UNIVERSIDADE SALVADOR

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA E ARQUITETURA

CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL

Gabriel Abrão Chehade Filho

CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO:

SUAS CARACTERÍSTICAS E APLICABILIDADE,

COM ÊNFASE EM PILARES

Salvador

Monografia apresentada ao Curso de Graduação em Engenharia Civil da Universidade Salvador, como requisito parcial para conclusão do curso, sob orientação do Professor Carlos Henrique Gantois.

2004

AGRADECIMENTOS

Este trabalho faz o fechamento da graduação no curso de Engenharia Civil da

Unifacs. Os agradecimentos, aqui colocados, referem-se a todo o processo que apontou

para esse momento que representa uma fase que sucedeu a tantas e que é apenas mais uma

na trajetória da busca do conhecimento.

O significado da conclusão desse curso, depois de já ter cursado e concluído o curso

de Administração de Empresas pela UFBa, representa um sentimento satisfatório de

realização de um objetivo em que um dos principais alicerces foi à perseverança.

Agradeço, primeiramente, a Deus pela força e luz que surgiram para mim em todos

os momentos em que precisei; agradeço a meus pais, Gabriel e Marlene, que me dedicaram

tanto de suas vidas; a meus filhos, Andressa e Lucas, pelos momentos de relaxamento

familiar necessários; a meus irmãos, Alex e Abrão, pelo apoio incondicional; a Vívian, pelo

companheirismo e atitude positiva; ao meu orientador, Professor Carlos Gantois, pela

demonstração de apreço e pela sua valiosa colaboração nesse trabalho e em inúmeros

momentos do curso; ao Coordenador do curso, Marcelo Rios, pela maneira criteriosa e

correta que sempre norteou sua conduta; a todos os professores, por todo o conhecimento

compartilhado nessa magnífica arte que é o ensino; aos engenheiros Marcelo Stumpf e

Nivaldo Antônio, pelo enriquecimento dado a este trabalho; a todos os colegas,

companheiros dessa escalada e a todos os amigos que me incentivaram e me dispensaram a

necessária compreensão.

EPÍGRAFE

“Vós pouco dais quando dais de vossas posses.

É quando dais de vós próprios que realmente dais.”

Gibran Khalil Gibran

RESUMO

O avanço tecnológico no campo dos materiais de construção promoveu o surgimento do concreto de alto desempenho (CAD). Este material apresenta características de maior resistência à compressão e de maior durabilidade do que o Concreto Convencional (CC). O uso desse material é especialmente vantajoso na confecção de pilares sujeitos a altas cargas, pois permitem que sua seção seja reduzida, com ganho de espaço nos pavimentos-tipo e principalmente nas garagens. Além da questão do ganho de espaço, existe a questão econômica: apesar do custo unitário do CAD ser maior do que o CC, o ganho obtido com a economia na taxa de armadura e área de fôrma favorece a sua adoção, a depender do tipo de construção. A sua vantagem é maior em altas edificações. Análises demonstram a necessidade de uma atenção especial para a definição da seção do pilar a ser considerada no cálculo estrutural pois existem particularidades no seu material e na sua montagem que devem ser avaliadas.

ABSTRACT

The tecnological advance in the construction material area promoted the appearance of the High Performance Concrete (HPC). This material presents bigger durability and resistence to compression characteristics than the Conventional Concrete (CC). The use of this material is specially advantageous in the building of pillars subjected to high weights, because it permits that their sections be reduced, with gain in space. There is the economic issue: although the HPC (High Performance Concrete) unitarian cost is bigger than the CC’s (Conventional Concrete), the gain obtained with the saving of the armor tax and mold area favors its use, depending upon the kind of construction. Its advantage is great in high edifications. Analyses demonstrate the need of special attention for the definition of the pillar section to be considerated in the structural calculation, for there are particularities in its materials and in its building that must be considerated.

FOLHA DE APROVAÇÃO

Este presente trabalho vem a ser um instrumento de aprovação para conclusão do

curso de Engenharia Civil da Universidade Salvador, no ano de 2004.

Assina abaixo, a banca examinadora:

_________________________________________

Professor Carlos Henrique Gantois

_________________________________________

Professor Benigno Marcelo Rios

_________________________________________

Engenheiro Marcelo Stumpf

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO

2. CONSIDERAÇÕES INICIAIS

3. CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DO CAD

3.1 PROPRIEDADES PRINCIPAIS

3.2 CONSTITUIÇÃO DO CAD

3.3 DOSAGEM E PRODUÇÃO

4. O CAD EM PEÇAS ESTRUTURAIS, COM ÊNFASE EM PILARES

4.1 APLICAÇÕES GERAIS, SUAS VIABILIDADES E VANTAGENS

4.2 ESTUDO EXPERIMENTAL DE PILARES COM CAD

5. CONSIDERAÇÕES SOBRE O USO DO CAD

5.1 O CAD NO BRASIL

5.2 O CAD EM SALVADOR

CONCLUSÃO

ANEXOS

REFERÊNCIAS

1

3

6

6

9

18

21

21

28

39

39

40

46

48

56

.

1. INTRODUÇÃO

O desenvolvimento da indústria da construção civil passa pelo avanço da

tecnologia de materiais. O Concreto de Alto Desempenho (CAD), obtido na Noruega na

década de 50 e introduzido no Brasil na década de 60, vem para possibilitar o incremento

na verticalização das edificações e proporcionar uma melhoria na sua durabilidade.

O objetivo dessa monografia é o estudo do CAD avaliando as suas características

principais e a sua aplicação, sendo dado um destaque ao uso em pilares. O universo de

análise está representado por construções e experiências laboratoriais feitas no Brasil,

sendo feita uma investigação à parte na cidade de Salvador – Ba.

Esse trabalho parte da hipótese que o CAD, ainda que tenha custo unitário mais

elevado que o Concreto Convencional (CC), apresenta vantagens na confecção de colunas

sujeitas a altas cargas em virtude do aumento de sua capacidade de resistência, que

possibilita edificações mais altas e com seções mais esbeltas, do aumento da sua

durabilidade e de uma redução do custo final na sua execução em função de uma

diminuição dos valores de alguns itens que compõem o custo global dessas peças

estruturais.

A presente monografia está dividida em quatro seções. Na primeira seção, tem-se

um breve histórico do CAD, demonstrando-se as limitações do CC que foram os agentes

motivadores para o desenvolvimento dessa tecnologia. Na segunda seção, as características

principais do CAD são investigadas, verificando-se as suas propriedades intrínsecas, a sua

constituição e a forma de dosagem e produção, destacando-se peculiaridades que diferem

para o mesmo processo no CC. Na próxima seção, o CAD é visto em sua aplicabilidade.

São aqui analisadas as suas aplicações em estruturas, com uma especial atenção para o seu

uso em pilares. Um estudo de viabilidade econômica compõe essa análise, na busca de

uma melhor relação custo x benefício. Também nessa seção, tem-se um estudo

experimental de pilares com CAD, com dados e resultados elucidativos. Por fim, na última

seção, são feitas considerações com exemplificações do uso do CAD no Brasil e também

uma análise focada na cidade de Salvador – Ba.

A metodologia para execução deste trabalho foi a realização de pesquisa em fonte

bibliográfica especializada, consulta a artigos científicos, entrevistas com especialistas no

assunto, com aplicação de questionários, e visitas a obras com adoção do CAD.

Este trabalho não tem a pretensão de exaurir o tema e sim servir como uma

ferramenta de elucidação na pesquisa em um assunto de tamanha relevância no campo da

Engenharia Civil, além de fomentar o surgimento de mais trabalhos nessa área.

2. CONSIDERAÇÕES INICIAIS

O homem, na busca incessante pelo progresso, vem, através da pesquisa e

desenvolvimento de projetos, alterando a vida de todos em nosso mundo. A engenharia,

ciência que une a capacitação técnica e a capacitação inventiva, tem um papel

preponderante na nova concepção ambiental que estamos experimentando e que ainda

vamos passar. Da civilização primitiva até a época atual, passamos por diversos materiais

como a pedra, a madeira, o barro, o metal e o concreto que teve seu surgimento na

necessidade de se obter um material de fácil produção e moldagem e que fosse trabalhável

como o barro e resistente como a pedra.

O concreto como elemento estrutural que resolve todas as formas exigidas, atinge

todas as resistências pretendidas pelos calculistas e tenha durabilidade que atravesse os

tempos, sem alguma deteriorização, é algo que se busca, mas ainda de difícil alcance.

O CC apresenta limitações em relação a sua capacidade de resistência mecânica a

solicitações de altas cargas. Como já se sabe, ele apresenta uma resistência à tração pouco

significativa e sua capacidade em relação à compressão, embora bem maior do que à

tração, também é um agente limitador, pois a sua resistência não permite edificações muito

altas sem o uso de colunas de seções robustas (proporcionais ao nível de carga do projeto)

com comprometimento de área disponível para os usuários do produto final.

Em relação às características do material e sua relação com o ambiente, percebe-se

que sua durabilidade é muito afetada. Pode-se observar problemas devido a sua porosidade

e a variação volumétrica que favorece a atuação de agentes agressivos presentes em

substâncias em contato com o concreto: a ação das águas puras pode originar a

dissolvência da cal hidratada da pasta de cimento; a penetração das águas ácidas (com

teores de CO2) tende a atacar a pasta de cimento, gerando a carbonatação, sendo que, se o

nível de CO2 presente for muito elevado, podem provocar a dissolvência do carbonato,

formando o bicarbonato, que é uma forma mais grave de ataque, afetando os aluminatos e

silicatos de cálcio; a penetração das águas sulfatadas pode originar uma reação com C3A

hidratado, formando o “Sal de Candlot”, uma molécula expansiva e muito prejudicial à

integridade do concreto.

Todos esses ataques à estrutura favorecem caminhos de exposição da sua face

externa até seu interior, podendo chegar até a armadura (despassivação) e desencadear a

sua oxidação e, conseqüentemente, a diminuição da seção do aço, com o

comprometimento da estrutura.Existem outras limitações do concreto, mas não é o

objetivo deste trabalho sua investigação.

