43 4.3 Estudo experimental ... 43 5 Conclusão ... 50 5.1 Resistência do concreto ... 50 5.2 Traço ... 50

5.3 Sugestões para trabalhos futuros ... 51

Referências ... 52

Anexo A – Tabela de caracterização agregado miúdo ... 55

Anexo B – Tabela de caracterização agregado graúdo ... 56

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1 INTRODUÇÃO

1.1 CONTEXTO

A indústria da construção civil é uma das mais importantes, porém no meio de constante modernização, é uma indústria considerada atrasada. Por ser diferente das demais, a construção civil é uma das mais antigas, tornando-a muito tradicional. Também tem caráter nômade, proporcionando dificuldades tanto de encontrar matéria prima de qualidade como mão-de-obra especializada, empregando por tempo já determinado, impossibilitando futuras promoções. Trata-se de uma indústria que produz essencialmente produtos únicos e não seriados, com isso, apresenta-se uma grande dispersão e diversidade na produção. Além das demais características próprias da construção civil como a falta de organização, vem retardando a implantação de controle de qualidade nas obras de engenharia. (HELENE; TERZIAN,1993).

Como o objetivo é de se estar em processo de modernização, a indústria deve elevar a produtividade e lucros, ou seja, reduzir o prazo para executar obras e elevar ganhos economicamente. Para isso, as empresas estão optando por métodos pré-fabricados de estruturas de concreto, este possibilita que o canteiro de obras esteja dentro da empresa, com isso a produção é realizada com uma rigorosa fiscalização tanto na preparação do concreto quanto na qualidade dos materiais utilizados. Esse tipo de construção possibilita também agilidade do andamento da obra, reduz os desperdícios de materiais e viabiliza a mão de obra qualificada. (BENETTI, 2007).

Elementos pré-fabricados tornam-se economicamente vantajosos em edificações com grandes dimensões ou com determinados graus de repetição de suas partes. Ainda podem reduzir os prazos finais de execução sem interferir na qualidade da edificação prevista em projeto. (BARTH; VEFAGO, 2016).

A ABNT NBR 16475 de 2017 define painel de parede não estrutural ou painel de parede de vedação como elementos que fazem parte da edificação, porém servem apenas para a vedação afim de garantir proteção quanto a intempéries. Podem também ser utilizadas para o posicionamento de tubulações de instalações conforme o respectivo projeto, como podem ter a função corta-fogo de proteção a incêndio quando projetado para esta finalidade. Esta estrutura

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__________________________________________________________________________________________ Ana Luiza Amaral Ketzer (analuizaketzer@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí

DCEENG/UNIJUÍ, 2018

pode ser aplicada em qualquer tipo de edificação, como em estruturas pré-fabricadas de concreto, em estruturas de concreto moldado no local ou em estruturas mistas, percebe-se a flexibilidade arquitetônica e proporciona velocidade a obra. (ABNT, 2017)

A utilização do sistema de pré-moldagem, gera uma linha de produção, implicando na repetição das atividades, simplificando a execução e eliminando retrabalhos, além de reduzir o número de etapas construtivas, sem que venha interferir em outros processos ou serviços. Porém estes elementos merecem atenção especial, pois se executado sem um devido controle, pode apresentar possíveis patologias a edificação. O dimensionamento das placas são conforme sua disposição e esforços recebidos, porém um dos momentos de maior esforço é quando a estrutura é elevada, gerando uma concentração das cargas. Considerar esta alteração de atuação de esforços contribui significativamente no dimensionamento do concreto para painéis. Normalmente a montagem das placas é realizado por guindastes e o não atingimento do fck desejado pode provocar fissuras e trincas acarretando até a perda da peça. (BRUMATTI, 2008). Para realizar qualquer dimensionamento para uma estrutura de concreto pré-moldado, deve levar em consideração as dimensões dos elementos, geometria das seções transversais e tolerâncias globais compatíveis com o processo construtivo, para que seja possível levar em conta retrações e possíveis deformações do concreto. A análise deve considerar todas as fases que o elemento pré-moldado vai percorrer no decorrer da obra, como: fabricação, manuseio, armazenamento, transporte, montagem e quando estiver em uso, mesmo com a obra finalizada. (ABNT; 2017)

1.2 PROBLEMA

O projeto de estruturas de concreto pré-moldado diferencia-se das demais estruturas de concreto, pois deve-se considerar na análise estrutural outras situações de cálculo, sendo basicamente situações transitórias das fases correspondentes a desmoldagem, transporte, armazenamento e montagem, que podem apresentar solicitações mais desfavoráveis do que a situação definitiva. (DEBS, 2000)

O concreto usado para peças pré-fabricadas deve apresentar um nível superior, ser isento de imperfeições, que possam vir a prejudicar a estética da peça, pois normalmente são usadas de modo aparente. (MELO, 2007)

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A NBR 16475 (2017) permite que a dosagem seja realizada somente de forma experimental, seguindo a ABNT NBR 12655 e ABNT NBR 9062, onde deve-se registrar o fator a/c adotado, trabalhabilidade e resistência à compressão. A norma ainda pede que seja registrado a resistência à compressão no momento da desforma.

1.2.1 Objetivos de Pesquisa ▪ Objetivo Geral

Desenvolver o traço de um concreto para uma produção em série de painéis pré-moldados não estruturais, de forma que se tenha maior rapidez, eficiência e economia.

▪ Objetivos específicos

Aplicar a Norma: Projeto e execução de estruturas de concreto pré-moldado NBR 9062 de 2017.

Aplicar a Norma: Painéis de parede de concreto pré-moldado – requisitos e procedimentos NBR 16475 de 2017.

Obter traço de concreto para que atinja a resistência desejada para desforma nas primeiras 24 horas com análise aos 28 dias de idade.

1.2.2 Delimitação

O cálculo de dosagem é realizado para todos os tipos de elementos pré-fabricados de concreto, tanto para estruturas com ou sem função estrutural. Para o caso de dimensionar elementos de vedação considerando que a estrutura deverá ser desmoldada em 24 horas para que o processo de fabricação não seja interrompido, este trabalho terá que levar em consideração todos os momentos em que esta estrutura sofrerá durante a sua produção e ao longo de sua vida útil.

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2 REVISÃO DA LITERATURA

No decorrer deste capítulo, apresenta-se a revisão da literatura desta pesquisa, abordando conceitos fundamentais, a pré-fabricação de elementos de concreto, métodos de dosagens de concreto, como deve proceder a dosagem para elementos pré-moldados, os cuidados e o que se deve considerar para o dimensionamento desta estrutura.

