Controle de Qualidade Em Concreto Endurecido Ensaios Mecânicos

1

UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA

CURSO DE GRADUAO EM ENGENHARIA CIVIL

CONTROLE DE QUALIDADE EM CONCRETO ENDURECIDO: ENSAIOS

MECNICOS

RENAN PEREIRA DE FREITAS

JUIZ DE FORA

2012

2



MECNICOS

Trabalho Final de Curso apresentado ao Colegiado do

Curso de Engenharia Civil da Universidade Federal de

Juiz de Fora, como requisito parcial para obteno do

ttulo de Engenheiro Civil.

rea de Conhecimento: Tecnologia Da Construo.

Orientadora:

Thas Mayra de Oliveira, D.Sc., Universidade Federal de

Juiz de Fora, Brasil.

Juiz de Fora

Faculdade de Engenharia da UFJF

2012

3


MECNICOS


Trabalho Final de Curso submetido banca examinadora constituda de acordo com o Artigo

9 do Captulo IV das Normas de Trabalho Final de Curso estabelecidas pelo Colegiado do

Curso de Engenharia Civil, como parte dos requisitos necessrios para a obteno do grau de

Engenheiro Civil.

Aprovada em: ____/________/____

Por:

Prof.a Thas Mayra de Oliveira - D.Sc. Orientadora

Universidade Federal de Juiz de Fora

Eng. Prof. Arnaldo Surerus de Oliveira

Fundao Centro Tecnolgico de Juiz de Fora

Prof. Antnio Eduardo Polisseni D. Sc.

Universidade Federal de Juiz de Fora

4

AGRADECIMENTOS

Quero agradecer, em primeiro lugar, a Deus, pela fora e coragem durante toda esta longa

caminhada.

A minha me Neuza e ao meu pai Adilson, que com carinho e apoio, no mediram esforos

para que eu chegasse at esta etapa de minha vida.

Ao meu irmo Glaudston, pela amizade e companheirismo de sempre.

A minha namorada Ana Cludia, pelo carinho, compreenso e companheirismo.

A professora e orientadora Thas, em primeiro lugar a ideia e, principalmente, a orientao

concedida durante todo o processo de elaborao deste trabalho.

Aos amigos e colegas, pelo incentivo e pelo apoio constantes.

Obrigado por tudo!

5

RESUMO

Num momento em que o Brasil mais cresce no setor da construo civil, surge a

necessidade de aperfeioamento da tecnologia do concreto, que hoje fornece concreto pronto

s obras. Devido grande variabilidade de fornecedores e das propriedades dos materiais, o

controle tecnolgico vem sendo cada vez mais solicitado em obras de concreto a fim de

garantir a qualidade final e as especificaes tcnicas exigidas. Este trabalho tem como

objetivo, ressaltar a importncia do controle tecnolgico, assim como fazer um levantamento

dos principais ensaios de controle para concreto endurecido utilizado nas diversas obras de

engenharia, bem como avaliar o grau de importncia, a saber: resistncia compresso,

resistncia trao por compresso diametral, resistncia trao na flexo e mdulo de

elasticidade.

6

SUMRIO

AGRADECIMENTOS 4

RESUMO 5

LISTA DE FIGURAS 9

LISTA DE TABELAS 11

LISTA DE EQUAES 12

LISTA DE ABREVIATURAS 13

1. INTRODUO 14

1.1 Estrutura da pesquisa 15

2. PROPRIEDADES DO CONCRETO ENDURECIDO 16

2.1 Consideraes iniciais 16

2.2 Massa especfica 17

2.3 Resistncia aos esforos mecnicos 17

2.3.1 Resistncia compresso 24

2.3.2 Resistncia trao 26

7

2.3.3 Mdulo de elasticidade 28

2.4 Deformaes 29

2.4.1 Retrao 29

2.4.2 Deformao devido variao da umidade ambiente 31

2.4.3 Deformao devido variao da temperatura ambiente 31

2.4.4 Deformao imediata 31

2.4.5 Deformao lenta ou fluncia 32

2.5 Durabilidade 32

3. CONTROLE TECNOLGICO EM CONCRETO ENDURECIDO 34

3.1 Consideraes iniciais 34

3.2 Principais ensaios de controle tecnolgico em concreto endurecido 34

3.2.1 Ensaio de resistncia compresso 35

3.2.1.1 Metodologia de avaliao da resistncia compresso do concreto 36

3.2.1.2 Aceitao do concreto 38

3.2.2 Ensaio de resistncia trao 42

3.2.2.1 Metodologias de avaliao da resistncia trao do concreto 42

8

3.2.3 Mdulo de elasticidade 44

4. CONCLUSES 50

5. REFERNCIAS 52

___________________________________________________________________________

9

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1 Influncia da relao gua/cimento e idade de cura mida sobre a