Os fatores limitantes citados instigaram estudos para o desenvolvimento de

um material que minimizasse os agentes da agressão sofrida e que permitisse

uma maior eficácia da peça estrutural. A busca de um concreto com maior

resistência mecânica, principalmente em relação às cargas de compressão que é

de onde mais se espera seu rendimento em função de suas próprias

características, e também de um concreto com maior durabilidade que resistisse

mais às intempéries da natureza e às conseqüentes ações de agentes agressivos

propiciou pesquisas nessa área: o surgimento do CAD foi uma conseqüência

natural desse processo.

O uso do CAD ainda não está muito disseminado em função de dois fatores: o

desconhecimento necessário de uma parte dos profissionais que não buscaram ainda

verificar em que ponto essa nova tecnologia poderia melhorar a qualidade e o retorno nas

suas obras e a questão do maior custo que este material representa frente ao concreto

convencional (CC). Em função do maior consumo de cimento, o seu custo unitário é mais

alto e é necessária uma análise de quando se justifica sua adoção, proporcionando um

retorno de qualidade e economia no custo global da construção. O que se busca com esse

concreto são, fundamentalmente, dois fatores: aumento da resistência mecânica e aumento

de durabilidade.

Nos últimos anos tem havido uma crescente utilização de concretos com resistência

à compressão acima de valores que antes eram normalmente empregados. O maior uso

desse tipo de material se deve não só a sua elevada resistência à compressão, como a um

conjunto de outras propriedades tais como menor permeabilidade, maior durabilidade e

menores prazos de execução, tornando-o um material de aplicação vantajosa (a depender do

projeto) aos concretos tradicionais. A conceituação desse material no seu surgimento foi

associada somente a sua resistência, justificando a definição, encontrada em algumas

fontes, de Concreto de Alta Resistência (CAR). O CAD é o concreto que apresenta

resistência à compressão acima das usuais. Há correntes que consideram, por exemplo, em

obras convencionais de edificação nos quais a resistência característica não ultrapassa a

21Mpa, concretos com resistência de 30Mpa como de alta resistência. Atualmente já existe

um maior consenso para a faixa de 50Mpa como um limite para designação de um concreto

de alto desempenho.

Pode-se classificar o CAD de acordo com determinadas faixas de resistências à

compressão: classe I: entre 50 MPa e 75 MPa;classe II : ente 75MPa e 100 MPa;classe III :

entre 100MPa e 125MPa;classe IV: entre 125MPa e 150MPa e classe V: acima de 150MPa.

3. CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DO CAD

3.1 PROPRIEDADES PRINCIPAIS

Pode-se citar algumas propriedades do CAD que no decorrer deste estudo serão

aprofundadas, mas a relação a seguir serve de orientação elucidativa na direção de suas

características.

Requer maior cuidado com a mão de obra;

Possui slumps entre 150mm e 200mm;

Geralmente apresenta ótima qualidade do cimento;

É confeccionado com aditivos redutores de água (superfluidificantes);

Possibilita a reutilização das fôrmas com menos custo de transporte e

montagem;

Possui elevada resistência à compressão e melhoria na resistência à tração;

Devido ao uso dos superfluidificantes, que permitem elevados slumps,

pode-se utilizar uma maior parcela de agregados finos, buscando-se uma

redução da porosidade;

Apresenta pouca fluência, chegando a 1/5 do CC;

O seu módulo de elasticidade está situado entre 30GPa e 40GPa, podendo

chegar a 50GPa;

Devido ao alto esforço suportado pelo CAD, os seus agregados devem

possuir uma maior resistência em relação ao CC;

Apresenta elevada resistência à abrasão, podendo chegar a valores até 10

vezes superiores ao CC;

São utilizados os mesmos equipamentos que o CC, mas com uma maior

precisão;

Uso de materiais cimentícios suplementares como cinzas volantes e

escórias de alto forno, com menor custo que o cimento e de microssílica,

pois são mais finos que o cimento e assim melhoram as propriedades

reológicas do concreto fresco, reduz a exsudação e diminui a

permeabilidade, além de ter propriedades pozolânicas.

OBS: A relação água / cimento = 0,30 permite, teoricamente, que toda água se combine,

evitando a desidratação e conseqüentemente vazios, retração, porosidade e microfissuras.A

resistência à compressão é extremamente beneficiada. Podendo atingir cerca de 150MPa,

embora a maior parte das aplicações até o momento tenham utilizado o CAD com uma

resistência característica até 80MPa, limite recomendado pelo Código Modelo MC-90 do

Comitê Euro – (Internacional do Concreto CEB). Contudo, já foi obtido por H. H. Bache

na década de 80, em condições especiais de laboratório, com um fator água / cimento de

0,16, um concreto com resistência aos 28 dias de 280MPa. A resistência à tração – seja ela

direta, na flexão ou na compressão diametral – também é beneficiada, com a adoção do

CAD, podendo atingir valores da ordem de 10MPa.

A forte ligação obtida na pasta de cimento hidratada, a escolha de um agregado

adequado e a melhor aderência entre o agregado e a pasta na zona de transição conduzem a

um aumento da resistência. Também o preenchimento dos espaços vazios por material

cimentício mais fino é de fundamental importância na resistência, pois proporciona um

material mais compacto e com menos pontos de frágeis ligações. O aumento de resistência

à compressão obtido é muito significativo para as estruturas de suporte de cargas verticais.

A questão da durabilidade é de extrema importância, mas ainda de difícil

mensuração. AÏTCIN (2000), sobre a questão, coloca:

A natureza, a intensidade e os mecanismos implicados em cada um

desses diversos ataques podem variar consideravelmente, e essa é a

razão pela qual durabilidade do concreto é entendida como muito vaga.

Não existe qualquer método padronizado de medir a durabilidade do

concreto em geral [...]

O concreto está sujeito aos agentes agressivos internos e externos. Nos internos

estão incluídos os íons cloreto incorporados de alguns aceleradores, os álcalis de cimento,

entre outros. Nos externos têm-se os íons cloreto, o dióxido de carbono, os sulfatos, as

bactérias, os abrasivos e os ciclos de congelamento e degelo. No CAD, com a redução da

relação água / aglomerante proporcionando a redução de espaços vazios, cria-se

dificuldades para a penetração desses agentes nocivos que atingiriam não só o concreto

mas também as armaduras.

Também são necessários para uma boa durabilidade: um bom projeto com

adequações ambientais; o lançamento e a cura bem executados e o cuidado com a chamada

“pele de concreto” que é a camada que se cria na face externa do CAD e que não tem

exatamente a mesma composição do seu interior, sendo mais rica em pasta, fazendo uso de

um agregado graúdo com tamanho máximo pequeno e com controle do superfluidificante

(AÏTCIN, 2000).

3.2 CONSTITUIÇÃO DO CAD

A escolha dos materiais que comporão a mistura para a formação do CAD é de

fundamental importância para o alcance dos objetivos pretendidos com o uso deste

produto. É claro que há uma linha principal que coincide com a escolha dos elementos do

concreto convencional, porém a proporção dos materiais, o manuseio e o uso de outros

constituintes, proporcionam um produto formado com um incremento significativo na sua

resistência e durabilidade. Embora não exista uma norma definitiva que determine qual o

tipo de cada material constituinte do CAD (em função de grandes variações nas

composições dos cimentos e agregados e do grande número de aditivos utilizados), pode-

se defini-los, em função de um razoável consenso dos pesquisadores, as características

principais a serem levadas em conta no processo de seleção.

CIMENTO

A definição do cimento a ser usado é semelhante à do concreto convencional.

Considerando a sua composição básica a base de C3S, C2S, C3A e C4AFe, deve-se

priorizar a maior proporção possível do C3S e C2S, para melhor qualidade do material

cimentício. Quanto menor a quantidade do C3A, melhor para a trabalhabilidade.

COLLEPARDI (1984) relata que quanto maior o conteúdo de álcalis, maior a velocidade e

conseqüentemente, maior a perda da trabalhabilidade.

A quantidade de cimento usado no CAD por unidade de volume é bem maior do

que no CC, fator fundamental para obtenção de elevadas resistências. Esta alta taxa de uso

do cimento comprometeria em muito a trabalhabilidade, porém, com o uso de aditivos,

consegue-se obter a fluidez necessária para o fácil manuseio da mistura.

De acordo com o ACI 363 (1991), o melhor cimento é aquele que apresenta uma

menor variabilidade em termos de resistência à compressão. Deve-se observar também a

característica da obra para definição da granulometria a ser usada na escolha do cimento,

verificando que módulo de finura deva ser buscado em função da velocidade de hidratação

ideal. Em geral, quanto mais fino, melhor a qualidade do cimento e mais resistente ele se

torna.

Outro fator muito importante é a estabilidade do cimento. Deve-se buscar um

cimento com menor proporção CaO (cal livre) e MgO, pois esses materiais ao se

hidratarem após o endurecimento aumentam de volume e criam tensões internas que levam

a expansões volumétricas podendo originar, assim, microfissurações.

AGREGADOS

De forma semelhante ao CC, a escolha dos agregados deve atender às normas NBR

7211 (1983) e NBR 12654 (1992). De um modo geral eles são não coesivos e inertes,

porém a coesão e reatividade química produzem uma aderência com a matriz, aumentando

a resistência na zona de transição. No CAD deve ter uma superfície um pouco áspera no

agregado graúdo, que permita uma boa aderência com a pasta de cimento. Deve-se

ressaltar que angulosidades acentuadas não são satisfatórias, pois geram uma superfície

específica elevada e, conseqüentemente, um maior consumo de água que deverá estar

disponível para reação com o cimento. O agregado miúdo deve ser o mais liso e

arredondado possível.

o AGREGADOS GRAÚDOS

GSORV (1992) considera como dimensão apropriada para o CAD o diâmetro de

10mm a 14mm, já METHA e MONTEIRO (1993) consideram um limite de 19mm,

embora se encontrem autores que aprovem a dimensão até 25mm. O ideal é que se busque

um agregado menor possível e que tenha uma estrutura interna mais intacta, sendo,

portanto, menos suscetível a ruptura que um de maior dimensão.

