Considerações sobre fluência de concretos

7/22/2019 Consideraes sobre fluncia de concretos

1/12

Consideraes sobre fluncia de concretos

Por Selmo Chapira Kuperman

O objetivo deste artigo , por uma reviso da bibliografia, indicar osprincipais fatores que afetam a fluncia do concreto e apontar medidasprticas no sentido de reduzir as deformaes em estruturas de edifcios.O advento de novas tcnicas de clculo, a introduo de uma srie demodificaes na produo das edificaes de concreto, a nfase crescentena reduo dos prazos construtivos e o uso j consagrado de diversos tiposde cimentos e aditivos nos concretos produzidos atualmente, se

comparados aos de 40 anos atrs, tm provocado enorme impacto nastcnicas da construo civil. Os resultados tm refletido economias geradasmuitas vezes por estruturas mais esbeltas e prazos construtivos menores.

Os carregamentos atuantes em peas de concreto armado durante aconstruo, devido aos avanos dos processos construtivos, podem chegara ser to significativos quanto as cargas de servio. sabido que asdeformaes sofridas pelas edificaes dependem de uma srie de fatores,entre os quais est a fluncia que, por sua vez, depende muito da retrao

por secagem e que exercem marcante influncia no comportamentoestrutural a longo prazo.

Desde 1905, quando o fenmeno da fluncia do concreto foi referido pelaprimeira vez numa publicao, milhares de pesquisas e ensaios tm sidorealizados sobre o tema estando os trabalhos disposio do meio tcnicomundial. Centenas de estudiosos debruaram-se sobre os assuntos"fluncia", "deformao estrutural", "retrao" e os resultados traduziram-se em equaes, bacos, frmulas, etc. que tm sido utilizados nos diversoscritrios de clculo, normas, procedimentos de clculo e construo de

diversos pases, incluindo o Brasil.

Conceituao da flunciaUm material apresenta fluncia se, sobtenso constante, sua deformao aumentano tempo, como indicado esquematicamentena figura 1.

Inicialmente, h uma relao proporcional

entre tenso e deformao e,adicionalmente, h uma deformao cuja


2/12

presena e magnitude so influenciadas pelo tempo durante o qual a tensoaplicada atua. A relao tenso-deformao uma funo do tempo.

A aplicao de uma tenso constante em uma pea de concreto sobcondies de umidade relativa de 100% leva a um aumento da deformaoao longo do tempo, chamada fluncia bsica. Considera-se que na flunciabsica j est embutida a deformao autgena sofrida pelo concreto. Afluncia adicional que ocorre quando a pea sob carga tambm estsubmetida a secagem chamada fluncia por secagem.

A fluncia total a soma das fluncias bsica e por secagem. O termo"fluncia especfica" aqui definido como a deformao de fluncia porunidade de tenso aplicada e "coeficiente de fluncia" definido como arelao entre a deformao por fluncia e a deformao elstica.

Aps um ano sob carga mantida a deformao do concreto, devido fluncia, pode atingir at trs vezes o valor da deformao observada noinstante de aplicao da carga.


3/12

L'Hermite esquematizou de maneira simples,conforme apresentado na figura 2, afluncia. Mostrou, tambm, que a fluncia significativa at os seis anos de idade e que

continua pelo menos at os 20 anos.

O concreto um material de estruturaextremamente complexa, heterognea eque varia com o tempo. Conforme asinmeras pesquisas efetuadas a porosidadedo material e a gua nele presente sodecisivas na magnitude da fluncia doconcreto.

Inmeras teorias tm sido propostas aolongo dos anos tentando explicar omecanismo da fluncia do concreto, masnenhuma capaz de levar em conta todosos fatores envolvidos e observados. A perdada gua adsorvida ou intracristalina, sobpresso constante, parece ser a causa maisimportante.

Tanto a retrao por secagem quanto afluncia do concreto apresentam um certograu de reversibilidade, conforme mostrado na figura 3.

Efeito dos principais fatoresIdade de carregamentoA fluncia dos concretos carregados a baixas idades maior nas primeirassemanas de carregamento se comparada com concretos carregados aidades maiores. Esse comportamento devido ao maior grau de hidrataodos concretos mais velhos, que apresentam estrutura interna mais

compacta e menos gua disponvel.

Em geral, aps aproximadamente um mssob carregamento, a deformao doconcreto torna-se independente da idade decarregamento. Para carregamento empocas superiores a 28 dias, a influncia daidade muito pequena, como mostra afigura 4, para concretos carregados com a


4/12

mesma relao tenso-resistncia, a cada idade.