resistncia do concreto (MEHTA e MONTEIRO (2008)) 20

FIGURA 2 Influncia da idade e do tipo de cimento sobre a resistncia do concreto

(ASSOCIAO BRASILEIRA DE CIMENTO PORTLAND). 21

FIGURA 3 Influncia da variao da razo altura/dimetro na resistncia do concreto

(MEHTA e MONTEIRO (2008)) 22

FIGURA 4 Relao entre resistncias de carregamento de curto e de longo prazo


FIGURA 5 Curva de Gauss para a resistncia do concreto compresso (CATOIA et

al (2010)) 25

FIGURA 6 Ensaio de trao por compresso diametral, arranjo esquemtico do ensaio

e distribuio de tenso atravs do dimetro carregado de um CP cilndrico comprimido

entre duas placas (AULAS USP) 27

FIGURA 7 Ensaio na flexo, arranjo esquemtico do ensaio (MEHTA e MONTEIRO

(2008)) 28

FIGURA 8 Diagrama do ensaio de trao por compresso diametral, segundo a NBR

7222 (1994), (MAGALHES (2009)) 43

FIGURA 9 Diagrama do ensaio de trao na flexo segundo a NBR 12142 (2010),

(MAGALHES (2009)) 44

FIGURA 10 Diferentes tipos de mdulo de elasticidade e o mtodo que os determina


10

FIGURA 11 Deformaes longitudinais e transversais (CATOIA et al (2010)) 49

11

LISTA DE TABELAS

TABELA 1 Valores para formao de lotes de concreto (NBR12655 (2006)) 38

TABELA 2 Valores de 6 (NBR12655 (2006)) 40

12

LISTA DE EQUAES

EQUAO 1 sff cmck 65,1 25

EQUAO 2 mn

ckest f

m

ffff

1

...2

121 39

EQUAO 3 dcmckest sff 65,1 40

EQUAO 4 16 ffckest 41

13

LISTA DE ABREVIATURAS

ABNT = Associao Brasileira de Normas Tcnicas

NBR = Norma Brasileira

NM = Norma Mercosul

ACI = American Concrete Institute

CP = Corpos de prova

fck = Resistncia caracterstica do concreto compresso

fcm = Resistncia mdia do concreto compresso

fck,est = Resistncia caracterstica estimada do concreto compresso

fctM,k = Resistncia caracterstica mdia trao na flexo

S e sd = Desvio padro

6 = ndice estatstico

14

1. INTRODUO

A certificao de qualidade de produtos e servios na construo civil um

requisito de extrema importncia para as relaes comerciais e esta sendo cada vez

mais exigida nos dias atuais. Esta exigncia tem incentivado o surgimento de

inovaes tecnolgicas tanto dos materiais e tecnologias quanto nos indicadores de

qualidade (PEREIRA (2008)).

O controle tecnolgico do concreto um caso especial, pois se trata de um

material de aplicao rpida sendo aplicado logo aps sua fabricao, o que dificulta

a certificao de qualidade, sendo necessrios ensaios posteriores para que esta

seja garantida.

Os principais ensaios de controle tecnolgico em concreto endurecido so:

ensaios de compresso de corpos de prova cilndricos, determinao da resistncia

trao por compresso diametral de corpos de prova cilndricos, determinao da

resistncia trao na flexo de corpos de prova prismticos e determinao do

mdulo esttico de elasticidade compresso.

A NBR 12655 (2006) especifica o controle de aceitao do concreto, atravs

do ensaio de resistncia compresso, que um ensaio de custo relativamente

baixo e que possibilita a correlao com outras propriedades do concreto.

Apesar do ensaio de resistncia compresso ser o mais importante, em

projetos especiais so indispensveis a realizaes de outros ensaios, como o

ensaio de resistncia trao e mdulo de elasticidade.

Este trabalho tem como objetivo, ressaltar a importncia do controle

tecnolgico, assim como fazer um levantamento dos principais ensaios de controle

para concreto endurecido, e avaliar o grau de importncia dos mesmos.

15

1.1 Estrutura da pesquisa

Este trabalho foi estruturado em quatro captulos, os quais apresentam os

seguintes contedos:

O captulo 1 apresenta a introduo do assunto deste trabalho, com nfase na

relevncia do estudo em questo, bem como os objetivos e estrutura do trabalho

proposto.

O segundo captulo composto pela reviso da literatura a qual trata das

principais propriedades do concreto endurecido.

No captulo 3 so apresentados e analisados os principais ensaios de controle

tecnolgico em concreto endurecido, bem como a importncia de cada um deles.

O captulo 4 apresenta as consideraes finais e sugestes para trabalhos

futuros.

16

2. PROPRIEDADES DO CONCRETO ENDURECIDO

2.1 Consideraes iniciais

O concreto um material de construo resultante da mistura em proporo

adequada de cimento, agregados, gua e, em alguns casos, adies e/ou aditivos.

Suas caractersticas so bem diferentes daquelas apresentadas pelos elementos

que o constituem.

Quando o concreto dosado de acordo com certos princpios bsicos,

apresenta, alm da resistncia, as vantagens de baixo custo, facilidade de

execuo, durabilidade e economia. Para tanto necessrio, inicialmente, conhecer

as caractersticas que o concreto endurecido deve possuir, para depois, a partir dos

materiais disponveis, obter o concreto pretendido, mediante o proporcionamento

correto da mistura e o uso adequado dos processos de fabricao. O concreto

fresco representa uma fase transitria, porm de enorme influncia nas

caractersticas do concreto endurecido (ARAUJO et al (2000)).