MOLIN et al. (1999) colocam, em trabalho publicado sobre o CAD, razões que

levam a escolha de um agregado menor:

Como o agregado é normalmente britado, durante as operações de

desmonte das rochas com explosivos e britagem dos blocos podem

ocorrer danos à microestrutura dos agregados, sendo,

probabilisticamente, mais provável de remanescerem falhas e fissuras

em agregados de maiores dimensões (JENNIINGS, 1988).

O ACI 363 (1991) justifica o fato baseado no estudo de Cordon e

Gillespie, que consideram que o aumento na resistência é causado pela

redução da tensão média de aderência devido ao aumento da superfície

específica dos agregados.

Quanto menor o agregado, maior a superfície capaz de reter a água

durante a exsudação do concreto fresco, o que propicia uma zona de

transição de menor espessura e, conseqüentemente, mais resistente.

A resistência do agregado graúdo é de vital importância para o sucesso do CAD.

Por vezes, consegue-se resistências tão altas pela pasta endurecida que o rompimento se dá

em função do agregado. Ou seja, ao contrário do CC, no CAD a resistência do agregado

pode ser o fator preponderante para a resistência geral do concreto.

A seguir, as duas tabelas dão uma visão da importância do tamanho do agregado e

a comparação com a resistência da argamassa.

Tabela 1. Máxima resistência à compressão e módulo de deformação obtidos com

diferentes tipos de agregados (BACHE apud AMARAL, 1988).

TIPO DE AGREGADO DENSIDADE (Kg/m3) fc28 (MPa) Ec (GPa)

16 mm Granito 2500 124,6 68 16 mm Diabásio 2666 168,1 65

10 mm Bauxita Calcinada 2878 217,5 109 4 mm Bauxita Calcinada 2857 268,3 108

Fonte: AMARAL, C.K. Microssílica em concretos e argamassas de alta resistência. In: REUNIÃO ANUAL DO IBRACON, 30., 1988, Anais... São Paulo: IBRACON, 1988. p. 67-80.

Tabela 2. Resistência à compressão de rochas, argamassas e concretos aos 28 dias

de idade (GONÇALVES et al., 1994).

TIPO DE ROCHA

fc (MPa) GNAISSE TRAQUITO CALCÁRIO GRANITO SEIXO ROCHA 76,6 178,3 95,0 78,5 110,0

ARGAMASSA 93,2 93,2 93,2 93,2 93,2 CONCRETO a/(c +

ms) = 0,27 79,8 90,7 73,2* 82,0 71,8

*Foi identificado material pulverulento na superfície dos agregados Fonte: GONÇALVES, J.R.A.; ALMEIDA, I.R.; SHEATA,L.C.D. Influência do tipo de agregado graúdo nas propriedades do concreto de alta resistência. In: REUNIÃO ANUAL DO IBRACON, 36., 1994, Porto Alegre. Anais... São Paulo: IBRACON, 1994. v.1, p. 339-352.

o AGREGADOS MIÚDOS

A escolha desses componentes deve ser criteriosa, com ensaios de verificação de

umidade e correção de impurezas. “[...] A seleção do agregado miúdo está condicionada à

sua demanda de água, fator essencial devido à sua influência sobre a resistência [...]”,

segundo MOLIN et al. (1999). Agregados miúdos com partículas arredondadas e lisas

necessitam de menos água na mistura e assim são preferíveis para produção de concreto de

alta resistência (ACI 363, 1991).

Devido a grande quantidade de cimento utilizado e também do uso de microssílica

(materiais de pequenas dimensões) é viável a dosagem com a menor quantidade de areia e

também com um módulo de finura maior evitando, assim, o desvio da água da reação do

cimento. Recomenda-se o módulo de finura para areia na faixa entre 2,7mm e 3,2mm.

Segundo AMARAL FILHO (1988), é possível obter concretos com resistência até

170MPa com areia quartzosa normal, bem graduada e dentro das especificações. Apesar da

importância da escolha do agregado miúdo, a limitação da resistência à compressão do

agregado graúdo é mais atuante.

ÁGUA

Os itens que conferem a garantia da qualidade para água de amassamento no CAD

são semelhantes em relação ao CC. Deve-se ater para a potabilidade, neutrabilidade e para

o controle da composição química.

ADITIVOS

O uso de aditivos na construção civil possibilitou um crescimento acelerado na

tecnologia do concreto, notadamente no concreto de alto desempenho. L. A. BAUER et al.,

definem aditivo como:

Todo produto não indispensável à composição e finalidade do concreto,

que colocado na betoneira imediatamente antes ou durante a mistura do

concreto, em quantidades geralmente pequenas e bem homogeneizadas,

faz aparecer ou reforça certas características.

Existem vários tipos de aditivos. Considerando os três ramos gerais que são os

químicos, os minerais e os orgânicos, busca-se dentro deles, propriedades que melhorem a

trabalhidade do concreto promovendo a sua fluidez, enquanto fresco, e sua resistência,

enquanto endurecido.

ADITIVOS QUÍMICOS

A evolução desse grupo de aditivos é notável. Na década de 60 começaram as

experiências com uso de lignossulfonatos, onde se obteve resistências médias na ordem de

60Mpa, com relação A/C na faixa de 0,40. Na década de 70 usou-se a melanina, mas não

se chegou a melhores resultados. Já na década de 80, com a introdução dos

superfluidificantes, além, é claro, da melhoria das outras variáveis envolvidas no processo,

obteve-se resistência, aos 28 dias, de até 110Mpa, com uma relação A/C de até 0,22.

SERRA (1999), sobre os superfluidificantes, coloca:

É importante considerar que esses aumentos na resistência são obtidos

com superfluidificantes que não apenas mantém a trabalhabilidade do

concreto, mas ainda melhoram-na. De fato, com pequenas quantidades

de superfluidificantes podem ser obtidos “slumps” de 15 ou 20 cm, ou

mesmo misturas quase líquidas. É inegável, portanto, a contribuição

importante dos superfluidificantes para as propriedades reológicas do

concreto. Os superfluidificantes são produtos orgânicos tais como os

condensados de formaldeído e melanina sulfonada ou naftaleno

sulfonado. Esses produtos evitam a floculação dos grãos de cimento,

eliminando portanto a água que fica presa nos flocos.

Os superfluidificantes são constituídos basicamente por polímeros de formaldeído–

naftaleno sulfonado ou por polímeros de formaldeído–melanina sulfonada. A grande

diferença dos superfluidificantes para os plastificantes normais, nos resultados, é que para

os primeiros o nível de redução do consumo de água é de 20% a 30% e para os segundos,

apenas, 5%. Além disso, efeitos retardadores acentuados de hidratação que ocorrem nos

plastificantes normais não são significativos nos superfluidificantes.

O grande desafio dos pesquisadores é em relação ao tempo de ação desse aditivo

que em curto espaço de tempo deixa de exercer seu efeito e o concreto que antes era fluido

e extremamente trabalhável, torna-se seco. Porém, uma boa administração do tempo, com

a sua adição no local da obra, esse agente limitador não chega a atrapalhar o processo.

Segundo MOLIN et al. (1999), esse aditivo age mais efetivamente se for adicionado

alguns minutos após a colocação da água de amassamento.

De acordo com o gráfico a seguir, (COLLEPARDI, 1994) demonstra a dimensão

nos resultados em função do aumento da sua colocação na mistura.

Gráfico 1

a/c = 0,45 consumo de cimento = 350 Kg/m3

dosagem superplastificante = 0,4% de sólidos por peso de cimento

T – Concreto Testemunho (sem superplastificante)

R – Colocação retardada do aditivo (após 1 minuto do início da mistura)

I – Colocação imediata do aditivo (com água de amassamento)

R 2250 I 1150 T 50 0

AB

ATI

MEN

TO (M

M)

Fonte: COLLEPARDI,M. Superplasticizers and air entraining agents: state of the art and future needs. In: V. MOHAN MALHOTRA SYMPOSIUM ON CONCRETE TECHNOLOGY: PAST, PRESENT, AND FUTURE, 1993, Berkeley, California. Papers... Detroit: American Concrete Institute, 1994. p. 399-416. (ACI Special Publication, 144).

ADITIVOS MINERAIS

É de fundamental importância o uso desses tipos de aditivos que podem ser

chamado de materiais cimentícios suplementares. De finura mais acentuada do que a do

cimento, eles melhoram as propriedades reológicas do concreto fresco, reduz a exsudação

e promove uma redução dos espaços vazios gerando, assim, um concreto mais compacto,

menos suscetível às agressões ambientais e mais resistente. Fazem parte desse segmento de

aditivos, as cinzas volantes, as escórias de alto forno e a microssílica (sílica ativa),

importantíssimo material composto por cerca de 90% de SiO2 além de variados óxidos e

carbono.

A microssílica se apresenta na cor cinza (com variada graduação de intensidade) e

tem uma densidade de 400Kg/m3 até 700Kg/m3. Em virtude de uma granulometria que em

média tem 0,5µm, é especialmente eficaz no preenchimento dos vazios, já que o cimento

tem as dimensões em seus grãos que variam de 30µm a 100µm. Além disso, possui

propriedades pozolânicas, pois reage com o hidróxido de cálcio resultante da hidratação do

cimento, evitando problemas de fissuração do concreto, contribuindo assim para a proteção

da estrutura interna do concreto e, conseqüentemente, a sua armadura. De acordo com

pesquisas, até as classes I, II e III do CAD, pode-se usar ou não os materiais cimentícios

suplementares. Para as classes IV e V do CAD, o uso desse material é freqüente.

ADITIVOS ORGÂNICOS

Nessa categoria, têm-se as sílicas ativas da casca de arroz. Desenvolvida no

Laboratório de Materiais Avançados a Base de Cimento da Escola de Engenharia da USP

de São Carlos, esses aditivos são resultantes da queima da casca de arroz e proporcionam

maior resistência e durabilidade ao concreto. Além de uma excelente performance, essa

tecnologia propicia uma redução de danos ambientais, uma vez que toneladas de casca de

arroz seriam rejeitadas e a queima sem aproveitamento pode propiciar danos ambientais e

a saúde da população, em virtude do grande teor de carbono presente. Além disso, existe a

questão do desenvolvimento social em função do incremento econômico para o segmento

dos produtores de arroz.