Anlise sucinta de uma srie de valores de resultados de ensaios realizadospelo Laboratrio de Furnas mostrou uma pronunciada importncia damudana da idade de carregamento dos dois ou trs dias para os 28 dias,por exemplo, quando ocorre uma reduo sensvel dos valores de fluncia,variando numa faixa de 25% a 80%.

Comprovou-se que a partir dos 28 dias de idade de carregamento osvalores de fluncia no so significativamente alterados quandocomparados aos concretos carregados aos 90, 180 ou 365 dias de idade.

Relao tenso-resistnciaPara misturas iguais de concreto e mesmo

tipo de agregado, a fluncia proporcional tenso aplicada e inversamenteproporcional resistncia do concreto napoca da aplicao da carga.

Com base em inmeros resultadosexperimentais, h evidncia substancial deexistir uma relao linear entre a fluncia ea relao tenso aplicada-resistncia atum valor de 0,40, exceto para concretoscarregados com pouca idade: um a trsdias. O que ainda no est bem definido olimite superior dessa relao. Com respeitoa esse limite, relevante notar que, a partirde relaes tenso-resistncia entre 0,40 e0,60, ocorre intensa microfissurao interna no concreto e ocomportamento na fluncia altera-se significativamente, conforme pode servisto na figura 5.

Geometria da peaDevido resistncia ao transporte da gua do interior do concreto para aatmosfera, a taxa de perda de gua controlada pelo comprimento docaminho percorrido pela gua seja durante a retrao por secagem e/ou afluncia. Para umidade relativa constante, tanto o tamanho quanto a formade pea de concreto determinam a magnitude da retrao por secagem e dafluncia.


5/12

Efeito do tempoFoi constatado que para uma larga faixa dedosagens de concreto, tipos de agregado econdies ambientais e de carregamento,

cerca de 20% a 25% da retrao porsecagem e da fluncia total aos 20 anosacontecem em duas semanas, 50% a 60%em trs meses e 75% a 80% em um ano.

Efeito da umidadePara concretos em ambientes com umidaderelativa de 50% a fluncia pode ser de duasa trs vezes maior do que para concretos a100% de umidade relativa, conforme pode

ser observado na figura 6.

Ensaios efetuados nos laboratrios da Itaipu mostraram aumento de 2,5vezes no coeficiente de fluncia de corpos-de-prova submetidos a ensaio nacmara com 50% de umidade relativa, em relao aos estocados em salaclimatizada e protegidos contra a perda deumidade.

Efeito do cimento

A fonte principal de deformaesrelacionadas umidade no concreto apasta endurecida de cimento. Aspropriedades do cimento que merecemmaior destaque por, teoricamente,afetarem com mais intensidade a flunciaso a finura, a resistncia compresso e acomposio qumica. Entretanto, no se

conseguiuestabelecer

umacorrelaoentrefluncia e composio qumica do cimento.

Quanto maior for a relao gua/cimentomaior ser a fluncia, como mostrado nafigura 7.

Influncia dos agregadosOs agregados exercem uma influncia


6/12

profunda e importante nas propriedades do concreto endurecido. Ascaractersticas de deformabilidade do concreto so afetadas em virtude deuma combinao de efeitos relacionados quantidade de gua requerida, resistncia, mdulo de elasticidade e volume dos agregados e interao

pasta-agregado. A granulometria, dimenso mxima, forma e textura doagregado tambm so fatores que influenciam a retrao por secagem e afluncia. H um consenso, entretanto, que o mdulo de elasticidade doagregado o fator mais importante.

Para a mesma resistncia compresso, concretos com maior teor deagregados apresentam menor deformao ao longo do tempo. Para umadada dosagem, constatam-se valores crescentes de fluncia e retrao paraconcretos contendo agregados com mdulos de elasticidade decrescentes,sendo o calcrio a nica exceo. A importncia do mdulo do agregado no

controle das deformaes do concreto confirmada por estudos quemostram que tanto a retrao por secagem quanto a fluncia do concretoaumentam 2,5 vezes quando um agregado com alto mdulo de elasticidade substitudo por um agregado com baixo mdulo de elasticidade. A figura 8ilustra o fato.

Apenas o conhecimento do tipo de agregadoutilizado pode no ser suficiente para que sesaiba seu efeito na fluncia, como pode ser visto

na figura 9, relativa a concretos produzidos comagregados da frica do Sul. O coeficiente defluncia de concretos similares produzidos com omesmo tipo de agregado, quartzito, por exemplo,pode apresentar variaes de 50%.