2.1 PRÉ-FABRICAÇÃO DE ELEMENTOS DE CONCRETO

O processo de industrializar, não significa trocar os processos construtivos tradicionais por métodos inovadores e tecnológicos, mas ampliar a produtividade e a qualidade por meio de organização, planejamento e racionalização. A utilização de painéis pré-fabricados arquitetônicos nas fachadas como substituição da alvenaria vem se intensificando, pois, além de proporcionar elevada produtividade, elimina algumas etapas da obra, como por exemplo a execução de serviços de revestimentos. Utilizar elementos pré-fabricados também proporcionam flexibilidade na elaboração dos projetos e proporciona maior rigor no controle da qualidade no processo de produção. (OLIVEIRA, SOUZA, SABBATINI, 2002)

Geralmente os painéis tem forma planas e possuem vantagens importantes, como precisão geométrica, variedade de dimensões e acabamentos, facilidade de instalação de esquadrias, além de proporcionar maior facilidade de organização e limpeza no canteiro, redução e simplificação das futuras e possíveis etapas, a utilização de painéis pré-fabricados de concreto oferecem ainda redução de prazo, facilidade no controle e menor desperdício de materiais. (TEMOCHE-ESQUIVEL, TOMAZETTI, BARROS, SABBATINI, 2006)

Os painéis de concreto pré-moldado podem ser classificados como sistemas de painéis portantes, estes que suportam as cargas verticais dos pavimentos e da estrutura superior, ou podem ser classificados como painéis não-portantes, estes que desempenham apenas a função de fechamento. Para o último caso, os elementos são fixados individualmente na estrutura, conforme a figura 1, as ligações entre os painéis e a estrutura possui apenas a função de travar horizontalmente a parede da fachada, não existindo a princípio nenhuma restrição de projeto para as formas destes elementos. (ACKER, 2002)

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Figura 1 - Detalhamento de um painel de vedação não-portante

Fonte: Acker, 2002.

A NBR 16475 (2017) define os requisitos gerais de qualidade para uma estrutura formada por painéis de parede pré-moldados, onde deve resistir a todas as ações às quais estarão sujeitas durante as fases de construção e durante a sua vida útil, conservação de sua segurança, estabilidade e atenda as exigencias de manutenção das instalações hidrossanitárias e elétricas ao longo de sua vida útil.

As dimensões dos painéis são governadas pela possibilidade de manuseio e transporte, utiliza-se como regra geral, o peso dos elementos não deve ultrapassar a 10 toneladas, geralmente corresponte a capacidade de içamento, onde deve-se considerar a movimentação dos elementos para o posicionamento na obra, para isso também utiliza-se como regra geral para o transporte, uma das duas dimensões principais dos elementos não deve exceder a 3,60m. (ACKER, 2002)

Atualmente a indústria de pré-fabricados vem desenvolvendo novas técnicas de misturas para concretos, possibilitando alternativas variadas para acabamento de superfícies. Denominado como concreto arquitetônico, esse novo material contribui na função arquitetônica e estética do projeto. As superfícies de concreto podem ser produzidas com diversas formas de texturas, cores ou até mesmo receber revestimentos com outros materiais. (ACKER, 2002)

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2.2 FÔRMAS

Segundo Debs (2000), durante a produção dos elementos pré-moldados, as formas tem importância fundamental, pois são elas que determinan a qualidade do produto e a produtividade do processo, para isso deseja-se que as formas desempenham as seguintes qualidades desejáveis:

a) Obedecer as dimensões dos elementos e suas respectivas tolerâncias; b) Ser reutilizável e sem depender de execessiva manutenção;

c) Proporcionar facilidade no manejo, para todas as etapas do processo (colocação da armadura, concretagem e desmolde);

d) Facilidade de limpeza (ter pouca aderência com o concreto); e) Fácil desmolde;

f) Ser estanque, impedindo a saída de nata de cimento, afetando significativamente na resistência do elemento;

g) Proporcionar versatilidade nas dimensões dos elementos; h) Transportabilidade.

A NBR 9062 (2017) instrui que a forma deve adaptar-se as dimensões das peças projetadas, e que podem ser constituídas de aço, alumínio, concreto ou madeira, revestidas ou não de chapas metálicas, fibras, plástico ou outros materiais, de forma que atendam a todas as condições para facilitar a desmoldagem, sem danificar os elementos.

Antes de cada utilização, as formas devem ser cuidadosamente limpas e isentas de pintura ou outras substâncias que possam aderir a superfície das peças pré-fabricadas de concreto. Na figura 2 mostra um exemplo de forma metálica para placa pré-fabricada de concreto. (ABNT, 2017)

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Figura 2 – Forma metálica para placa pré-fabricada

Fonte: http://dinamik.ind.br, acessado em: 28/08/2017.

Em geral, para a produção de pré-fabricados de concreto, utiliza-se predominantemente moldes metálicos, por proporcionar todas as vantagens já mencionadas além de resultar em um melhor acabamento para a estrutura. Para aumentar a vida útil das formas, aplica-se agentes desmoldantes antes da colocação das armaduras, evitando que o concreto “cole” nos moldes. (MELO, 2007)

2.3 CONCRETO ARMADO

O objetivo de todo o projeto é conseguir uma estrutura de mínimo custo que atenda com segurança as solicitações de uso, para que isso seja possível, é necessário conhecer o seu comportamento. A resistência a compressão do concreto, pode sofrer inúmeras intervenções desde a heterogeneidade dos materiais até o transporte, lançamento, adensamento e cura do concreto na obra. (HELENE, TERZIAN,1993).

Para a determinação da resistência mecânica do concreto, a NBR 16475 (2017) de painéis de parede de concreto pré-moldado define que se aplica nesses casos as classes de resistência do grupo I da NBR 8953, conforme a Tabela 1. Porém a norma NBR 9062 (2017) de Projeto e execução de estruturas de concreto pré-moldado, define que a resistência característica à compressão (fck) para o processo de saque, manuseio, transporte e montagem, os elementos de concreto pré-moldado e pré-fabricados devem ter no mínimo 15 MPa.

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Tabela 1– Classes de resistência de concretos estruturais

Classe de resistência Resistência Característica à compressão (MPa)

Classe de resistência Resistência Característica à compressão (MPa) Gupo I Gupo II C20 20 C55 55 C25 25 C60 60 C30 30 C70 70 C35 35 C80 80 C40 40 C90 90 C45 45 C100 100 C50 50 Fonte: NBR 8953, 2015.