3.3 DOSAGEM E PRODUÇÃO

Comparando-se a dosagem do CAD como a do CC, notam-se semelhanças, porém

a participação do superfluidificante e da microssílica, assim como da grande quantidade de

cimento, fazem uma grande diferença no resultado. Segue uma proporção, sugerida por

SERRA (1999), para a produção de 1m3 de CAD:

Tabela 3.

400 Kg <

650 Kg <

1000 Kg <

1% <

120 Kg <

7% <

Cimento

Agregado miúdo

Agregado graúdo

Superfluidificantes

Água

Sílica ativa

< 500 Kg

< 750 Kg

< 1100 Kg

< 2% (do peso do cimento)

< 160 Kg

< 15% (do peso do cimento) Fonte: SERRA, Geraldo. Concreto de alto desempenho e a nova arquitetura. Publicação da ABCP. São Paulo, 1999.

Sobre a sua sugestão de dosagem, SERRA (1999) comenta:

Nota-se assim, que a relação a/c fica entre 0,24 e 0,40, podendo,

entretanto, atingir valores ainda menores. Embora a proporção de sílica

ativa no traço do concreto possa atingir a sua eficiência máxima entre

20% e 25% sobre o peso do cimento, considerações econômicas mantêm

essa proporção em torno de 10% na prática.

Embora possa ser produzido na obra é recomendável a sua produção em usinas, em

virtude de um maior controle tecnológico. A colocação do superfluidificante, para uma

garantia da sua eficiência, deve ser no canteiro de obras, em virtude de sua ação ser plena

entre 30min e 60min.

A complexidade da produção do CAD é explicada por AÏTCIN (2000):

[...] fazer concreto de alto desempenho é mais complicado do que

produzir o concreto usual. A razão para isso é que, na medida em que a

resistência a compressão cresce, as propriedades do concreto não são

mais relacionadas apenas com a relação água / aglomerante, o parâmetro

fundamental governando as propriedades do concreto usual em virtude

da porosidade da pasta hidratada do cimento. No concreto usual, tanta

água é colocada na mistura que tanto o grosso da pasta hidratada de

cimento como a zona de transição representam o elo mais fraco na

microestrutura do concreto, onde o colapso mecânico começa a se

desenvolver quando o concreto é submetido à carga de compressão [...]

[...] a maioria das propriedades de resistência do concreto de alto

desempenho estão relacionadas com a hidratação de silicatos, enquanto

na maior parte do tempo, o comportamento reológico está controlado

pela hidratação da fase intersticial na presença de íons de enxofre e de

cálcio [...]

Já que o CAD é um produto em que se busca uma qualidade mais apurada em

relação ao CC, deve-se seguir as regras de produção com bastante rigor:

A mistura deve ser homogeneizada;

Precisão no proporcionamento, sendo feito em massa;

Uso de balanças bem aferidas;

Controle de umidade dos agregados;

Controle de trepidações de forma a evitar uma compactação precoce;

Controle do tempo e das condições de transporte para evitar a segregação;

Fazer o teste do slump na chegada do concreto na obra e antes do lançamento na

fôrma. Em caso de aumento na consistência que inviabilize o manuseio, pode-se

adicionar superfluidificantes para facilitar a operação;

Fazer o adensamento até a superfície do concreto estar com uma umidade uniforme

e desaparecerem todas as bolhas de ar superficiais;

Proceder a cura, de maneira adequada, por pelo menos sete dias para evitar

problemas de retração térmica, autógena (que são maiores no CAD) e hidráulica;

Manter a pasta com temperatura entre 10º C e 25º C.

Sobre o controle de temperatura do CAD, afirma AÏTCIN (2000):

Se a temperatura do concreto logo após a mistura é alta demais, digamos

acima de 25ºC, a hidratação é acelerada e pode ser difícil manter a

mistura numa condição de trabalhabilidade que assegure transporte e

lançamentos adequados, exceto se a composição do traço for

modificada, considerando-se esta alta temperatura inicial. Além disso,

quando a temperatura do concreto é alta demais, pode ser difícil manter

um controle mais preciso sobre o ar incorporado, em traços com essa

característica [...]

Por outro lado, se a mistura está fria demais, digamos abaixo de 10ºC,

deve ser lembrado que os superplastificantes líquidos são menos

eficazes na dispersão das partículas de cimento, pois a sua viscosidade

aumenta drasticamente na medida em que a temperatura diminui. Além

disso, como temperaturas baixas tornam a hidratação mais lenta, a

resistência inicial do concreto de alto desempenho pode não aumentar

com suficiente rapidez, o que pode levar a um atraso oneroso de todo o

processo de produção.

[...] a temperatura ideal de um concreto de alto desempenho fresco

quando é entregue está entre 15ºC e 20ºC, como no caso do concreto

usual.

4. O CAD EM PEÇAS ESTRUTURAIS, COM ÊNFASE EM

PILARES

4.1 APLICAÇÕES GERAIS, SUAS VIABILIDADES E

VANTAGENS

Considerando que o CAD apresenta resistências a compressão acima das usuais, já

tendo sido atingido até 150MPa de fck e que esse material, em virtude de sua baixa

porosidade, apresenta grande durabilidade, nota-se o seu uso nas seguintes aplicações:

Pilares – peças mais submetidas à compressão;

Estruturas de concreto aparente - em função da maior durabilidade;

Pontes e viadutos – pela obtenção de maiores vãos com aumento de vida útil;

Pisos industriais – devido à alta resistência à abrasão e de ataques químicos;

Obras marítimas – em função do ambiente agressivo;

Peças pré-moldadas – pela rapidez de produção;

Recuperação de estruturas – pela grande aderência à superfície de concreto.

O uso do CAD é pouco usual em vigas e raro em lajes. Em lajes, segundo estudos,

não é viável economicamente. A aplicação em vigas, embora não seja comum, nem sendo

um consenso no meio, pode ser vantajosa a depender da situação de tensões de compressão

e cisalhamento.A falta de uso freqüente de CAD em lajes e vigas e um maior uso em

pilares se justificam pelas maiores solicitações de cargas de compressão nas seções dos

pilares.

De acordo com SERRA (1999), bem como a maioria dos pesquisadores é notável

algumas vantagens do CAD. Pode-se considerar como as principais:

Redução da seção dos pilares com possibilidade de aumento da área útil

disponível, principalmente nos andares mais baixos, em virtude do aumento da

resistência obtida. O ganho de área no subsolo pode permitir que as garagens

ofereçam um maior número de vagas;

A questão do aumento da durabilidade é um ponto forte desse concreto. A

carbonatação, que é um dos problemas mais habituais dos construtores,

encontra na grande compactação desse material usado uma dificuldade de se

propagar. A baixa porosidade reduz a absorção da umidade e a formação de

fungos. A proteção das armaduras e, conseqüentemente, o combate à oxidação

das mesmas, ocorrem no CAD em função de sua grande impermeabilidade.

Vale ressaltar, que devido a maior qualidade desse concreto, está sendo

possível a execução de obras de concreto aparente em face da sua maior

durabilidade;

A ótima trabalhabilidade que caracteriza o CAD é uma grande vantagem. Ela

permite o trabalho com fôrmas mais complexas, peças esbeltas e com

armaduras muito densas. O CAD pode apresentar o aspecto de fluidez (sem

perder a coesão que lhe caracteriza);

Em função de altas resistências iniciais, a reutilização de fôrmas é

incrementada;

Na produção de peças de pré-moldadas, facilita a execução de peças esbeltas.

OBS: Teoricamente o CAD é bombeável e a sua facilidade no manuseio favorece o

processo. Porém é fundamental uma análise prática, pois o transporte por grua é mais

rápido do que por bombeamento e a questão do tempo é fundamental (a ação do

superfluidificante dura de 30min a 60min). Nos exemplos estudados a adoção do

transporte vertical foi por grua.

A vantagem ou não do emprego do CAD é relativo ao tipo de estrutura onde será

utilizado, em que tipo de obra e qual método de execução, além do mercado a que se

destina. Ao proceder uma análise econômica sobre os custos desse material, constata-se

que o custo unitário é maior do que o do CC. A maior quantidade de cimento, a adição de

microssílica, superfluidificantes e em alguns casos, outros aditivos, justificam esse

aumento. Em relação ao método de execução são necessários cuidados especiais que

podem acabar gerando um aumento de custo de mão-de-obra especializada em algumas

fases da produção, embora no custo final desse item tenha uma redução em função do

menor volume total de concreto utilizado.

É notável na verificação dos custos do CAD a redução nos itens referentes ao

volume de concreto, taxa de armadura e área de fôrmas:

Volume de concreto: em função da obtenção de um concreto com menor

quantidade de vazios, isto é, com uma menor porosidade, mais compacto e

com o alcance de elevadas resistências mecânicas, com conseqüente redução

da seção de peças estruturais, notadamente os pilares, o volume empregado é

significativamente reduzido. Contudo, é importante salientar que, apesar do

volume do concreto utilizado diminuir, a tendência do custo total desse

material é ser maior com o aumento da quantidade de cimento utilizada e pelo

uso dos aditivos;

Taxa de armadura: com as resistências obtidas será possível reduzir da taxa de

aço utilizada que implica em um ponto forte na redução do custo final em uma

obra com a utilização do CAD;

Fôrmas: com uma redução das seções das peças estruturais vem a redução da

área de fôrma utilizada. O rápido processo de endurecimento também torna

viável o reaproveitamento delas. Esse item também influencia muito a redução

de custos.

Para ilustrar e quantificar essas relações, MOLIN et al. (1999) nos mostram um

estudo comparativo na execução de prédio de 15 andares, cujo cálculo refere-se ao 3º

andar, com área de pavimento tipo de 320m2, com o CAD de 60 MPa e o CC de 21 MPa.

Tabela 4. Consumo de materiais para execução de um pavimento de concreto

Fonte: MOLIN, Denise; VIEIRA, Fernanda; WOLF, Jairo. Concreto de alta resistência. Publicação da ABPC. Rio Grande Sul, 1999.