O concreto considerado um slido a partir da pega. um material em

constante evoluo e susceptveis alteraes impostas pelo meio ambiente, sendo

elas fsicas, qumicas e mecnicas, e que ocorrem de maneira lenta. A durabilidade

de um concreto pode ser perfeitamente aceitvel quando a estrutura se encontra

devidamente protegida. Um exemplo das propriedades do concreto endurecido a

impermeabilidade sendo uma caracterstica essencial, quando se estudam

estruturas de concretos hidrulicos. J em estruturas de edificaes, no

considerado uma qualidade essencial, sendo de extrema importncia, neste caso, as

caractersticas mecnica e estrutural do concreto (BAUER (2000)).

17

2.2 Massa especfica

A massa especfica do concreto endurecido depende de muitos fatores,

principalmente da natureza dos agregados, da sua granulomtrica e do mtodo de

compactao empregado. Ser tanto maior quanto maior for o peso especfico dos

agregados usados e tanto maior quanto mais quantidade de agregado grado

contiver (ALMEIDA (2002)).

Segundo BAUER (2000) a massa especfica do concreto sofre tambm

influencia menor do meio ambiente em que so mantidos em razo da variao da

proporo de gua contida nos seus poros.

De acordo com a massa especfica o concreto pode ser dividido em trs

categorias: leve, normal e pesado. O concreto de peso normal ou concreto corrente

o mais usado geralmente para peas estruturais e sua massa especfica varia

entre 2300 e 2500 kg/m, usual tomar para concreto simples 2300 kg/m e 2500

kg/m para o concreto armado. Os concretos leves, da ordem de 1800 kg/m, so

produzidos com a utilizao de agregados leves. J o Os concretos pesados so

produzidos a partir de agregados de alta densidade e geralmente pesam mais do

que 3200 Kg/m3.

2.3 Resistncia aos esforos mecnicos

As principais propriedades mecnicas do concreto so: resistncia

compresso, resistncia trao e mdulo de elasticidade. Essas propriedades so

determinadas a partir de ensaios, executados em condies especficas e

geralmente, realizados para controle de qualidade e atendimento s especificaes.

O concreto um material que responde bem s tenses de compresso e em

contrapartida responde mal s tenses de trao sendo que na resistncia

compresso ele resiste aproximadamente dez vezes mais que na resistncia a

trao; na flexo, a resistncia trao (mdulo de ruptura) geralmente duas

vezes maior das resistncias obtidas por trao simples. O concreto resiste mal ao

18

cisalhamento, em funo das tenses de distenso que ento se verificam em

planos inclinados. Os principais fatores que afetam a resistncia mecnica so:

relao gua/cimento; idade; forma e graduao dos agregados; tipo de cimento;

forma e dimenso dos corpos de prova; velocidade de aplicao da carga de ensaio

e durao da carga (PETRUCCI (1987))

Pode-se considerar como sendo as principais variveis que influenciam a

resistncia aos esforos mecnicos:

a) Relao gua /cimento

O fator gua/cimento a relao entre o peso de gua e o peso de cimento

empregado no trao de um cimento.

A resistncia de um concreto depende fundamentalmente do fator

gua/cimento, isto , quanto menor for este fator, maior ser a resistncia do

concreto. Mas, evidentemente, deve-se ter um mnimo de gua necessria para

reagir com todo o cimento e dar trabalhabilidade ao concreto. Conforme se observou

anteriormente, pode-se considerar a resistncia do concreto como sendo funo

principalmente da resistncia da pasta de cimento endurecida, do agregado e da

ligao pasta/agregado (ARAJO et al (2000)).

Quando se trata de resistncia compresso, a resistncia da pasta o

principal fator. Por outro lado, conhecida a influncia da porosidade da pasta sobre

a resistncia do concreto. Como porosidade depende do fator gua/cimento, assim

como do tipo de cimento, pode-se dizer que para um mesmo tipo de cimento a

resistncia da pasta depende unicamente do fator gua/cimento, sendo tambm um

dos principais fatores determinantes da resistncia da ligao pasta/agregado.

Quem primeiro reconheceu essa relao de dependncia foi Abrams, em

trabalho publicado em 1919. Baseando-se em pesquisas de laboratrio, Abrams

demonstrou que a resistncia do concreto dependia das propriedades da pasta

endurecida, a qual, por sua vez, era funo do fator gua/cimento (ARAJO et al

(2000)).

19

Atualmente, ajustes de dados experimentais tem larga aplicao na

tecnologia do concreto, apesar de a influncia das propriedades dos agregados no

haver sido considerada na sua formulao. A Lei de Abrams pode ser utilizada para

avaliar a resistncia compresso do concreto em funo do fator gua/cimento, ou,

o que mais comum no Brasil, para escolher o fator gua/cimento apropriado

obteno da desejada resistncia compresso.