Para fins de dosagem, admite-se somente dosagem experimental, onde deve ser mantido o registro do fator água/cimento adotado, trabalhabilidade e resistência a compressão. O registro da resistência a compressão deve ser no momento da desforma, ou seja, a idade de ruptura dos corpos de prova deve ser no mínimo a mesma a ser considerada para a desforma que é prevista no plano da obra (j dias). Em geral, a resistência característica do concreto é considerada aos 28 dias, porém permita-se uma avaliação prévia da resistência com idade menor, desde que se tenha determinado a relação entre as resistências aos 28 dias e na idade prevista. (ABNT; 2017) A NBR 6118 (2014) define que a classe C15 pode ser usada apenas em obras provisórias ou sem fins estruturais. Também permite no ítem 12.3.3 calcular a resistência de cálculo do concreto (fcd) para data igual ou superior aos 28 dias, ou então, para verificação da resistência sendo j inferior a 28 dias pela seguinte expressão:

𝑓_𝑐𝑑 ≅ 𝛽₁𝑓𝑐𝑘 𝛾𝑐 (2.1) 𝛽1 = 𝑒𝑥𝑝 {𝑠 ⌈1 − ( 28 𝑡) 1 2 ⁄ ⌉} (2.2)

s = 0,38 para cimento CPIII e IV; s = 0,25 para cimento CPI e II; s = 0,20 para cimento CP V-ARI;

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s = 0,38 para cimento CPIII e IV; t = idade do concreto em dias.

Segundo Leal (2009), a desfoma de elementos devem ser após 16 horas da concretagem, ou até que a estrutura atinja uma resistência que seja capaz de suportar os esforços previstos no momento da desforma, no içamento e no transporte. A dosagem para o concreto deve levar em consideração a resistência adequada para o momento da desforma. Por fim, a peça pode atingir a uma resistência a compressão de 35 a 65 MPa.

Usualmente o concreto para pré-fabricados é produzido com cimento ARI, este que garante alta resistência inicial a peça, possibilitando a desforma antes dos 28 dias. A Tabela 2 apresenta as proporções de resistência para a desfoma usando cimento ARI, cura normal em condições de temperatura em torno de 20̊C.

Tabela 2 – Proporções de resistência para desforma

Fonte: Debs, 2000

Silva (2011) recomenda para painéis maciços de concreto armado uma resistência a compressão de 25 MPa e para a desforma a resistência mínima é de 8MPa, onde posteriormente são transportados para serem curados por no mínimo 48 horas, finalizado esse processo, os painéis estão liberados para montagem.

A mistura realizada por cimento, água, agregado graúdo (brita), e agregado miúdo (areia) forma o concreto. Em estado fresco tem consistência plástica, possibilitando sua moldagem com a forma e as dimensões desejadas. Quando endurecido, o concreto pode atingir elevadas resistências a compressão, essa resistência cresce lentamente com o tempo. Para determinar as proporções dos materiais para a mistura é realizado a dosagem do concreto, que deve atender a resistência do projeto desejado e possuir plasticidade suficiente. (ANDOLFATO, 2000)

A dosagem do concreto é muitas vezes desenvolvida de forma empírica, que é se baseando nas tradições e conhecimentos anteriores ou de forma racional ou experimental, onde

Dias 1 3 7 28

fcj / fck 0,3 - 0,5 0,6 - 0,8 0,8 - 0,9 1

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os materiais e o produto resultante são previamente ensaiados em laboratório seguindo algum método existente para elaborar os ensaios. (BENETTI, 2007)

O Cimento Portland é um pó fino com propriedades aglutinantes, que sob ação da água endurece. Depois de endurecido, permanece estável, mesmo sendo submetido à ação da água, por esse motivo é considerado um aglomerante hidráulico. Hoje existem diversos tipos de cimentos, e podem ser aproveitados de maneira que venha obter melhores resultados. O Cimento Portland de Alta Resistência Inicial (CP V – ARI), tem a propriedade de atingir altas resistências nos primeiros dias após a aplicação. (AMBROZEWICZ, 2012)

2.4 PREPARO DA ESTRUTURA

As peças de concreto pré-fabricado exigem um acabamento superior, de forma que esteja isento de qualquer tipo de imperfeição que venha prejudicar a sua estética, pois são normalmente utilizados de modo aparente, já como material de acabamento. Na execução de uma determinada obra, recomenda-se alguns cuidados básicos para obter homogeneidade dos elementos como a utilização de cimento da mesma marca e tipo e agregados da mesma fonte. (MELO, 2007)

Durante o processo de fabricação de elementos pré-moldados, procura-se aumentar a produtividade, para isso é necessário reduzir o tempo de endurecimento do concreto para poder liberar a forma. Existem três maneiras para que esse processo de acelerar o endurecimento do concreto seja possível, sendo elas:

a) Utilizar cimento de alta resistência inicial (ARI); b) Aumentar a temperatura;

c) Aditivos.

Porém os dois últimos necessitam de maior controle, pois se aumentar a temperatura para acelerar o endurecimento do concreto, haverá perda de água devido a evaporação, impedindo a correta hidratação do concreto podendo provocar microfissuras e até mesmo perda de resistência. Já o uso de aditivos para acelerar o endurecimento geralmente possui em sua composição cloreto de cálcio, este provoca corrosão a armadura. (DEBS, 2000)

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O concreto deve ser protegido contra mudanças bruscas de temperatura, secagem, chuva forte, água torrencial, agentes químicos e vibrações com intensidade que podem provocar fissuração até o atingir o endurecimento satisfatório. A cura pode ser realizada de forma acelerada, por meio de tratamento térmico controlado ou também pode ser cura normal, onde evita-se a secagem prematura das peças mantendo a superfície umidecida. (ABNT, 2017)

2.5 DESFORMA, MOVIMENTAÇÃO E MONTAGEM DA ESTRUTURA

Para o processo de desmoldagem das peças de concreto é necessário saber qual a resistência do concreto, isto dependerá das solicitações em que o elemento estará sendo submetido. Indica-se que para essa etapa o valor da resistência do concreto deverá ser a metade do que previsto em projeto. Porém este valor pode ser reduzido, mas não é recomendável realizar desmoldagem quando a resistência do concreto for inferior a 10 MPa. Realizar a desmoldagem e manuseio de peças de concreto com resistência baixa pode ocorrer diversos problemas, como deformações, fissuração, quebras de cantos e bordas. (DEBS, 2000)

Após a desfoma, as estruturas de concreto são armazenadas até o momento de sua montagem, local definitivo. O local de armazenagem, deve estar firme, bem nivelado e possuir fácil identificação das peças. Manter o controle do estoque é imprescindível, pois se faltar uma peça, no momento da montagem haverá paralisação das atividades para a produção da nova peça, este que deverá passar ainda por todos os processo de concretagem, cura e desforma. A falta de controle provoca uma descontinuidade na montagem. (LEAL,2009)

Para que seja possível a movimentação das estruturas pré-moldadas é necessário equipamentos e dispositivos auxiliares para o içamento das estruturas. Estes dispositivos podem ser internos que são os laços, chumbados, laços e disositivos especiais, já o externo são balancins, braços mecânicos entre outros. A Figura 3 mostra os dispositivos internos usados para o manuseio da estrutura.