Tabela 5. Custo comparativo da estrutura de concreto com fck de 21MPa e 60MPa

(valores em dólares)

CONCRETO ARMADURA FÔRMAS TOTAL

fck 21 fck 60 fck 21 fck 60 fck 21 fck 60 fck 21 fck 60

MAT. 468 464 1.591 636 3.871 2.628 5.931 3.728 PILARES

M. O. 507 261 1.163 465 774 525 2.443 1.251

MAT. 528 826 867 866 5.086 4.210 6.481 5.903 VIGAS

M. O. 572 464 633 633 1.016 841 2.221 1.939

MAT. 958 1.782 531 531 7.940 7.940 9.428 10.252 LAJES

M. O. 1.036 1.002 388 388 1.587 1.587 3.011 2.976

MAT. 1.954 3.073 2.989 2.034 16.896 14.777 21.839 19.884 TOTAL

M. O. 2.115 1.727 2.184 1.486 3.377 2.395 7.675 6.166

CONCRETO (m3) ARMADURA (Kg) FÔRMAS (m2)

fck 21 fck 60 % fck 21 fck 60 % fck 21

fck 60 %

PILARES 13,2 6,8 - 49 2.981 1.192 - 60 137 93 - 32

VIGAS 14,9 12,1 - 19 1.623 1.623 - 180 149 - 17

LAJES 27,0 26,1 - 3 994 994 - 281 281 -

TOTAL 55,1 45,0 - 18 5.598 3.809 - 32 598 523 - 12

TOTAL GERAL 4.069 4.800 5.173 3.520 20.273 17.730 29.515 26.050 Fonte: MOLIN, Denise; VIEIRA, Fernanda; WOLF, Jairo. Concreto de alta resistência. Publicação da ABCP. Rio Grande Sul, 1999.

Dados utilizados:

CONCRETOS

fck 21MPa

Traço – 1:2,2 : 4,29 – a/c = 0.62

C = 292 Kg/m3

Areia do Jacuí e brita basáltica

Custo estimado: US$ 36,00/m3

fck 60MPa

Traço – 1:1,58 : 3,42 – a/c + ms = 0,40

Aditivo / cimento = 0,0154

Adição de 10% de microssílica (sobre o peso de cimento)

Areia do Jacuí e brita basáltica

Custo estimado: US$ 68,00/m3

ARMADURAS

Aço CA–50B, disponível no mercado.

FÔRMAS

Convencionais plastificadas.

Eles observam que as teorias utilizadas foram convencionais mantendo-se o

módulo de elasticidade, comprimento de ancoragem, coeficiente de fluência e outros

fatores que a medida em que a resistência aumenta, influenciam positivamente em uma

redução dos custos do CAD. Também frisam que as seções das vigas externas que servem

como vergas foram mantidas constantes e a locação dos pilares não foi alterada, o que

também corroboraria em direção a um favorecimento do uso do CAD.

Pode-se verificar que os resultados mais expressivos em favor do CAD aparecem

nos pilares. Como a linha de ação do concreto é prioritariamente a resistência à

compressão, é natural essa tendência: ocorre uma redução de quase metade do volume de

concreto embora o custo deste material seja aproximadamente o mesmo do CC. Já na mão-

de-obra do CAD, a redução é muito alta em função do menor volume produzido. No item

armadura e fôrma, a redução é decisiva, tanto em material, quanto em mão-de-obra.

Pela tabela a seguir, pode-se ter a dimensão desses resultados:

Tabela 6. Redução do custo dos pilares com o uso do CAD

REDUÇÃO DO CUSTO COM O USO DO CAD

CONCRETO ARMADURA FÔRMAS TOTAL

MATERIAL 0,85% 60,03% 32,11% 37,14%

MÃO-DE-OBRA 48,52% 60,02% 32,17% 48,79%

TOTAL 25,64% 60,02% 32,12% 40,54% Fonte: o autor

Nota-se que a estrutura de grande vantagem na utilização dessa tecnologia é o pilar.

A economia em vigas existe a depender das tensões de compressão e cisalhamento. Em

lajes, a economia não foi atingida, pelo contrário, houve um gasto maior. O seu uso só

compensaria pela questão da durabilidade. Ainda sobre a viabilidade de uso do CAD e

com base nos dados apresentados, MOLIN et al. (1999), comenta:

A redução do consumo de concreto é muito significativa para as peças

submetidas à compressão (pilares), chegando a valores da ordem de

50%, o que viabiliza pilares de menores dimensões, com melhor

aproveitamento das áreas rentáveis ao nível dos primeiros pavimentos.

Além disso, a redução simultânea de consumo de armadura em 60%

permite a escolha do par-bitolas x fck do concreto – com vistas a

manter, sempre que possível, a mesma seção dos pilares ao longo dos

pavimentos, evitando desperdício de materiais e descontinuidades de

mão-de-obra na montagem das fôrmas.

[...]

No caso de se utilizar o CAR (fck 60 MPa) para a execução de toda a

estrutura de concreto percebe-se uma economia de 12% em relação à

mesma estrutura executada com concreto de fck 21 MPa.

Utilizando-se somente em pilares o concreto com maior resistência e nas

demais peças estruturais concreto com 21 MPa, obtém-se na execução

dos pilares, exclusivamente, uma economia de 40%, correspondendo a

uma redução final de custos de aproximadamente 11.5% para toda a

estrutura de concreto.

Quanto maior o número de pavimentos, maiores as vantagens de

utilização de CAR em pilares, não só em relação aos custos como

também em termos de viabilização de seções e comportamento

estrutural.

Com maior utilização de CAR e conseqüentemente aumento de

consumo de aditivos superplastificantes e da microssílica, a tendência é

que diminuam os custos destes materiais e, em função disto, o custo do

concreto, aumentando as diferenças já existentes em relação à

substituição do concreto de fck 21 para fck 60 MPa, principalmente

quando utilizado em peças submetidas a esforços de compressão.

A economia obtida de 11,5% no custo global com o uso do CAD em pilares é

significativa e a análise detalhada dos itens que compõem o custo da estrutura demonstra a

importância na diminuição da taxa de armadura e de área de fôrma. O custo da armadura

teve uma redução de aproximadamente 60% em materiais e em mão-de-obra e em relação

às fôrmas, obteve-se uma redução de, aproximadamente, 32% em materiais e em mão-de-

obra. No caso das vigas houve praticamente o mesmo gasto com a armadura e uma

redução em fôrmas de, aproximadamente, 17% em materiais e em mão-de-obra. Apesar da

demonstração de vantagens, ainda que menores, em vigas, o uso do CAD em estruturas é

mais direcionado para pilares devido a suas vantagens serem mais expressivas em suas

aplicações e disseminadas no meio profissional.

A relação custo-benefício aponta para vantagens não apenas pela redução do custo

global, mas também pela maior durabilidade e pelo aumento da resistência obtida pelo uso

desse material. O subsídio estrutural, permitindo um ganho de espaço, possibilita o

aumento do número de vagas nas garagens e flexibilidade nos projetos arquitetônicos para

inovações no layout dos pavimentos-tipo.

4.2 ESTUDO EXPERIMENTAL DE PILARES COM CAD

Através de análises experimentais feitas por QUEIROGA e GIONGO (2003) e de

ensaios realizados pelos Professores AGOSTINI e FUSCO (1992), chega-se a algumas

conclusões, de caráter estrutural, importantes sobre o uso do CAD em pilares.

O trabalho de QUEIROGA et al. (2003), feito com peças submetidas à compressão

simples, teve a dosagem feita a partir de estudos de MOLIN (1995). A partir de

investigações sobre esse trabalho e a partir de materiais disponíveis na região de São

Carlos, onde foi realizado o experimento, foram feitas duas dosagens. A primeira teve uma

reduzida trabalhabilidade, com um slump de 3 cm; na segunda mistura, houve um

incremento do superplastificante, passando assim para um slump de 8 cm.

A seguir, os dados e os resultados obtidos:

Tabela A: Dosagem utilizada por QUEIROGA E GIONGO (2003) a partir de estudos de MOLIN (1995)

Dosagens utilizadas Dosagem 1 Dosagem 2

RESISTÊNCIA (MPa) 60 60

MATERIAL AGLOMERANTE-Traço 1 1

AREIA-Traço 0,9 0,9

BRITA-Traço 2,8 2,8

FATOR a/c 0,35 0,35

SÍLICA ATIVA (% de relação ao consumo de cimento)

10% 10%

SUPERPLATIFICANTE (% em relação ao material aglomerante)

1,5 2,5

SLUMP (cm) 3 8 Fonte:O autor,a partir de QUEIROGA, Marcos Vinícius M. de; GIONGO, José Samuel. Análise experimental de pilares de concreto de alto desempenho submetidos à compressão simples. Cadernos de Engenharia de Estruturas, São Carlos, n.21, p. 107-130, 2003.

Tabela B: CONSUMO UNITÁRIO DE MATERIAIS (Dosagem 1)

Material Consumo (kg/m3) Cimento 430,0 Sílica ativa 43,0 Areia 435,2 Pedra britada 1324,4 Água 165,5 Superplastificante 7,1 TOTAL 2405,2

CONSUMO UNITÁRIO DE MATERIAIS (Dosagem 2)

Material Consumo (kg/m3) Cimento 430,0 Sílica ativa 43,0 Areia 435,2

Pedra britada 1324,4 Água 165,6 Superplastificante 11,8 TOTAL 2410,0

Fonte: QUEIROGA, Marcos Vinícius M. de; GIONGO, José Samuel. Análise experimental de pilares de concreto de alto desempenho submetidos à compressão simples. Cadernos de Engenharia de Estruturas, São Carlos, n.21, p. 107-130, 2003.

Os pilares utilizados no ensaio foram 6 pilares quadrados de 20cmx20cm e 6

pilares retangulares com 15cmx30cm, com alturas respectivas de 120cm e 90cm, com

armadura de 8 barras de 12,5mm, com utilização de espaçadores de argamassa para

garantir o recobrimento. A armadura transversal foi composta por estribos com diâmetro

de 6,3mm e espaçamento variável, para poder analisar a diferença de comportamento das

peças em função da variação da taxa volumétrica de armadura transversal. Além disso, foi

colocada uma armadura de fretagem nas extremidades dos pilares para proteger os locais

de ruptura prematura por efeito da ponta das barras longitudinais.