A Figura 1 apresenta um grfico, que mostra a influncia da relao

gua/cimento sobre a resistncia do concreto.

b) Idade

Segundo NEVILLE (1997) a dependncia entre a relao gua/cimento e a

resistncia do concreto varia para cada tipo de cimento para cada idade, bem como,

tambm para as condies de cura. Por outro lado, a dependncia entre a

resistncia e a razo gel/espao mais geral porque a quantidade de gel presente

na pasta de cimento em qualquer tempo uma funo da idade e do tipo de

cimento. Assim, esta ultima leva em conta o fato de que cimentos diferentes exigem

tempos diferentes para produzir iguais quantidades de gel.

Na prtica a resistncia do concreto tradicionalmente caracterizada pelo

valor aos 28 dias, e outras propriedades do concreto usam como referncia a

resistncia a essa idade. No existe um significado cientfico para a escolha da

idade de 28 dias; isso se deve simplesmente ao fato de que a evoluo da

resistncia do concreto lenta e era necessrio se referir resistncia de um

concreto no qual j tivesse processado uma hidratao significativa do cimento.

A Figura 1 apresenta um grfico, que mostra a influncia da idade de cura

sobre a resistncia do concreto.

20

Figura 1 Influncia da relao gua/cimento e idade de cura mida sobre a

resistncia do concreto (MEHTA e MONTEIRO (2008)).

c) Forma e graduao dos agregados

De acordo com ANDOLFATO (2002) os agregados constituem uma elevada

porcentagem do concreto, de modo que suas caractersticas tm importncia nas

propores empregadas e na economia do concreto.

Os agregados devem ser isentos de impurezas e ter uma resistncia sempre

maior que a da pasta. Naturalmente a forma dos gros e a conformao superficial

influenciam muito na trabalhabilidade, aderncia e resistncia do concreto. Os

agregados lisos facilitam a mistura e adensamento e os de superfcie spera

aumentam a resistncia trao.

Tambm a granulometria fator decisivo na resistncia do concreto. A

composio granulomtrica dos agregados determinada em ensaios padronizados

de peneirao. As curvas granulomtricas devem ficar dentro de certos limites,

fixados nas especificaes, de modo que os agregados misturados apresentem um

bom entrosamento, com pequeno volume de espao vazio entre suas partculas.

21

Esse bom entrosamento resulta em economia de pasta de cimento, que o material

mais caro do concreto. (ANDOLFATO (2002)).

d) Tipo de cimento

O cimento obtido aquecendo-se o calcrio e argila at a sinterizao onde

se obtm o clinquer que transformado em p. A qualidade do cimento, composio

qumica e finura so determinantes da maior ou menor resistncia do concreto.

A Figura 2 apresenta um grfico, que mostra cinco tipos de cimento e suas

respectivas resistncias compresso.

Figura 2 Influncia da idade e do tipo de cimento sobre a resistncia do concreto

(ASSOCIAO BRASILEIRA DE CIMENTO PORTLAND).

e) Forma e dimenso dos corpos de prova

O resultado dos ensaios de corpos de prova de concreto dependem de

sua forma como tambm, de suas dimenses. No Brasil o corpo-de-prova padro

cilndrico, de 30 cm de altura e 15 cm de dimetro. Sendo tambm usado o

cilndrico de 10 cm e 20 cm de altura. Na Europa o corpo de prova mais usado

o cubo de 20cm de aresta.

22

Portanto o resultado obtido atravs do corpo-de-prova no exatamente

aquele apresentado pela estrutura ou pelo elemento estrutural feito na obra. Os

resultados so tambm afetados pelo estado da superfcie de contato com os pratos

da mquina de ensaio e com o teor de umidade dos corpos de prova, com uma

diferena da ordem de 5 a 8 % (NARBAL (2010)).

A Figura 3 mostra um grfico onde mostra a influncia da variao da razo

altura/dimetro na resistncia do concreto.

Figura 3 Influncia da variao da razo altura/dimetro na resistncia do concreto

(MEHTA e MONTEIRO (2008)).

f) Velocidade de aplicao da carga de ensaio

Segundo PEREIRA (2008) a estrutura de aplicao da carga, pela mquina

de rompimento, deve ter capacidade compatvel com os ensaios a serem realizados.

Alguns autores como BEZERRA (2007) e MACGREGOR (1997), citam que

com o aumento da velocidade de aplicao do carregamento, os resultados do

ensaio de resistncia compresso de um mesmo concreto tende a aumentar.

23

A taxa de carregamento muita baixa provoca uma reduo de cerca de 75%

na resistncia de corpos de prova de concreto e em taxas mais altas a resistncia

tende a atingir 115% em relao ao ensaio com carregamento padro

(MACGREGOR (1997)).

g) Durao da carga

Cargas de curta durao, como as aplicadas em ensaios destrutivos (que vo

at a ruptura da pea), apresentam resultados maiores que as cargas de longa

durao, como as que geralmente atuam nas edificaes. A Figura 4 mostra o

resultado dos ensaios feitos por Rsch, usando corpos-de-prova prismticos.

Figura 4 Relao entre resistncias de carregamento de curto e de longo prazo


De acordo com a Figura 1, pode se observar que:

- quanto menor a velocidade do carregamento, menor o valor da tenso de

ruptura.