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Figura 3 - Dispositivos internos para manuseio

Fonte: Debs, 2000.

Para que seja possível a movimentação dos painéis pré-moldados, estes devem ser suspensos com o auxílio de máquinas, equipamentos e acessórios já devidamente definido pelo projeto. A montagem deve ser realizada sob orientação e supervisão de um responsável técnico, que deve propor um planejamento de montagem, considerando alguns fatores importantes:

a) Diagnosticar previamente as instalações de energia elétrica, árvores, construções vizinhas, acessos e etc.

b) Ordenação da montagem, ou seja, planejar uma sequência das atividades; c) Conferência das fundações;

d) Caso ocorra colisão entre os elementos, deve realizar uma análise de eventual fissuras, tomando medidas de correção das peças atingidas. (ABNT, 2017)

Por fim, pode-se observar na Tabela 3 o resumo das resistências mínimas para o momento da desforma de elementos pré-fabricados de concreto armado. Considera-se então o uso da resistência permitida na NBR 9062 (2017) de 15 MPa.

g) Com laços

f) Com chapa

e) Com furo e cabo de aço c) Com furo e tarugo de aço

d) Dispositivo fixado posteriormente a) Com laço interno b) Com dispositivo especial para levantamento lateral

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Tabela 3 - Resumo das resistências a compressão mínimas para a desforma de elementos pré-fabricados de concreto

Ano da publicação Referência Fck (MPa)

2000 Debs 10

2011 Silva 8

2014 NBR 6118 15

2017 NBR 9062 15

Fonte: Autoria própria, 2017

2.6 NOVAS TECNOLOGIAS

Segundo Lira (2017), em busca de mais qualidade, menos custos e desperdícios com menor tempo e mão de obra, as empresas vão dirigindo-se a um avanço tecnológico na indústria da construção civil. Com esse objetivo, uma empresa desenvolveu molde único para escadas, o que antes era necessário vários moldes para atingir as dimensões especificadas em projeto.

O molde tem um sistema que permite o ajuste de degraus (entre 3 e 21 degraus), além de permitir mudança nas dimensões de patamares, frente e piso de degraus e da largura da escada. Esta solução é considerada uma tecnologia versátil e econômica para as empresas que fabricam peças de concreto. (LIRA, 2017)

Outra tecnologia lançada recentemente é um sistema que promete trazer eficiência e produtividade para as atividades de concretagem, é um sistema de sensores digitais, que são colocados nos painéis de formas e quando conectados à internet, permitem fazer um acompanhamento do endurecimento do concreto em tempo real. (OLIVEIRA, 2017)

As medições são realizadas periodicamente e indica exatamente quando o concreto atinge a resistência desejada no projeto. A nova tecnologia, permite que a desforma seja realizada tão logo quanto possível, aumentando a produtividade e na qualidade dos serviços. A Figura 4 mostra o sistema de sensores que permite controlar a resistência do concreto. (OLIVEIRA, 2017)

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Figura 4 - Sistema de sensores que permite controlar e agilizar o processo de desforma

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3 MÉTODO DE PESQUISA

3.1 ESTRATÉGIA DE PESQUISA

A pesquisa é desenvolvida com base teórica bibliográfica estendendo-se por meio experimental, onde se realiza ensaios em laboratório e apatir deste analisa-se os resultados quantitativamente com a resistência encontrada de um concreto convencional tanto para as primeiras 24 horas como aos 28 dias de idade, estes dosados sem teor de aditivos em cimento CPV - ARI.

Para o desenvolvimento das atividades práticas deste trabalho, os ensaios foram realizados no Laboratório de Engenharia Civil da UNIJUI, para a realização das dosagens, o método a ser utilizado será o IPT (Instituto de Pesquisas Tecnológicas), obedecendo a norma atual, que no momento da desmoldagem, deverá ter no mínimo 15MPa de resistência.

Para obter-se um correto desenvolvimento dos estudos, e que os dados apresentados sejam de validade positiva, os corpos de provas devem seguir as recomendações da NBR 5738/15 para o concreto e procedimentos de moldagem e cura de corpos de prova e a NBR 5739/07 de concreto e ensaios de compressão de corpos de prova cilíndricos.

3.2 DELINEAMENTO

A pesquisa parte do estudo bibliográfico sobre a pré-fabricação de peças de concreto, focando em sua importância na indústria da construção civil, levando também em consideração a resistência que o concreto deve atingir para sua desforma.

Apartir disso é possível definir o método de dosagem a ser utilizado, chegando no levantamento de dados teóricos e experimentais, onde é realizado os ensaios laboratoriais. Finalizando com os resultados obtidos, análises e considerações finais. A Figura 5 demonstra o delineamento da pesquisa.

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DCEENG/UNIJUÍ, 2018 Figura 5: Delineamento de pesquisa

Fonte: Autoria própria, 2018.

3.3 CARACTERIZAÇÃO DOS AGREGADOS 3.3.1 Agregado miúdo

Os agregados miúdos são basicamente areia ou pedrisco resultante do britamento de rochas, este material tem suas partículas que no máximo 15% fica retido na peneira 4,8mm. (Petrucci, 1978)

Para Ambrozewicz (2012) as características que mais influenciam esse tipo de material na dosagem de concreto são:

a) Granulometria, que influencia na qualidade do concreto e resistência;

b) Módulo de finura, área superficial do agregado e altera a água de molhagem para uma certa consistência, conforme a Tabela 4;

Tabela 4 - Módulo de finura dos agregados miúdos

Areia grossa MF > que 3,90

Areia média 3,90 > que MF > que 2,40

Areia fina MF < que 2,40

Fonte: Ambrozewicz, 2012 PESQUISA BIBLIOGRÁFICA

RESULTADOS E ANÁLISE CONSIDERAÇÕES FINAIS DEFINIÇÃO DOS MÉTODOS A SEREM UTILIZADOS LEVANTAMENTO DE DADOS TEÓRICOS LEVANTAMENTO DE DADOS EXPERIMENTAIS ENSAIOS LABORATORIAIS

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c) Massa unitária, massa total, considerando os vazios existentes; d) Massa específica, volume dos grãos;

e) Inchamento, aumento de volume causado pela absorção da água; f) Apreciação petrográfica (natureza do agregado).