Efeito dos aditivosO efeito dos aditivos qumicos controverso,havendo resultados de ensaios mostrando que afluncia pode ser menor, igual ou maior que a

dos respectivos concretos de referncia. Demaneira geral h escassez de informaes sobreo efeito dos diversos tipos de aditivos,principalmente os mais modernos, pois os dadosdisponveis representam uma enorme gama dediferentes ensaios, realizados sob diferentescondies, no permitindo uma generalizao.

Efeito das adies

Os dados existentes sobre o efeito das adiestais como slica ativa, escrias de alto-forno e


7/12

materiais pozolnicos na fluncia de concretos so contraditrios, havendoresultados de ensaios mostrando que a fluncia pode ser menor, igual oumaior que a dos respectivos concretos de referncia.

Na maioria das investigaes sobre o efeito de materiais adicionados aoconcreto, a fluncia quantificada em valores relativos, isto , adeformao do concreto contendo a adio como uma porcentagem dadeformao do concreto sem a mesma. Essa abordagem deixa margens advidas, pois os dois concretos, em outros aspectos, tm diferentespropriedades.

Previso da flunciaA compreenso da fluncia importante para que sejam considerados eavaliados seus efeitos sobre as estruturas. Contudo, os problemas

enfrentados para considerao da fluncia no so fceis, devido ao fato deo concreto ser um material visco-elstico que se altera com o tempo e,tambm, devido necessidade de se considerar seus efeitos sobre ainterao concreto-ao (concreto armado ou protendido).

Houve progressos nos estudos com observaes de estruturas e descriesempricas do comportamento observado, nos estudos dos componentes docimento e do concreto e na formulao de hipteses. Contudo, ainda no hnenhuma formulao terica completa capaz de descrever, com perfeio, a

fluncia.

As discusses a respeito das melhoresequaes prticas que representem afluncia iniciaram-se h muito tempo e estolonge de terminar. Periodicamente, surgemnovas tentativas de obteno de umaequao que mais se aproxime da realidade.Uma dessas tentativas, apresentada nafigura 10, compara valores medidos e os

calculados pelo CEB, pelo ACI 209 e aprpria proposio dos pesquisadores. notvel a grande disperso de valores,principalmente para os concretos queapresentam maiores valores de fluncia.

Milhares de medies de valores de flunciaforam realizadas, tanto em laboratrios

como no campo, ao longo de dezenas de anos. Esses valores deram origem

s diversas hipteses sobre o fenmeno bem como s equaes empricasque tentam traduzir o comportamento de um concreto quando sujeito a


8/12

carregamentos constantes. Muitas dessas medies no seguiram asprticas atualmente adotadas, e muitas normalizadas, de modo que acomparao entre valores obtidos em pases diferentes pode carecer designificado.

Da mesma forma, as equaes utilizadas para caracterizar a fluncia noso perfeitas e sabido que embutem erros. As tabelas 1 e 2 apresentamuma comparao entre trs mtodos de previso, indicando os coeficientesde variao de erros na determinao da fluncia bsica e por secagem.

A tabela 2 indica, tambm, os coeficientes de variao de erros, da flunciabsica de trs formulaes importantes, ao se comparar os resultadosobtidos por diversos pesquisadores, com os calculados.


9/12

Conclui-se que para obras que demandem um conhecimento preciso dafluncia h absoluta necessidade da realizao de ensaios, segundo asmelhores tcnicas disponveis, nos concretos que efetivamente seroutilizados.

Para a maioria das estruturas civis convencionais tais ensaios no tm sidonecessrios, at agora, podendo ser substitudos pelas equaes correntes.

Reduo da flunciaConsideraes geraisDe maneira geral, os principais fatores que causam ou afetam asdeformaes por fluncia do concreto esto relacionados a seguir. Areduo do efeito da fluncia, principalmente do ponto de vista dosmateriais, passa pelo controle desses fatores:

A fluncia ocorre na pasta de cimento e est relacionada com osmovimentos internos da gua adsorvida ou intracristalina

A fluncia um fenmeno elstico com retardamento, cujarecuperao total impedida pela hidratao progressiva do cimento

O processo de secagem tem efeito direto sobre a fluncia A fluncia cresce com o aumento da temperatura A fluncia diminui com o aumento das dimenses da pea Em mdia, 25% da fluncia total ocorre aps duas semanas, 55%

aps trs meses e 75% aps um ano, tendendo a um limite aps umtempo infinito de carregamento


10/12

A fluncia inversamente proporcional resistncia do concreto noinstante de aplicao da carga