- com a tenso levada at um certo valor em carregamento rpido e mantendo-se

esta tenso constante, a ruptura pode ocorrer depois de um certo tempo, ou seja, a

tenso de ruptura depois de um perodo, 3 (trs) meses por exemplo, menor que a

24

tenso obtida num ensaio com velocidade de deformao constante, correspondente

mesma durao do carregamento.

Se por um lado o resultado reduz pela durao prolongada do carregamento,

por outro h o aumento de resistncia com o passar do tempo, devido ao

endurecimento, independentemente do carregamento.

Outra concluso importante que o efeito Rsch, ou relao entre carga de

curto prazo e longo prazo, no dependem da qualidade do concreto e tambm no

depende da idade do concreto quando da aplicao da carga.

2.3.1 Resistncia compresso

Segundo ANDOLFATO (2002) a resistncia compresso simples a

propriedade mais importante de um concreto, pois alm do concreto trabalhar

predominantemente compresso, ela fornece outros parmetros fsicos que podem

ser relacionados empiricamente resistncia compresso. Determinada atravs

de corpos de prova moldado e preparado segundo NBR 5738 (2008), e ensaiados

de acordo com a NBR 5739 (2007).

Geralmente, no Brasil, usa-se para esse ensaio corpos de prova cilndrico,

com 15 cm de dimetro e 30 cm de altura, e a idade de referencia 28 dias, pois

com o aumento da idade o concreto endurecido vai aumentando a resistncia a

esforos mecnicos e aos 28 dias de idade j adquiriu cerca de 75 a 90% de sua

resistncia total. na resistncia mecnica apresentada pelo concreto endurecido

28 dias aps a sua execuo que se baseia o clculo dos elementos de concreto.

Para a mesma dosagem de concreto verifica-se considervel flutuao dos

resultados da resistncia, os quais seguem aproximadamente a curva de distribuio

normal, Vide Figura 5.

25

Figura 5 Curva de Gauss para a resistncia do concreto compresso

(CATOIA et al (2010)).

Nessas condies, possvel abordar a conceituao da resistncia do

concreto de maneira estatstica. Salienta-se que resistncia compresso

caracterstica do concreto um valor mnimo estatstico acima do qual ficam

situados 95% dos resultados experimentais.

Admitindo-se a curva normal de distribuio, pode-se escrever a relao:

sff cmck 65,1 (1)

onde:

fck = resistncia caracterstica do concreto compresso; fcm = resistncia mdia do concreto compresso; s = desvio padro

O desvio padro corresponde distncia entre a abscissa de fcm e a do ponto

de inflexo da curva (ponto em que ela muda de concavidade).

A NBR 8953 (2011) define as classes de resistncia do concreto em funo

de fck , e os classifica em 3 grupos, sendo os grupos I e II concretos estruturais e um

grupo de concretos no estruturais que seriam os fck 10 MPa e o 15 MPa. Os

concretos do grupo I comeam com o fck 20 MPa e vo at o fck 50 MPa. Os

concretos do Grupo II so considerados de alto desempenho e comeam com fck 55

MPa e atingem at fck 100 Mpa.

26

Nas obras, devido ao pequeno nmero de corpos de prova ensaiados,

calcula-se fck,est, valor estimado da resistncia caracterstica do concreto

compresso.

2.3.2 Resistncia trao

A resistncia trao depende de vrios fatores, principalmente da aderncia

dos gros dos agregados com a argamassa (ALMEIDA (2002)).

Para o estudo da trao existem trs tipos de ensaios: trao direta,

compresso diametral (NBR 7222 (2011)) e trao na flexo (NBR 12142 (2010)).

a) Ensaio de trao direta ou ensaio de trao axial

Segundo MEHTA e MONTEIRO (2008) o ensaio de trao direta ou axial do

concreto raramente so aplicados, principalmente porque os dispositivos de fixao

dos corpos-de-prova introduzem tenses secundarias que no podem ser ignoradas.

Os resultados so muito influenciados pela forma de se proceder trao na

mquina de ensaio.

De acordo com NEVILLE (1997) muito difcil a aplicao de uma fora de

trao pura sem excentricidade. No obstante alguns bons resultados obtidos com

certos tipos de pinas, difcil evitar tenses secundrias como as induzidas pelas

pinas ou por pinos embutidos .

Os corpos de prova podem ter diferentes formatos.

b) Ensaio de trao na compresso diametral

Ensaio de trao na compresso diametral o ensaio mais utilizado, por ser

mais simples de ser executado e utilizar o mesmo corpo de prova cilndrico do

ensaio de compresso. So ensaiados conforme NBR 7222 (2011).

27

Tambm conhecido internacionalmente como Ensaio Brasileiro, pois foi

desenvolvido por Lobo Carneiro, em 1943, Ver Figura 6.

Figura 6 Ensaio de trao por compresso diametral, arranjo esquemtico do

ensaio e distribuio de tenso atravs do dimetro carregado de um CP cilndrico

comprimido entre duas placas (AULAS USP)

Segundo ALMEIDA (2002) experimentalmente observa-se que a resistncia

trao axial cerca de 80% a 85% menor que aquela determinada no ensaio de

compresso diametral.

c) Ensaio de trao na flexo

A resistncia flexo expressa em termos de mdulo de ruptura, que a

resistncia mxima ruptura calculada a partir da frmula de flexo (MEHTA e

MONTEIRO (2008)).