3.3.2 Agregado graúdo

Para Ambrozewicz (2012) as características que mais influenciam esse tipo de material na dosagem de concreto são:

a) Granulometria, que influencia na qualidade do concreto e resistência;

b) Dimensão máxima, quanto maior, mais econômico o concreto, porém relaciona-se a trabalhabilidade do concreto fresco, dependendo então das fôrmas, espaçamento entre as armaduras e do transporte do concreto;

c) Massa específica, volume dos grãos;

d) Apreciação petrográfica (natureza do agregado);

e) Mistura de agregados graúdos, essa composição tem como finalidade diminuir o custo do concreto.

3.3.3 Determinação da granulometria

Determina-se a dimensão máxima de um agregado através da abertura da malha da peneira, medida em milímetros onde corresponde uma porcentagem retida acumulada igual ou imediatamente inferior à 5% em massa. O módulo de finura é calculado apartir da seguinte expressão, e a Tabela 5 mostra as tabelas de série normal e intermediária. (Ambrozewicz, 2012)

𝑀𝐹 = ∑ % 𝑟𝑒𝑡𝑖𝑑𝑎 𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑎 𝑛𝑎𝑠 𝑝𝑒𝑛𝑒𝑖𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑎 𝑠é𝑟𝑖𝑒 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙

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Tabela 5 - Peneiras de série normal e intermediária

Série Normal Série Intermediária

ABNT 76mm - - ABNT 64mm - ABNT 50mm ABNT 38mm - - ABNT 32mm - ABNT 25mm ABNT 19mm - - ABNT 12,5mm ABNT 9,5mm - - ABNT 6,3mm ABNT 4,8mm - ABNT 2,4mm - ABNT 1,2mm - ABNT 0,6mm - ABNT 0,3mm - ABNT 0,15mm - Fonte: Ambrozewicz (2012) 3.4 DOSAGEM DE CONCRETO

De acordo com a NBR 12655 (2015), o concreto de cimento Portland é formado pela mistura homogênea de cimento, agregados miúdos (areia), agregados graúdos (pedra britada) e água com ou sem aditivos. Para o preparo do concreto, deve-se obedecer às seguintes etapas: caracterização dos materiais; estudo de dosagem do concreto; ajuste e comprovação do traço de concreto; elaboração do concreto. O estudo de dosagem do concreto deve proceder com os mesmos materiais e condições semelhantes aos da obra.

De maneira geral, dosar um concreto consiste em determinar a proporção mais adequada e econômica, atendendo as propriedades desejadas tanto para o estado fresco e endurecido. A dosagem não-experimental baseia-se na experiência profissional ou com base em outras obras relacionadas, feita no canteiro da obra, por processo rudimentar, permitida apenas para

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pequenas obras. Já o método de dosagem experimental, é realizado um estudo das características dos materiais, das solicitações mecânicas das cargas que vão atuar na estrutura, dimensões da peça, processos construtivos. (Araujo, Rodrigues, Freitas, 2000)

O Cimento Portland, misturado com a água, forma uma pasta mais ou menos fluída, dependendo da quantidade de água adicionado, isso é expresso pela relação água/cimento, ou seja, quanto maior essa relação, mais fluida é a pasta. É importante evidenciar que para um dado consumo de cimento, aumentar a relação a/c, haverá diminuição na resistência do concreto. (HELENE; ANDRADE, 2010)

O cálculo de resistência de dosagem deve atender às condições de variabilidade que podem ocorrer durante o processo de construção, este é medido pelo desvio-padrão (sd), que leva em consideração as condições de preparo de concreto, podendo ser classificado nas seguintes definições:

A) Para todas as classes de concreto, onde os constituintes do concreto são medidos em massa e é realizado a correção em função da umidade dos agregados, adota-se sd=4,0MPa;

B) Para concreto de classe C10 a C20, onde mede-se o cimento em massa, água em volume, agregados em massa combinado com volume, adota-se sd=5,5 MPa; C) Apenas para concretos de classe C10 e C15, onde o cimento é medido em massa,

os agregados em volume e a água é medida em volume, porém é corrigida em função da umidade dos agregados, adota-se sd=7,0. (ABNT, 2015)

𝑓𝑐𝑚𝑗 = 𝑓𝑐𝑘+ 1,65 × 𝑠𝑑 (3.2)

Em geral, a resistência do concreto é exigida aos 28 dias, porém outras considerações podem prescrever a resistência em outras idades, como por exemplo, o prazo de desmoldagem. Essa é determinada pela resistência média, podendo intervir na resistência determinada para o projeto. Implementar um sistema mais elaborado de controle de resistência, possivelmente vai afetar na economia de cimento. (Neville, Brooks, 2013)

Segundo Ambrozewicz (2012), o traço especificado para o concreto, deve indicar as proporções a serem utilizadas para a sua confecção. A dosagem é o ato de misturar os

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constituintes do concreto com o objetivo de obter um material plástico e com as características já definidas. A mistura do concreto deve seguir a seguinte sequência:

a) Adicionar parte da água na betoneira; b) Adicionar a brita;

c) Adicionar o cimento; d) Adicionar areia;

e) Misturar os componentes até obter uma massa homogênea; f) Colocar o restante da água.

Realizar o ensaio de consistência do concreto pelo abatimento de tronco de cone, conforme a ABNT NBR NM 67 (1998), que descreve o processo a ser seguido com um molde com formato de um tronco de cone oco, haste de compactação, e placa de base. O ensaio resumidamente se desenvolve apartir de 3 camadas de concreto, onde cada camada recebe 25 golpes. O processo de retirar o molde do concreto, deve ser um movimento constante para cima e imediatamente após a retirada do molde, mede-se a diferença da altura do molde com a altura do corpo-de-prova, como pode ser visualizado na Figura 6.

Figura 6 – Ensaio de abatimento do tronco de cone

Fonte: Araújo, Rodrigues, Freitas 2000.

O ensaio de consistência do concreto (slump test), garante a trabalhabilidade do concreto, permitindo que o concreto seja moldado sem que ocorra a segregação, podemos classificar a consistência do concreto através do ensaio de abatimento, que permite também classificar conforme o tipo de construção, conforme as Tabelas 6 e 7. (Andolfato, 2002)

Abatimento em cm

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Tabela 6 – Consistência medida através do ensaio de abatimento do tronco de cone Abatimento (cm) Consistência 0 a 2 Seca 2 a 5 Firme 5 a 12 Média 12 a 18 Mole 18 a 25 Fluída Fonte: Andolfato, 2002.