Tabela C: Taxa geométrica de armadura transversal (ρw)

Concreto de resistência média de 60MPa aos 15 dias

Dimensões

da seção Pilares b (cm) h (cm)

Estribos Cobrimento (cm) ρw (%) ρsl (%)

P1 20 20 ø6,3c/15 1,75 0,34 2,5 SÉRIE 1

P2 20 20 ø6,3c/15 1,75 0,34 2,5

P3 20 20 ø6,3c/10 1,75 0,51 2,5 SÉRIE 2

P4 20 20 ø6,3c/10 1,75 0,51 2,5

P5 20 20 ø6,3c/5 1,75 1,03 2,5 SÉRIE 3

P6 20 20 ø6,3c/5 1,75 1,03 2,5

P7 15 30 ø6,3c/15 2,00 0,34 2,2 SÉRIE 4

P8 15 30 ø6,3c/15 2,00 0,34 2,2

P9 15 30 ø6,3c/10 2,00 0,51 2,2 SÉRIE 5

P10 15 30 ø6,3c/10 2,00 0,51 2,2

P11 15 30 ø6,3c/5 2,00 1,03 2,2 SÉRIE 6

P12 15 30 ø6,3c/5 2,00 1,03 2,2

Fonte: QUEIROGA, Marcos Vinícius M. de; GIONGO, José Samuel. Análise experimental de pilares de oncreto de alto desempenho submetidos à compressão simples. Cadernos de Engenharia de Estruturas, São Carlos, n.21, p. 107-130, 2003.

OBS: ρw = taxa de armadura transversal

ρsl = taxa de armadura longitudinal

Tabela D: resumo dos resultados dos ensaios

Pilar fc fy Fteo (kN) Fteo,n (kN) Fexp Fexp/Fteo Fexp/Fteo,n

P1 59,6 502 2594,1 1769,3 2278 0,88 1,29 P2 64,4 502 2760,8 1870,3 2292 0,83 1,23 P3 53,4 502 2376,4 1637,5 1835 0,77 1,12 P4 53,4 502 2376,4 1637,5 1864 0,78 1,14

P5 55,9 502 2464,2 1690,6 2158 0,88 1,28 P6 55,9 502 2464,2 1690,6 2312 0,94 1,37 P7 55,9 502 3151,3 2086,1 2373 0,75 1,14 P8 66,9 502 3151,3 2086,1 2496 0,80 1,20 P9 66,9 502 3031,7 2014,6 2446 0,81 1,21 P10 63,9 502 3031,7 2014,6 2440 0,80 1,21 P11 65,5 502 3094,7 2052,3 2288 0,74 1,11 P12 65,5 502 3094,7 2052,3 2497 0,81 1,22

MÉDIA 0,82 1,21

Fonte: QUEIROGA, Marcos Vinícius M. de; GIONGO, José Samuel. Análise experimental de pilares de concreto de alto desempenho submetidos à compressão simples. Cadernos de Engenharia de Estruturas, São Carlos, n.21, p. 107-130, 2003.

OBS: fc = resistência à compressão do concreto fy = tensão de escoamento do aço Fteo = força última obtida para seção plena do concreto Fteo,n = força última obtida para seção do núcleo do concreto Fexp = forças últimas obtidas para o concreto no ensaio

Pode-se observar no ensaio, uma participação isolada do núcleo do concreto

composto pelo eixo de barras da armadura transversal como a seção resistente do pilar.

Observa-se que, considerando-se a seção plena, o valor médio das relações entre as forças

últimas experimentais e as forças últimas teóricas fica em 0,82, demonstrando-se assim

que a seção resistente não é a total. Considerando-se a seção limitada pelo eixo dos

estribos, o valor da relação entre as forças últimas experimentais e as forças últimas

teóricas é igual a 1,21. Resumindo: no estado limite último, a seção resistente é

representada pelo núcleo.

Ao aprofundar a análise sobre a seção que realmente responde pela resistência do

pilar, chega-se ao resultado que sua área é menor do que a área normal limitada pelo

perímetro dos estribos. Também há variação em função da configuração e espaçamento da

armadura transversal.

A partir de ensaio de deformação, percebe-se que a força aumenta até o

rompimento da seção de recobrimento. A partir desse ponto há uma regressão na

resistência, mas que logo é elevada com a continuação do ensaio (a depender da armadura

transversal estar com uma taxa satisfatória e com espaçamento adequado). Quanto menor o

espaçamento, maior a resistência. É recomendável a opção pelo estribo simples com menor

espaçamento ao invés do duplo com maior espaçamento.

Baseado em análises de CUSSON e PAULTRE (1994) sobre o ensaio de

deformação, afirmam QUEIROGA e GIONGO (2003):

(a) pressão de confinamento [é] diretamente proporcional à quantidade

de armadura transversal;

(b) [existe] menor expansão lateral do CAR em relação ao concreto de

baixa resistência, o que traduz em menor eficiência do

confinamento. Os acréscimos de resistência em pilares com eficiente

armadura de confinamento foram maiores em pilares de CRN do

que em pilares de CAR. Ganhos de resistência de 50% e 100% a

mais do que o concreto não confinado foram observados para os

modelos bem confinados moldados com concreto de 100MPa e

50MPa, respectivamente;

(c) ductibilidade do concreto inversamente proporcional ao acréscimo

de resistência. Acréscimos em ductilidade de 10 e 20 vezes foram

observados em modelos bem confinados de CAR de 100MPa e

50MPa, respectivamente;

(d) [é grande] a importância da configuração adotada para a armadura

transversal na determinação da área de concreto efetivamente

confinada, [...].

(e) o menor espaçamento entre estribos garante maior área para a seção

crítica do núcleo efetivamente confinado e reduz o risco de

flambagem localizada das barras da armadura longitudinal. A seção

crítica do núcleo, situada à meia distância entre estribos sucessivos,

tem sua área definida em função do espaçamento adotado [...].

Obs.CRN: Concreto de Resistência Normal

A adoção apenas do miolo da seção como a resistente, traduz-se pelo

“descolamento” durante o ensaio referido. CUSSON e PAULTRE (1993), explicam que

essa perda prematura do cobrimento pode ser em função da baixa permeabilidade do CAD,

que permite que apenas a camada de cobrimento possa secar, ficando o interior, da seção,

úmido. Outra razão, para a prevalecência do núcleo como a seção resistente, seria a

formação de fissuras axiais em torno das barras de armadura longitudinal, em função da

tendência da armadura de impedir a retração do concreto.

O maior benefício do CAD em pilares se dá pela seguinte razão: quando a seção

transversal da peça é totalmente comprimida, todos os seus pontos têm resistência,

aproveitando, assim, toda a área da seção.

A redução de armadura e fôrma é expressiva e é determinante para a viabilidade

econômica do projeto. A redução da armadura é fundamental, pois a sua economia se

transfere para os arranques de pilar que representam cerca de ¼ do peso da armadura de

pilar.

Embora os pilares trabalhem predominantemente a compressão, também podem

estar sujeito a esforços de flexão. O ideal é que se busque uma diminuição desse esforço

para assim aumentar as vantagens do uso do CAD.

Vale salientar que os esforços de flexão que atuam no pilar podem ter naturezas

distintas:

Carregamento com deslocamento da estrutura;

Excentricidades ou desvios não intencionais ocorridos na execução;

Instabilidade elástica com modificação de sua geometria original.

Seguem algumas observações procedentes a respeito da estabilidade das estruturas:

-Em edificações de pavimentos múltiplos, os carregamentos verticais provocam

esforços de flexão mais significativamente nos pilares de borda e de canto, pois não são

travados em todas as direções.

-A questão da estabilidade global deve ser cuidadosamente examinada no CAD em

função da estrutura como um todo se tornar mais leve, embora seja menos suscetível às

oscilações por vento do que as estruturas metálicas.

-Os efeitos da flexão provocados por carregamentos horizontais, como o vento, são

mais “sentidos” por cada pilar isolado quanto mais deslocável for a estrutura, pois além do

seu deslocamento, soma-se o do conjunto. Para amenizar esse problema, colocam-se

elementos de grande rigidez para resistir a esses esforços e, assim, diminuir a

deslocabilidade:.são os contraventamentos e podem ser representados por caixas de

escada, poços de elevadores, pórticos, paredes especiais, etc. Com esse sistema, os pilares

podem ser calculados como pilares isolados, considerando assim, apenas as solicitações

aplicadas a eles. É a chamada estrutura de nó-fixo. Assim, a maioria dos pilares recebe

esforços que, a depender da natureza de carregamento horizontal (vento), ficam

classificados como de compressão axial ou de flexo-compressão com pequena

excentricidade. Portanto, podem ser considerados como comprimidos em toda a sua seção

transversal, fazendo melhor aplicação das vantagens de uso do CAD.Vale ressaltar que a

redução de seções em pilares deve ser analisada de uma forma ampla, verificando a

viabilidade da transferência da área de estabilidade “perdida” para os elementos de

contraventamento.Observa-se, também, que o cálculo tridimensional distribui esforços

proporcionalmente à inércia.

Segundo estudo da ABCP (Associação Brasileira de Cimento Portland), pilares de

seção quadrada em estruturas de nós fixos com comprimento de esbeltez de até 3,20m

apresentavam o seguinte resultado:

Mesmo em cargas relativamente pequenas – ordem de 200KN, os concretos

com fck de 40MPa e 50MPa foram mais econômicos do que o de 20MPa;

A redução de dimensões em relação ao concreto de 20MPa foram significativas

notadamente a partir de 500KN. Deste valor até 6000KN obteve-se, em média,

23%, para o C40 e 30%, para o C50, com tendência para cair ainda mais em

função de maiores valores da força de compressão;

A redução de custo em relação ao C20 também foi elevada, atingindo valores

médios de 30% para o C40 e 37% para o C50, também com tendência de

queda, em função de maiores valores de carga aplicada.