O ensaio feito de acordo com a NBR 12142 (2010) em corpos de prova de

concreto prismticos, de seo quadrada e apoiada em dois cutelos, com a

aplicao de duas cargas iguais e simetricamente dispostas em relao ao meio da

vo, esses corpos de prova so moldados segundo a NBR 5738 (2008). Como a

distncia dos pontos de carga 1/3 do vo, o ensaio qualificado como por

carregamento nos teros, Vide Figura 7.

28

Figura 7 Ensaio na flexo, arranjo esquemtico do ensaio (MEHTA e MONTEIRO

(2008)).

De acordo com ALMEIDA(2002) observa-se experimentalmente, que a

resistncia trao na flexo, determinada da maneira vista, aproximadamente o

dobro da resistncia trao axial. Isto se explica pelo fato de que, na ruptura da

viga de concreto simples, no verdadeira a hiptese de distribuio linear de

tenses (hiptese de Navier).

2.3.3 Mdulo de elasticidade

O mdulo de elasticidade pode ser definido como sendo a relao entre a

tenso aplicada e deformao instantnea dentro de um limite proporcional adotado


O mdulo de elasticidade no concreto dado pela declividade da curva de

tenso-deformao sob um carregamento uniaxial, segundo a NBR 8522 (2008).

Determina-se trs mtodos dos mdulos de deformao longitudinal: o

mdulo tangente, o mdulo secante e o mdulo cordal.

Segundo MEHTA e MONTEIRO (2008) em materiais homogneos, existe

uma relao direta entre densidade e mdulo de elasticidade. Em materiais

heterogneos e multifsicos como o concreto, a frao volumtrica, a densidade e o

mdulo dos principais componentes, alm das caractersticas da zona de transio

29

na interface, determinam o comportamento elstico do compsito. Uma vez que a

densidade inversamente proporcional porosidade do agregado, da matriz pasta

de cimento a da zona de transio na interface so importantes. No concreto, a

relao direta entre a resistncia e mdulo de elasticidade advm do fato de que

ambos so afetados pela porosidade das fases constituintes, porm no no mesmo

grau.

2.4 Deformaes

De acordo com MOREIRA (2004) o concreto apresenta-se como um

esqueleto slido contendo em seu interior, poros capilares tomados em parte por

gua e em parte por ar. Quando os poros esto totalmente secos ou totalmente

saturados, o concreto se comporta como um slido qualquer. No entanto, quando os

poros esto parcialmente cheios dgua em virtude das dimenses muito pequenas

dos poros, aparecem tenses capilares, que atribuem ao concreto, propriedades de

deformaes diferentes daquelas dos corpos slidos.

Considera-se, assim, o concreto um pseudo-slido.

As deformaes do concreto podem ser agrupadas em duas classes:

a) Deformaes prprias ou intrnsecas

- retrao;

- deformao devido variao da umidade ambiente;

- deformao devido variao da temperatura ambiente

b) Deformaes produzidas por cargas externas

- deformao imediata

- deformao lenta ou fluncia

2.4.1 Retrao

De acordo com MONTARDO (2009) mesmo no estado endurecido, o concreto

continua a perder gua para o ambiente. Inicialmente, a gua perdida no est

30

presa estrutura dos produtos hidratados por ligaes fsico-qumicas fortes e,

portanto, sua retirada do concreto no causa retrao significativa. No entanto,

quando a maior parte desta gua livre perdida, prosseguindo a secagem, observa-

se que uma perda adicional de gua passa a resultar em retrao considervel, que

por sua vez causa fissuras e o empenamento das bordas. Esta retrao

denominada de retrao por secagem.

Ainda segundo MONTARDO (2009) sob uma perspectiva ampla, trs so as

caractersticas que combinadas levam o concreto a retrair: geometria da estrutura, o

trao do concreto e as condies climticas, a saber:

Geometria da estrutura: nas peas com elevada relao entre a superfcie

exposta e o volume total da pea, tais como pisos, pavimentos e lajes de

concreto, a perda de gua para o ambiente se d de maneira muito rpida. Ora,

se a retrao do concreto est relacionada perda da gua e se este tipo de

estrutura est mais vulnervel a esta perda intuitivo pensar que lajes, pisos e

pavimentos de concreto naturalmente sofrem mais com a retrao do concreto.