Tabela 7 – Uso de melhor abatimento de tronco de cone para cada tipo de construção

Abatimento (cm) Tipo de Construção

3 a 10 Fundação, tubulões, paredes grossas

5 a 10 Vigas, lajes, paredes finas

3 a 5 Pavimentos

2 a 5 Obras maciças

Fonte: Andolfato, 2002.

Segundo Borges e Carreiro (2017), a mistura de água com cimento, chama-se de “pasta”, onde deve apresentar propriedades diferentes no seu estado fresco e endurecido. A Tabela 8 descreve essas propriedades.

Tabela 8 - Propriedades do concreto

Concreto em seu estado fresco Concreto em seu estado endurecido

Envolver os agregados Aglutinar os agregados

Preencher os vazios Conferir impermeabilidade

Promover trabalhabilidade e fluidez a mistura

Oferecer resistência mecânica e durabilidade

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Após a aceitação do concreto por meio do ensaio de abatimento do tronco de cone, deve-se coletar o concreto para realizar o ensaio de resistência a compressão. Para isto, molda-deve-se os corpos-de-prova necessários. Para assegurar a uniformidade da mistura, a moldagem deve respeitar as seguintes orientações: para corpos-de-prova de 100mmx200mm são aplicadas 2 camadas com 12 golpes cada, é importante identificar os moldes com traço de data de moldagem, a Figura 7 mostra como é realizado esse procedimento. (ABESC, 2007)

Figura 7 - Moldagem de corpo de prova

Fonte: ABESC, 2007.

Os CP’s permanecem nos moldes por 24 horas e em temperatura ambiente. Após isto, deve realizar o precesso de retirada dos CP’s dos moldes, onde devem ser mantidos em processo de cura úmida ou saturada. A cura úmida é realizada apenas mantendo a superfície do corpo-de-prova úmida, já a saturada é quando corpo-corpo-de-prova é mantido imerso em água saturada de cal. O rompimento a compressão deve ser realizado conforme as datas especificadas, obedecendo as tolerâncias de tempo em prensas especiais. (ABNT, 1994)

A NBR 5739 (1994) determina como o ensaio de resistência a compressão deve ser realizado, que consiste basicamente em submeter os CP`s cilíndricos a uma carga crescente em toda a seção transversal até o máximo que possa resistir.

3.5 MÉTODO IPT/EPUSP

Para a continuação dos estudos de dosagens, optou-se por utilizar o método IPT/EPUSP, pois de forma geral, é um dos métodos mais versáteis, simples e capaz de fornecer um concreto

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que atenda as exigências técnicas estruturais, econômicas, de sustentabilidade e ainda garantindo a produtividade. (TUTIKIAM; HELENE, 2011)

3.5.1 Estudo teórico

Partindo do estudo teórico de dosagem, o concreto deve ter a capacidade de ser lançado e adensado adequadamente no interior do elemento estrutural, para isto, orienta-se que o projeto leve em consideração: fckj, dimensão máxima do agregado graúdo, consistência do concreto, definir a relação a/c máxima para atender as condições de durabilidade, uso de aditivo quando necessário, e estimativa de perda de argamassa do concreto. (HELENE, TERZIAN,1993)

Estimar a perda de argamassa do concreto, leva-se em consideração todo o sistema de transporte, lançamento do concreto, material aderido às formas, armaduras e etc, geralmente considera-se de 2% a 4% de perda de argamassa. A Tabela 9 apresenta um resumo dos itens básicos para dar seguimento com o estudo. (HELENE, TERZIAN,1993)

Tabela 9 - Resumo das características básicas para o estudo de dosagem

Ítem Dados

Fck (MPa)

Abatimento adotado

Cimento (marca, tipo e classe) Relação água/cimento

Desvio-padrão de dosagem (MPa) Aditivo (marca, tipo e proporção)

Idade de ruptura dos corpos-de-prova (dias) Estimativa de perda de argamassa (%) Traço 1:m (primeira mistura experimental) Data

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3.5.2 Estudo Experimental

Parte-se do princípio onde necessita-se de três pontos (três traços) para poder montar o diagrama de dosagem, onde podemos nomeá-los de traço base (1:5), traço rico (1:3,5) e traço pobre (1:6,5). O estudo experimental parte com a mistura do traço 1:5 na betoneira, onde esta é uma das fases mais importantes, pois determina o teor de argamassa ideal. A falta de argamassa pode provocar porosidade no concreto, ou falhas no momento da concretagem, já o excesso provoca um aumento no custo por m³, além de riscos de fissuração através da reação térmica e retração de secagem. (HELENE, TERZIAN,1993)

Para obter resultados satisfatórios, Helene e Terzian (1993), descrevem a sequência das atividades a seguir:

1) Imprimar a betoneira com uma porção igual ou superior a 6kg de concreto com traço 1:2:3, a/c = 0,65;

2) Após pesar os materiais, coloca-se 100% do agregado graúdo na betoneira, adicionar 80% da água, 100% do agregado miúdo e 100% do cimento, por fim o restante da água e aditivo (se houver);

3) A mistura deve ocorrer por 5 minutos, verificando se é necessário acrescentar argamassa na mistura (cimento e areia), a quantidade de agregado graúdo não é alterada;

4) Atingindo no teor ideal de argamassa, realiza-se o ensaio de abatimento do tronco de cone, verificando se há coesão e plasticidade adequada;

O teor de argamassa ideal é definido apartir de observações práticas como: passar a colher de pedreiro sobre o concreto fresco, verificando se a superfície do concreto exposto está com vazios, isto indica falta de argamassa na mistura. Ainda com a colher de pedreiro, retira-se uma parte de concreto e verifica retira-se há desprendimento de agregado graúdo da massa, isto indica falta de argamassa na mistura. Soltar a porção de concreto que esta na colher de pedreiro e verificar se a massa cai de forma compacta e homogênea, indica que o teor de argamassa para a mistura é adequada, partindo deste para o ensaio de abatimento do tronco de cone. (HELENE, TERZIAN,1993)

A análise de teor de argamassa ideal continua mesmo após o ensaio de abatimento de tronco de cone, com o concreto ainda com o formato de cone, bater suavemente com a haste na lateral, se não houver desprendimento de porções e continuar de aparência homogênea,

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compacta e sem apresentar vazios, considera-se que o concreto está com teor de argamassa considerado bom. Com a aprovação destas análises, molda-se os corpos de prova com o traço de base obtido. (HELENE, TERZIAN,1993)

Com o traço normal 1:5 já concluído, deve produzir mais dois traços, que vão possibilitar a montagem do diagrama de dosagem. Para isto, deve-se manter fixo o teor de argamassa (α) e o abatimento de tronco de cone. Para um traço 1:m, sendo m=a+p, ou seja, 1:a:p (1 kg de cimento, a kg de agregado miúdo e p kg de agregado graúdo), utiliza-se a seguinte expressão:

𝛼 = (1+𝑎)

(1+𝑚); 𝑜𝑛𝑑𝑒: 𝑚 = 𝑎 + 𝑝 (3.3) Apartir desssa expressão, chega-se as quantidades de areia e pedra tanto para o traço mais rico em teor de cimento (1:3,5) e para o traço mais pobre em cimento (1:6,5). Com os traços, realiza-se as misturas experimentais, chegando então na relação água/cimento necessário para obter a consistência desejada e molda-se os corpos-de-prova cilíndricos necessários para as rupturas. (HELENE, TERZIAN,1993)

Apartir dos dados obtidos, pode-se determinar a correlação entre consumo de cimento e traço, baseado na “Lei de Milinari”, o consumo de cimento pode ser obtido através da seguinte expressão:

𝐶 = 𝛾

1+𝑚+(𝑎 𝑐⁄ ) (3.4)

3.5.3 Traço Definitivo

Com os dados obtidos no estudo experimental, é possível construir o Diagrama de Dosagem, este permite que chegue ao traço definitivo, de forma que atenda os parâmetros desejados com segurança. (HELENE, TERZIAN,1993)

O Diagrama de Dosagem é construído apartir da resistência de dosagem e relação água/cimento (fc=função (a/c)), entre o consumo de cimento e o traço (C=função (m)) e a relação de agregados com água/cimento (m=função(a/c)). É um modelo do comportamento das

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misturas do estudo em andamento, concretos de mesmo abatimento, porém com propriedades diferentes depois de endurecidos, como podemos observar no exemplo da Figura 8. (TUTIKIAN, HELENE, 2011)

Figura 8 – Exemplo do Diagrama de Dosagem

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4 RESULTADOS

4.1 CARACTERIZAÇÃO DOS AGREGADOS 4.1.1 Areia

A areia utilizada para este estudo vem da região de Santa Maria/RS, porém foi adquirida na cidade de Panambi/RS. Os ensaios de caracterização do material foram realizados no Laboratório da Engenharia Civil da Unijuí. A areia foi seca em estufa e posteriormente armazenada em padiola. A Tabela 10 mostra os resultados obtidos.

Tabela 10 – Caracterização do agregado miúdo

Propriedades Resultados

Massa específica 2,58g/cm³

Diâmetro máximo 1,2mm

Módulo de Finura 1,91

Fonte: Autoria própria (2018)

Através do peneiramento é possível conhecer a composição granulométrica dos agregados. A areia utilizada classifica-se como uma areia média, como pode-se observar na Figura 9, a curva granulométrica é uniforme, ou seja, não tem uma granulação contínua das partículas, o Anexo A deste relatório consta a tabela de caracterização do agregado miúdo.

Figura 9 – Curva granulométrica do agregado miúdo

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42

4.1.2 Brita

A pedra brita utilizada é extraída na cidade de Panambi/RS, onde também se realizou os ensaios de caracterização do material no Laboratório da Engenharia Civil da Unijuí. A brita foi seca em estufa e posteriormente armazenada em padiola. A Tabela 11 mostra os resultados obtidos.

Tabela 11 – Caracterização do agregado graúdo

Propriedades Resultados

Massa específica 2,94g/cm³

Diâmetro máximo 19mm

Módulo de Finura 6,70

A pedra britada, de origem basáltica, classifica-se de acordo com a sua granulometria como brita 1, como pode ser analisado na Figura 10. Por não se tratar de uma mistura com outros tamanhos de brita, a curva apresentada, assim como a areia utilizada, tem uma curva uniforme, conhecida como um material mal graduado, o Anexo B deste relatório consta a tabela de caracterização do agregado graúdo.

Figura 10 – Curva granulométrica do agregado graúdo

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4.2 ESTUDO TEÓRICO

A dosagem para este estudo leva como consideração principal a resistência para a desmoldagem em 24 horas, a NBR 12655 (2015) fala que para desmoldagem o fck deve ser no mínimo 15 MPa para este momento, para isso, aplica-se a correção de da resistência de dosagem para obter o traço. Para o estudo em questão utiliza-se o desvio padrão 4 MPa, para os agregados secos.

𝑓_𝑐𝑚 = 15 + 1,65 × 4 = 21,6 𝑀𝑃𝑎

Como o estudo de dosagem é para uma parede de vedação, utiliza-se conforme a Tabela 7, um abatimento de 5 cm à 10 cm. A consistência para esse projeto é considerada média, adotou-se um slamp de 90mm ±10mm.

A escolha de cimento deve considerar a geometria da peça (dimensão e formato), aplicação, entre outras características já mencionadas neste relatório. Como o processo de desmoldagem é considerado em 24 horas, optou-se por um cimento que garantisse uma resistência inicial elevada, que permite alta produtividade e que fosse indicado para obras especiais, chagando então o cimento da marca Votorantin, classificado pela empresa como cimento Votoran Obras Especiais Industriais, que garante secagem ultrarrápida e que oferece máxima resistência. O cimento é comercializado em embalagem de 50 kg e é classificado pelas normas na categoria CP V ARI.

4.3 ESTUDO EXPERIMENTAL

O estudo experimental parte no primeiro momento para encontrar o teor ideal de argamassa para a consistência desejada. Iniciando-se então com teor de 35 % obteve-se os seguintes resultados:

Traço com m=5:

0,35 =(1 + 𝑎)

(1 + 5); a = 1,10 p = 5 − 1,10 = 3,90

Traço: 1:1,10:3,90. Fixando 20 kg de agregado graúdo conseguimos chegar nas quantidades de cimento, e agregado miúdo, conforme os resultados apesentados na Tabela 12.

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Tabela 12 – Quantidade de material usados para a confecção do traço 1:5

Materiais Peso Cimento 5,13 kg Areia 5,64 kg Pedra 20 kg Água 2,57 kg Relação a/c 0,50

A mistura não apresentou coesão, na análise ainda, verificou-se que a presença de muitos vazios, com isso, necessitando assim aumentar o teor de argamassa chegando a um teor de argamassa ideal de α=48%.

Fixando o teor de argamassa ideal e a consistência desejada, é possível chegar nas proporções do traço base (1:5), traço rico (1:3,5) e traço pobre (1;6,5).