De acordo com estudos em pilares de concreto de alta resistência sujeitos a

compressão simples, com uso de microssílica, apresentados por AGOSTINI e FUSCO

(1992), é necessário fazer uma revisão de cálculos na análise do uso de concreto com

resistências que superam a do CC. Existem vários fatores que influenciam na obtenção da

resistência final das peças estruturais com CAD como a relação água/cimento, uso de

superfluidificantes, a influência da cinza volante e da microssílica, a quantidade de

cimento usada, assim como, as propriedades do concreto já endurecido, como o módulo de

deformação longitudinal, peso específico, a fluência e o efeito da carga de longa duração.

Pelos estudos, pode-se afirmar que:

Para pilares de concreto de alta resistência é necessária uma armadura transversal

de confinamento;

Em ensaios de corpos-de-prova de 100mm x 200m, com resistência à compressão

de 80Mpa, a presença de microssílica na faixa de 15% melhora muito a resistência

a compressão (principalmente aos 28 dias);

A resistência do concreto aumenta com o aumento de consumo por m3 de cimento;

O uso excessivo de superplastificantes é prejudicial à qualidade do concreto, pois

favorece a exsudação em torno dos grãos de agregados graúdos, prejudicando,

assim, a aderência;

O parcelamento da água na execução do concreto influencia na trabalhabilidade da

massa;

A microssílica deve ser misturada ao cimento seco (antes da execução do

concreto);

A cura deve ser envolvida por lona plástica para melhorar a eficiência do processo;

É necessário um levantamento da origem das matérias-primas que comporão o

produto;

É necessário definir a efetiva seção resistente de concreto nos pilares de concreto

de alta resistência, pois suas armaduras definem um núcleo resistente de concreto e

o regime elasto-frágil só poderia ser amenizado com o uso de armadura lateral de

confinamento, que define as seções resistentes de concreto;

Os estribos melhor executados são os mais solicitados;

Estribos individuais e menos espaçados são mais eficientes do que os duplos e mais

espaçados;

Apesar da carga aplicada a toda superfície, sempre existe uma excentricidade

acidental, apesar da sua redução proporcional ao aumento da taxa da armadura

longitudinal.

De acordo com COLLINS et al. (1993), a resistência de pilares com CAD, com

estribos, espirais e recobrimento, expressa-se por:

F = K3 . f1

c . (Ag – Ast) + fy . Ast

10

k3 = 0,6 + --------------

f1c

k3 ≤ 0,85

Onde:

Ag = área de seção transversal do pilar Ast = área de seção transversal das barras de armadura longitudinal Fy = resistência de escoamento do aço F1

c = resistência à compressão do concreto

K3 = coeficiente de redução devido a não participação do recobrimento da seção resistente do concreto

5. CONSIDERAÇÕES SOBRE O USO DO CAD

5.1 O CAD NO BRASIL

O CAD vem obtendo maior participação nas construções das principais cidades do

Brasil. Em Brasília, por exemplo, foi inaugurado o Complexo Predial da Procuradoria

Geral da República, em agosto de 2002. A edificação, executada pela construtora Serving

– Civilson, é formada por seis blocos, com projeto de Oscar Niemeyer e foi utilizado o

concreto aparente, ocupando uma área de 70 000m2. O maior de seus blocos possui 48

metros de altura e foi usado um concreto de 50MPa de fck. Destaca-se nessa construção,

um grande cilindro de concreto, que percorre toda altura do prédio e em sua parte superior

foi colocado uma estrela de oito pontas. As duas estruturas permitiram a eliminação dos

pilares no pavimento térreo: vigas, lajes e pilares, abaixo da cobertura, estão suspensos por

cabos de aço atirantados ao pilar cilíndrico central. Essa solução, criativa, foi facilitada

pela alta resistência do CAD.

Outro exemplo a ser citado é uma cidade que é caracterizada pela excelência no

desenvolvimento urbano: Curitiba. O Complexo Evolutions Towers, da construtora Irmãos

Thá, alcançou a resistência de 60MPa. Ocupando uma área de 46 000m2, o

empreendimento, com uso do CAD, ganhou uma área interna nos pavimentos,

principalmente nas garagens e nos pisos térreos. Em virtude de ter grandes vãos com

poucos pilares, segundo o engenheiro Aurélio Franceschi, sócio da Tesc Consultoria e

Projetos estruturais, empresa responsável pelo projeto estrutural, para obter a altura

prevista de 125m e pilares delgados, o CAD foi a solução, sem comprometer a estrutura

do prédio.

Têm-se vários exemplos de edificações verticais executados com o CAD no Brasil.

Em São Paulo, já em 1962, o prédio do MASP foi construído com um concreto de fck de

45MPa. Também em São Paulo, o Edifício da CNEC foi executado com concreto de

60Mpa e a Torre Norte das nações Unidas, com concreto de 50Mpa. O prédio do Supremo

Tribunal de Justiça em Brasília foi edificado, em 1993, pela construtora OAS, usando fck

de 60MPa em pilares e ainda em trechos de vigas e lajes. Além de exemplos de edificações

têm-se obras de recuperação estrutural como o Banco Federal de Goiânia, em 1993, o

prédio do BNB em Brasília, em 1994, entre outros.

5.2 O CAD EM SALVADOR

Salvador é uma capital que tem feito um razoável uso do CAD nos últimos anos. A

crescente verticalização da cidade em suas construções e o avanço na tecnologia dos

materiais vêm contribuindo para a adoção do CAD como um componente de grande

destaque nas edificações. Também a questão do ambiente agressivo, devido aos agentes

salitrosos na sua atmosfera, atua como fator incentivador na direção da escolha do CAD

para peças estruturais.

Pode-se citar como alguns exemplos de aplicação do CAD, o Condomínio

Empresarial Previnor, o Edifício Banco de Tókio e o Edifício Frederico Fellini, todos com

fck a partir de 60MPa adotado para peças produzidas com CAD. Um exemplo mais

recente é o do Edifício Margarida Costa Pinto. Esta pesquisa contou com a visita à obra do

referido prédio e a consulta ao seu Engenheiro de obra, Marcelo Stumpf, e ao seu

Engenheiro estruturalista, Nivaldo Antônio.

Foi adotado o uso do CAD no Edifício Margarida Costa Pinto, apenas em seus

pilares, até o 12º andar, tendo ao todo, 34 andares. A resistência mecânica à compressão

para essas peças ficou em 60Mpa, sendo adotado 30Mpa para os andares acima. Assim

como em outras edificações, o uso do CAD em pilares não foi necessário a partir dos

andares muito altos, em virtude da diminuição da carga proporcional ao aumento de altura.

Em relação à quantidade de cimento por m3, o Engenheiro Nivaldo Antônio, sugere

pelo menos 400kg e em relação ao recobrimento, adotou-se 2,5cm em todo prédio. O

volume de concreto, por pavimento, foi igual a 45m3. Com relação às dimensões das

estruturas, devido à necessidade de rigidez das solicitações de esforços horizontais, com a

necessidade de manter a estabilidade global, seções mínimas tiveram que ser adotadas.

Alguns procedimentos de logística de obras tiveram de ser criadas em função das

características diferenciadas do CAD. Em virtude do rápido tempo de endurecimento e do

grande calor de hidratação, o transporte por bombeamento não foi adotado, tendo a sido

utilizada a grua, como equipamento para o transporte vertical. O caminhão betoneira, no

transporte do CAD, teve sua capacidade reduzida, sendo ocupado apenas com cerca de

4m3, sendo que no concreto convencional sua capacidade ficou em torno de 8m3: um maior

volume de CAD dificultaria a mistura, já que a adição dos superfluidificantes é feita já no

pátio da obra. O tempo de enrijecimento ficou entre 30 e 60 minutos.

De acordo com o Engenheiro Marcelo Stumpf, a concretagem dos pilares com

CAD e das lajes e vigas com o CC exige uma técnica especial. Como o tempo de

endurecimento do CAD é mais rápido do que o do convencional, foi colocado em volta do

capitel do pilar uma camada com um concreto de 30Mpa para facilitar a montagem da

estrutura.

Analisando os motivos que conduziram à opção pelos pilares com CAD conclui-se

que altas solicitações de cargas verticais fomentaram essa escolha. Assim pilares mais

delgados puderam ser usados, permitindo-se, também, benefícios em relação à taxa de

armadura e a área de fôrma.

A seguir tem-se uma tabela com a análise de dois de seus pilares: o de menor e o de

maior seção, no segmento com CAD e com CC.

P6 P8

CONCRETO-PAVIMENTO CC-20°Pav. CAD-10°Pav. CC-20°Pav. CAD-10°Pav.

SEÇÃO (cm x cm) 30 x 200 30 x 200 30 x 500 30 x 500

ÁREA (cm2) 6.000 6.000 15.000 15.000

AÇO (tipo) CA 5O CA 50 CA 50 CA 50

Φ BARRA (mm) 12,5 12,5 16,0 12,5

n° BARRAS (unid.) 50 30 62 62

ÁREA AÇO (cm2) 61,36 36,82 124,66 76,09

TAXA ARMADURA (%) 1,02 0,61 0,83 0,51 Fonte: o autor, a partir da planta estrutural do Edifício Margarida Costa Pinto

Obs.Taxa de armadura considerada: área de aço por área da seção de pilar

Pode-se observar uma redução na taxa de armadura na ordem de 40% nos referidos

pilares. É válido ressaltar que as solicitações do C.C. referem-se ao 20° pavimento

enquanto que as do CAD referem-se ao 10° pavimento. A análise comparativa em um

mesmo andar acentuaria o resultado em favor do uso do CAD. A redução na taxa de

armadura representa um fator muito representativo na diminuição do custo global.

Em relação à fôrma, caso os pilares fossem confeccionados todos em C.C., teria-se

maiores seções e assim um aumento de sua área. Isso acarretaria, assim como na questão

da armadura,em um aumento do custo total. Com a adoção do CAD, além da questão

econômica, obteve-se ganhos considerais de espaço.

O Engenheiro Nivaldo Antônio afirmou que o mais importante benefício na

utilização do CAD é o ganho de área útil no pavimento tipo, e, principalmente, nas

garagens. A compatibilidade do projeto estrutural ao projeto arquitetônico é de

fundamental importância e no aspecto comercial, com o edifício tendo que atender a

demanda por muitas garagens por unidade e por amplos espaços, uso do CAD é

especialmente vantajoso , destaca o Engenheiro Nivaldo Antônio.