As dimenses das placas (distncias entre juntas) cada dia maiores e a

execuo de placas cada vez mais esbeltas tornam os pisos e pavimentos

extremamente suscetveis aos efeitos da retrao do concreto;

Trao do concreto: diversos fatores relacionados aos materiais que compem o

concreto e suas combinaes podem influenciar a retrao do concreto,

principalmente a retrao por secagem. O tipo, a granulometria e a dimenso

mxima do agregado, a relao gua-cimento, a quantidade de gua de

amassamento e o emprego de adies minerais e aditivos qumicos so variveis

importantes que afetam fortemente a retrao do concreto. A literatura e a prtica

do dia-a-dia apontam que agregados com maior mdulo de deformao

conduzem a um menor grau de retrao. Deve-se empregar a menor quantidade

de gua de amassamento possvel, assim como deve-se evitar agregados com

excesso de material pulverulento e argila. A distribuio granulomtrica contnua

reduz a retrao do concreto quando comparada com uma combinao de

agregados midos e grados inadequada;

Condies climticas: a retrao do concreto est intimamente relacionada

perda de gua para o ambiente. Os principais fatores climticos que sequestram

31

a gua do concreto so a alta temperatura, a baixa umidade relativa do ar e a

velocidade do vento que incide sobre a pea recm concretada. Segundo a

Portland Cement Association (PCA, 1995), uma condio climtica com

temperatura do ar em 25C, umidade relativa do ar de 40%, temperatura do

concreto de 30C e velocidade de vento de 15 km/h suficiente para se atingir

um nvel de evaporao de 1litro/m/hora, capaz de provocar importante grau de

retrao plstica.

2.4.2 Deformao devido variao da umidade ambiente

Segundo MOREIRA (2004) so deformaes que se traduzem em geral, por

inchamento quando aumentada a umidade e por encolhimento quando ela diminui.

Para as variaes usuais de umidade que do aps a retrao as deformaes

correspondentes so geralmente, desprezveis.

2.4.3 Deformao devido variao da temperatura ambiente

A variao da temperatura ambiente no se transmite instantaneamente ao

concreto, mas tem uma ao retardada sobre a variao da temperatura deste,

sendo de amplitude tanto menor quanto mais afastado da superfcie exposta ao

ar estiver o ponto considerado. O coeficiente de dilatao trmica para o concreto

armado, segundo a NBR 6118, considerado igual a 10-5/C, salvo quando

determinado especificamente parta o concreto a ser usado. Em peas

permanentemente envolvidas por terra ou gua e em edifcios que tenham, em

planta, dimenso ou juntas de dilatao no superior a 30,00 m, dispensa-se

considerao da influncia da variao da temperatura (ALMEIDA ( 2002)).

2.4.4 Deformao imediata

A deformao imediata acontece por ocasio do carregamento e ocorre de

acordo com a Teoria da Elasticidade. Corresponde ao comportamento do concreto

como slido verdadeiro, e causada por uma acomodao dos cristais que formam

o material (CATOIA et al (2010))

32

2.4.5 Deformao lenta ou fluncia

Fluncia uma deformao diferida, causada por uma fora aplicada.

Corresponde a um acrscimo de deformao com o tempo, se a carga permanecer.

Ao ser aplicada uma fora no concreto, ocorre deformao imediata, com uma

acomodao dos cristais. Essa acomodao diminui o dimetro dos capilares e

aumenta a presso na gua capilar, favorecendo o fluxo em direo superfcie.

Tanto a diminuio do dimetro dos capilares quanto o acrscimo do fluxo

aumentam a tenso superficial nos capilares, provocando a fluncia. No caso de

muitas estruturas reais, a fluncia e a retrao ocorrem ao mesmo tempo e, do

ponto de vista prtico, conveniente o tratamento conjunto das duas deformaes

(SANTOS et al (2004)).

2.5 Durabilidade

Segundo BAUER (2000) a durabilidade dos elementos construtivos do

concreto simples, armado e protendido, condicionada pelo eventual ataque de

agentes agressivos a que estejam sujeitos durante a sua vida em servio.

De acordo com NEVILLE (1997) a durabilidade inadequada se manifesta por

uma deteriorao que pode ser originada por fatores externos ou por causas

internas no interior do prprio concreto. As diferentes formas de ao podem ser

fsicas, qumicas ou mecnicas. As causas da deteriorao mecnica podem ser

impacto, abraso, eroso ou cavitao. As causas qumicas de deteriorao podem

incluir as reaes lcali-slica e lcali-carbonatao. O ataque qumico externo

ocorre principalmente pela ao de ons agressivos, como cloretos, sulfatos ou

dixido de carbono e muitos lquidos e gases naturais ou industriais. A ao

deteriorante pode ser de diversos tipos bem como direto ou indireta.

As causas fsicas compreendem os efeitos de altas temperaturas ou de

diferenas de coeficiente de dilatao trmica do agregado e da pasta de cimento

hidratado. Uma causa importante de deteriorao a alternncia de congelamento e

degelo do concreto associada a ao dos sais descongelantes (NEVILLE (1997)).

33

A estanqueidade do concreto est relacionada com a durabilidade. Um

concreto impermevel impede o acesso de agentes agressivos

34

3. CONTROLE TECNOLGICO EM CONCRETO ENDURECIDO

3.1 Consideraes iniciais

As caractersticas da indstria da construo civil, aliada as deficincias na

legislao, acomodaes do setor produtivo e a falta de cobrana por parte dos

usurios por produtos melhor e de melhor desempenho, retardam a implantao de

programas de controle de qualidade eficientes na maioria das obras (PEREIRA

(2008)).

Segundo BAUER (2000) o concreto, como qualquer outro produto que

desempenha funo de responsabilidade, precisa ser submetido a controle de

qualidade. Tendo em vista o grande nmero de variveis que influem nas suas

caractersticas, valido afirmar que alm de uma rigorosa seleo dos materiais e

de competente estudo de dosagens, indispensvel, como para os demais produtos

industriais normalizados, o controle da execuo e das caractersticas do produto

final concreto armado.