Traço com m=5:

0,48 =(1 + 𝑎)

(1 + 5); a = 1,88 p = 5 − 1,88 = 3,12

Tabela 13 – Quantidade de material usados para a confecção do traço 1:5

Materiais Peso Cimento 6,41 kg Areia 12,05 kg Pedra 20 kg Água 3,51 kg Relação a/c 0,55 Consumo de cimento 370 kg/m³

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Traço com m=6,5:

0,48 = (1 + 𝑎)

(1 + 6,5); a = 2,6 p = 6 − 2,6 = 3,9

Tabela 14 - Quantidade de material usados para a confecção do traço 1:6,5

Traço com m=3,5:

0,48 = (1 + 𝑎)

(1 + 3,5); a = 1,16 p = 3,5 − 1,16 = 2,34

Tabela 15 - Quantidade de material usados para a confecção do traço 1:3,5

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46

Com esses traços, moldou-se 6 corpos-de-prova, para analisar a resistência em 24 horas, 7 dias e 28 dias, para que fosse possível montar o diagrama de dosagem. A Tabela 16 mostra os resultados obtidos nas datas especificadas, o Anexo C deste relatório contém maiores informações dos resultados obtidos no ensaio de resistência a compressão.

Tabela 16 - Resultados obtidos no ensaio de resistência a compressão

Traço Idade de ruptura Resistência à ruptura (MPa)

1:5 1 14,46 1:5 1 14,95 1:5 7 31,22 1:5 7 27,65 1:5 28 35,46 1:5 28 35,80 1:6,5 1 9,76 1:6,5 1 9,67 1:6,5 7 22,76 1:6,5 7 20,19 1:6,5 28 24,73 1:6,5 28 25,33 1:3,5 1 20,62 1:3,5 1 22,44 1:3,5 7 38,97 1:3,5 7 40,11 1:3,5 28 39,74 1:3,5 28 47,09

Com os resultados das resistências de 24 horas, para os diferentes traços obtidos, utilizou-se os valores de maior resistência para continuar os estudos de dosagem, conforme a Figura 11.

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Figura 11 - Resistências atingidas nas primeiras 24 horas

A partir destes ensaios foi possível montar o diagrama de dosagem, com o auxílio do software Microsoft Excel, montou-se a curva com dados obtidos das resistências atingidas em 24 horas. Como pode ser observado na Figura 12, traçou-se a linha de tendência, onde formou-se uma curva exponencial.

Figura 12 - Relação fc x a/c

A partir da linha de tendência é possível extrair a sua equação, e chegar na relação a/c para o fcm = 21,6 MPa.

𝑦 = 81,994𝑒−3,146𝑥 (4.1)

9,76 MPa 14,95 MPa

22,44 MPa

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48

A relação a/c para um fcm = 21,6 MPa é 0,424.

Com as diferentes proporções de argamassa usadas, utilizou-se diferentes relações de a/c para chegar no mesmo abatimento. Apartir disso é possível montar outro gráfico, que é expresso na Figura 13, onde é possível traçar uma reta correlacionando todos os pontos.

Figura 13 – Relação a/c x m

A equação da reta é expressa pela seguinte equação e com ela é possível obter a % de argamassa ideal para a nova mistura, chegando a um m = 3,65.

𝑦 = 11,32𝑥 − 1,1469 (4.2) Com o consumo de cimento obtido e as proporções de massas utilizadas dos três traços é possível montar o gráfico da “Lei de Molinari”, Figura 14. Apartir da linha de tendência, obteve-se a equação da curva:

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Figura 14 - Consumo de cimento x m

Para o m=3,65, e utilizando a equação da curva, é possível saber o consumo de cimento para essa mistura, sendo C=475,66 kg/m³. Com os resultados obtidos, permita-se então chegar no traço definitivo para esse projeto, sendo:

Traço com m=3,65:

0,48 = (1 + 𝑎)

(1 + 3,65); a = 1,23 p = 3,65 − 1,23 = 2,42 Traço definitivo: 1:1,23:2,42

Para este estudo, essa etapa foi considerada a final, porém para iniciar a produção do concreto com segurança, indica-se que que seja realizado uma correção de humidade dos agregados, realizando uma avaliação mais precisa dos resultados seguindo as recomendações de projeto.

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5 CONCLUSÃO

Avaliando os conceitos, verificou-se a necessidade de conhecer a resistência mínima para desmoldagem de uma peça de concreto com função apenas de vedação, a partir disso, buscou-se trazer informações para a dosagem de concreto para um elemento pré-fabricado, onde o método usado atingisse as expectativas de forma eficiente e econômica.

5.1 RESISTÊNCIA DO CONCRETO

As empresas que fabricam peças de concreto realizam a concretagem e no dia seguinte é realizado a desforma da peça, assim que as formas são liberadas, realiza-se os procedimentos para uma nova concretagem. Por isso, é importante conhecer a resistência mínima de desforma, o tempo de endurecimento do concreto deve ser o menor possível, isso garante que acontece maior produtividade, porém se o concreto não atingir a uma resistência satisfatória, pode ocorrer danos a peça, podendo levar até mesmo na perda da estrutura.

Os estudos teóricos do concreto, partem de uma resistência mínima de 10 MPa para desforma, já em 2011 os registros são de 8MPa, porém apenas em 2017 a NBR 9062 afirma que a resistência mínima para desforma o concreto deve atingir 15 MPa.

5.2 TRAÇO

O método utilizado para chegar no traço do concreto foi o IPT/EPUSP, por ser versátil, simples e capaz de garantir as exigências técnicas, econômicas e produtividade. A partir dos estudos teóricos foi possível obter os resultados experimentais, chegando em um traço definitivo de 1:1,23:2,42 (cimento: areia: brita) com os agregados secos em estufa. Para utilizar o traço em obra, os autores recomendam ainda fazer uma correção de humidade dos agregados. O traço definitivo obtido é próximo ao traço rico utilizado no experimento, onde este chegou numa resistência a compressão de 22,44 MPa em 24 horas após a concretagem, com isso pode-se concluir que o traço vai atingir as recomendações das normas.

O estudo define a resistência mínima para as primeiras 24 horas, porém as normas brasileiras definem que a resistência a compressão do concreto é realizada aos 28 dias.

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Considerando os estudos, pode-se afirmar que esse concreto vai dobrar sua resistência ao final dos 28 dias, chegando acima de 40 MPa, um concreto com essa resistência geralmente é aplicado em estruturas que vão receber cargas elevadas.

5.3 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS

Para continuar os estudos de concreto em pré-fabricados, segue algumas sugestões para trabalhos futuros:

- Com o traço definitivo, fazer a verificação da resistência a compressão atingida, podendo realizar a concretagem de um protótipo e analisar o comportamento da estrutura;

- Estudar a possibilidade de usar outros tipos de cimento e comparar os resultados de forma econômica;