Vale ressaltar que, devido a questões de caráter gerencial da Construtora Santa

Helena, não foi permitido o acesso a informações relativas a valores que possibilitassem

uma maior análise de uma relação comparativa de viabilidade com concreto de menor

resistência. Porém, ficou claro que a preocupação principal não foi com valor gasto com a

opção pelo CAD, mas, sim, do ganho de espaço e a questão da compatilização do projeto

estrutural com o projeto arquitetônico.

Segue mais alguns exemplos da aplicação do CAD em Salvador, com as

características dos materiais utilizados, dados da obra e resultados experimentais do

concreto adotado:

EXEMPLO DO USO DO CAD EM SALVADOR (1)

Tabela I

CARACTERÍSTICAS SUAREZ TRADE CENTER

LOCAL Salvador (Ba)

CONSTRUTORA Suarez

ANDARES 30

CALCULISTA Moacir Leite e Murilo Miranda

PEÇAS ONDE FOI USADO O CAD 12 conjuntos de pilares – capitéis em 11 pavimentos

PRODUÇÃO DE CONCRETO Em central

fck (MPa) 60

VOLUME TOTAL 600 m3

fc28 -média (MPa) - max. (MPa)

>> 75 97

ABATIMENTO (cm) 10 ±2

BOMBEAMENTO não

MARCA Poty (SE)

CIMENTO TIPO CP II-F-32

DOSAGEM 540 Kg/m3

MICROSSÍLICA: MARCA/DOSAGEM Elken densificação pequena / 4 a 12%

SUPERPLASTIFICANTES: MARCA/DOSAGEM

Adiment 1,5 a 3%

CAPEAMENTO DOS CPs enxofre

AGREGADOS: GRAÚDO MIÚDO

Gnaisse Dmax=19mm e areia fina M. F. =1,72

FATOR A/MC .0,29

EXEMPLO DO USO DO CAD EM SALVADOR (2)

Tabela II

CARACTERÍSTICAS CONDOMÍNIO EMPRESARIAL

PREVINOR

EDIFÍCIO BANCO DE TÓKIO

LOCAL Salvador (Ba) Salvador (Ba)

CONSTRUTORA Poliedro C.N.O.

ANDARES 18 (em 2 prédios) 16

CALCULISTA Moacir Leite e Murilo Miranda

Moacir Leite e Murilo Miranda

PEÇAS ONDE FOI USADO O CAD

pilares dos cantos e respectivos capitéis

pilares dos cantos e até o 5º pavimento

PRODUÇÃO DE CONCRETO

na obra na obra

fck (MPa) 60 60

VOLUME - -

fc28 -média (MPa) - max. (MPa)

>> 70 92

>>70 85

ABATIMENTO (cm) 10 ± 2 10 ± 2

BOMBEAMENTO não Não

MARCA Montes Claros (MG) / Aratu (Ba)

Montes Claros (MG) / Aratu (Ba)

CIMENTO TIPO CP II-E-32 CP II-E-32

DOSAGEM 560 Kg/m3 550 Kg/m3

MICROSSÍLICA: MARCA/DOSAGEM

Elken densif. média / 10 a 12%

Elken densif. média / 10 a 12%

SUPERPLASTIFICANTES: MARCA/DOSAGEM

Adiment 3 a 4%

Adiment 3 a 4%

CAPEAMENTO DOS CPs enxofre Enxofre

AGREGADOS: GRAÚDO MIÚDO

gnaisse Dmax = 19mm e areia fina

gnaisse Dmax = 19mm e areia fina

FATOR A/MC 0,32 0,32

Tabelas I e II fonte: ALMEIDA, Ivan Ramalho de.

CONCLUSÃO

Através da realização deste trabalho, pode-se constatar inúmeras vantagens no uso

do CAD, como o aumento da resistência em relação ao CC em que foi possível minimizar

as limitações do concreto neste aspecto. Também foi constatado como uma grande

vantagem o aumento da durabilidade das peças confeccionadas com CAD: o aumento da

compacidade e da conseqüente proteção deste concreto à ação da infiltração da água e

agentes agressivos e a redução da carbonatação em função das características dos insumos

utilizados no concreto. As vantagens do uso dessa nova tecnologia acabam por ramificar-

se: em decorrência da diminuição da largura dos pilares há um ganho de espaço, com uma

vantagem especial para os pisos inferiores, com a possibilidade de um aumento do número

de garagens. A tecnologia do CAD permite um grande avanço para as soluções

arquitetônicas.

O uso do CAD permite a construção de edifícios muito altos pela sua alta

resistência e tem a vantagem em relação à estrutura metálica, pois reduz a oscilação por

vento, porém a questão da estabilidade global deve ser analisada com rigor: buscar seções

mínimas e alocar elementos de grande rigidez pode-se tornar necessário para a segurança

da estrutura com colunas com seções mais esbeltas. Sua aplicação em pilares torna-se

especialmente vantajosa à medida que cresce o número de pavimentos. Quanto maior a

solicitação de compressão, maior o benefício do uso do CAD. Projetar a estrutura visando

diminuir os efeitos de flexão, de modo a fazê-lo trabalhar com compressão axial, é

importante nessa tecnologia.

A importância do confinamento da seção do pilar devido à armadura transversal e

um menor espaçamento dos estribos fica evidenciado nos experimentos. A correção no

cálculo da resistência dos pilares pelo uso de um fator torna-se necessário, pois o miolo da

seção é que vai definir a área efetiva da reação.

Deve-se destacar também a questão econômica: apesar do alto custo unitário do

concreto, o custo final na execução dos pilares torna-se menor em função da redução da

taxa de armadura e da área de forma (aumentando também o seu aproveitamento devido à

padronização das peças). Além disso, em função do menor volume de concreto, o valor da

mão-de-obra pode ser reduzida.

O CAD vem sendo aplicado no Brasil de forma crescente e já se encontram várias

aplicações em edificações altas. Também em obras de recuperação estrutural e em

construções em ambientes agressivos, já foi aplicada a tecnologia do CAD. Em Salvador,

observa-se algumas edificações que fizeram o uso do CAD, notadamente aquelas que

buscaram uma grande verticalização como o exemplo citado do Edifício Margarida Costa

Pinto.

O uso do CAD deve ser decidido com base na necessidade de sua aplicação

comparando a relação custo x benefício. A perspectiva é de um aumento do uso dessa nova

tecnologia, ampliando o universo de aplicações mais freqüentes para além dos edifícios

altos e construções em meio-ambiente agressivo.

Enfim, como toda nova tecnologia, o CAD tende a evoluir, ganhar com uma maior

produção em escala dos insumos e de produtos e propiciar uma melhoria na qualidade das

construções. O CAD veio para ocupar um espaço no setor da construção civil, na direção

da modernização dessa indústria, com objetivos de qualidade de produto e rapidez de

processo. Como outras novas tecnologias, deve-se ampliar as pesquisas com o intuito da

busca permanente do processo de desenvolvimento que deve nortear o conhecimento

científico.

ANEXOS

QUESTIONÁRIO DA ENTREVISTA

Data: Obra:

Empresa: N° de pavimentos:

Nome:

Função:

1. Qual foi o fck adotado para o Concreto Convencional(CC) e para o Concreto de

Alto Desempenho( CAD) nesta obra?

2. Em que estruturas foi utilizado o CAD?

3. Até que pavimento foi utilizado o CAD?

4. Qual o volume de concreto utilizado por pavimento?

5. Quais as seções de pilares utilizadas com o CAD e qual a redução obtida com o seu

uso em relação ao CC?

6. Qual a taxa de armadura usada nos pilares com CAD e qual a redução em relação

ao CC?

7. Qual a área de forma usada nos pilares com CAD e qual redução em relação ao

CC?

8. Foi feito um estudo de viabilidade econômica entre o CAD e o CC? Se positivo,

quais os resultados?

9. Que razões levaram a empresa a adotar o CAD na obra?

10. Comentários adicionais

Trabalhabilidade do CC e do CAD

1

Adição do superfluidificante

2

1 Serra,Geraldo.Concreto de Alto Desempenho e a Nova Arquitetura.CD-Rom da ABCP,IBRACON,ABESC e IBTS.São Paulo,1999

Equipamento para mistura Equipamento para o rompimento

do

Corpo de prova

2 Desempenho a toda prova.Técne construção, São Paulo, ano 10,n°63,p.38-41,jun.2002.

3 Corpo de prova do CAD

3 Simplício,Marco Antônio de Souza.Concreto de Alto Desempenho, Suas Vantagens e Aplicações.Disponível emhttp://www.cesec.ufpr/~wtecnet/cad/t00061.html.Acesso em18/09/2004

4 Tempo de ação do superfluidificante

0

50

100

150

200

0 1 2 3

Dosagem do superfluidificante

Tem

po(s

egun

dos)

Seqüência1 Seqüência2

Obs1: O tempo considerado é o de escoamento do cimento pelo funil de

Marsh com capacidade de 1,2 L e diâmetro de saída de 5mm.

Obs2: A dosagem do superfluidificante está representada como o percentual

deste em relação à massa do cimento.

Obs3: A seqüência 1 refere-se a ação do superfluidificante em 5 min e a

seqüência 2 , em 60 min.

Obs.4: Fator A/C = 0,35 e temperatura = 22°C.

4 Aïtcin,Pierre-Claude.Concreto de Alto Desempenho.Sãp Paulo, 2000.Tradução de Geraldo Serra

Concreto com sílica ativa: nota-se ausência da zona de transição entre o

agregado e a pasta.

5

A figura acima mostra a microestrutura do CC e abaixo a do CAD.

5 Aïtcin,Pierre-Claude.Concreto de alto desempenho.São Paulo, 2000.Tradução de Geraldo Serra.

6

Estrutura com o CC

6 Serra,Geraldo.Concreto de Alto Desempenho e a Nova Arquitetura.CD-Rom da ABCP,IBRACON,ABESC e IBTS.São Paulo,1999

Estrutura com o CAD

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