A relao tenso-resistncia no instante de aplicao da carga umdos fatores fundamentais na magnitude da fluncia. Em geral,

quando a relao tenso-resistncia atinge valor acima de 0,4surgem microfissuras no concreto que aumentam significativamentea fluncia

A variao da resistncia do concreto durante o tempo de atuao dacarga importante e a fluncia ser tanto menor quanto maior for oaumento relativo de resistncia depois da aplicao da carga

Mantidas as demais caractersticas, o aumento do teor de agregadoreduz a fluncia do concreto. Agregados com maior mdulo deelasticidade tendem a reduzir a fluncia do concreto

No h um consenso sobre os efeitos, gerais, dos aditivos e dasadies, sobre a fluncia

No h razo para se supor que os concretos atuais apresentem maiorfluncia do que os concretos de dcadas atrs. No h, tambm, evidnciade que os cimentos de hoje impliquem maior fluncia dos concretos comeles produzidos, em relao aos cimentos de dcadas passadas.

Entretanto, necessrio apontar para o fato de que muitas vezes as cargasconstrutivas atuantes nas estruturas de concreto podem ser superiores s

de servio. Tais cargas, agindo em concretos jovens podem causar maioresdeformaes e, embora tais carregamentos possam perdurar apenas porcurto intervalo de tempo, podem causar efeitos adversos nas deformaes,devido ao fato da fluncia no ser totalmente reversvel.

Aspectos prticos para reduo da flunciaA reduo do fenmeno da fluncia em estruturas, principalmente nas deconcreto armado de edificaes passa por trs aspectos gerais: projeto,materiais e tcnicas construtivas. A seguir so relacionados alguns dospontos mais importantes no que se refere aos materiais e s tcnicas

construtivas.

MateriaisA utilizao de materiais e dosagens que reduzam a retrao por secagem eaumentem a resistncia e o mdulo de elasticidade do concreto levar auma diminuio da fluncia.

Os materiais que tm um pronunciado efeito nessas propriedades so osagregados, os cimentos, as adies (slica ativa, escria de alto-forno,

material carbontico, etc.) e os aditivos. Tanto podem proporcionardosagens que diminuam a fluncia ou vice-versa, dependendo das


11/12


12/12

se, num primeiro momento, apenas caracterizao da fluncia do materialconcreto, obedecendo aos mtodos de ensaio internacionalmentereconhecidos como adequados. Poucos laboratrios brasileiros tmequipamento para esse tipo de ensaio, que requer o isolamento de fatores

externos que poderiam comprometer os resultados de longo prazo, taiscomo umidade relativa, temperatura, manuteno da carga, etc. No entanto,tais laboratrios teriam condies de execut-los dentro de padres dereconhecida competncia.

b) Instrumentao de edificaes: algumas estruturas de edificaes aserem construdas deveriam ser dotadas de instrumentao embutida, paramedio de deformaes de peas especialmente selecionadas, tais comopilares. Tal instrumentao, de uso corrente em obras de barragens deconcreto, no Brasil, e de barragens, pontes, edifcios, em outros pases,

poderia ser constituda por sensores robustos, tais como os embutidos emobras barrageiras, com previso de durabilidade de cerca de 20 anos. Acablagem seria ligada em terminais instalados em algum ponto da obra e asleituras seriam efetuadas sem interferir nas atividades normais daedificao e sem causar transtornos aos condminos. A instalao dosinstrumentos dar-se-ia apenas em locais em que o tipo de concreto seriaensaiado fluncia e onde os clculos permitissem uma previso razoveldas tenses e deformaes l atuantes.

O autor agradece a colaborao dos engenheiros Marcelo Cardoso Gontijo eLuiz Prado Vieira Junior na reviso da literatura.

Leia Mais

Fabrico e propriedades do beto. A. de Souza Coutinho, 1974.Creep of plain and structural concrete. A. Neville, 1986.Fluncia e retrao por secagem do concreto de elevado desempenho. C. A.Kalintzis, S. C. Kuperman. Revista Concreto 38, Ibracon, mar/abr/mai 2005.Aggregates and the deformation properties of concrete. M. Alexander.

Materials Jornal, ACI, 1996.Creep and shrinkage revisited. N. J. Gardner, J. W. Zhao. Materials Journal,ACI, 1993.Prediction of concrete creep and shrinkage: past, present and future.Nuclear Engineering and Design no 203. Z. Bazant, 2000.Concreto e seus materiais. L. Scandiuzzi, F. R. Andriolo. Editora PINI,1986.Ao p do muro. R. L'Hermite. Traduo e adaptao por L. A. F. Bauer.

Considerações sobre fluência de concretos

Documents

Transcript of Considerações sobre fluência de concretos