O concreto possui uma certificao de qualidade diferente, pois se trata de

um material de aplicao rpida sendo aplicado logo aps sua fabricao, o que

dificulta a certificao de qualidade, sendo necessrios ensaios posteriores para que

esta seja garantida (SAAD (2006)).

3.2 Principais ensaios de controle tecnolgico em concreto endurecido

Os principais ensaios de controle para concreto endurecido so: ensaios de

compresso de corpos de prova cilndricos, determinao da resistncia trao por

compresso diametral de corpos de prova cilndricos, determinao da resistncia

trao na flexo de corpos de prova prismticos e determinao do mdulo esttico

de elasticidade compresso.

35

3.2.1 Ensaio de resistncia compresso

O mais comum de todos os ensaios de concreto endurecido o de resistncia

compresso, em parte porque um ensaio fcil e, em parte, porque muitos,

embora no todas, das caractersticas desejveis do concreto so qualitativamente

relacionadas com a resistncia; mas principalmente devido importncia intrnseca

da resistncia compresso do concreto em projetos estruturais. Embora

invariavelmente usado em construes, o ensaio de resistncia compresso tem

algumas desvantagens, mas ficou, como dizem os franceses, parte do bagage

culturel do engenheiro (NEVILLE (1997)).

O controle da resistncia compresso do concreto das estruturas de

edificaes e obras de arte parte integrante da construo, sendo indispensvel a

sua permanente comprovao. Avaliar se o que est sendo produzido corresponde

ao que foi adotado previamente por ocasio do dimensionamento da estrutura, faz

parte da prpria concepo do processo construtivo como um todo (HELENE

(1986)).

Ainda segundo HELENE (1986) a resistncia compresso a propriedade

do concreto adotada por ocasio do dimensionamento da estrutura. Portanto, est

diretamente ligada com a segurana estrutural. A obra deve ser construda com um

concreto de resistncia compresso igual ou superior quele valor adotado no

projeto.

De acordo com NEVILLE (1997) o ensaio de resistncia compresso de

corpos de prova tratados de um modo padronizado que compreende pleno

adensamento e cura por molhagem durante um perodo estabelecido resulta uma

representao da qualidade potencial do concreto. Naturalmente, o concreto na

estrutura pode, na realidade ser inferior, devido, por exemplo, a adensamento

inadequado, segregao ou cura insuficiente. Esses efeitos no so importantes

quando se quer saber se o concreto pode ser desformado, ou quando a obra pode

ter prosseguimento ou, ainda quando a estrutura pode ser posta em servio.

36

No h duvida que a propriedade do concreto que melhor o qualifica a

resistncia compresso.

3.2.1.1 Metodologias de avaliao da resistncia compresso do concreto

A resistncia a propriedade do concreto mais valorizada pelos engenheiros

projetistas e de controle de qualidade (MEHTA e MONTEIRO (1994)).

Como definio, resistncia a capacidade de um dado material de suportar

uma dada tenso sem chegar ruptura. No caso do concreto, a resistncia

compresso caracteriza-se como a capacidade do mesmo absorver tenses que

agem de forma a comprimir a pea.

A resistncia a compresso do concreto medida atravs do rompimento de

testemunhos de concreto denominados corpos de prova (CP). A moldagem dos

corpos de prova executada seguindo as diretrizes da norma NBR 5738 (2008). A

normalizao destes processos de fundamental importncia para a padronizao

dos resultados e para possibilitar a comparao entre resultados obtidos nos mais

diversos locais. Na NBR 5738 (2008) so definidos os principais parmetros a serem

considerados no momento de moldar os corpos de prova, desde a escolha das

dimenses, passando pela preparao das formas, adensamento, cura e

identificao (MAGALHES (2009)).

Ainda visando padronizao dos ensaios em todas as obras, necessrio

providenciar a homogeneizao do processo de cura dos corpos de prova. Este

realizado atravs do uso de cmaras midas ou tanques, conforme estabelecido na

norma NBR 9479 (1994).

Por fim, a resistncia compresso do corpo de prova determinada pelo

ensaio padronizado pela NBR 5739 (2007). Esta norma tem como escopo a

descrio do mtodo de ensaio pelo qual devem ser ensaiados os corpos de prova

cilndricos de concreto moldados segundo a NBR 5738 (2008). Nela esto definidos

os aparelhos para a execuo do ensaio, descritas as tolerncias para as idades dos

rompimentos, o mtodo de clculo da resistncia e as informaes mnimas para a

apresentao dos resultados. tambm a NBR 5739 (2007) que estabelece os tipos

37

de ruptura apresentadas pelos corpos de prova quando sujeitos a compresso, alm

de definir uma avaliao estatstica do desempenho do ensaio.

Para MAGALHES (2009) um fator importante a ser considerado em relao

resistncia compresso do concreto o fato de a mesma no estar diretamente

relacionada com o surgimento de fratura. Diferentemente da maioria dos materiais

estruturais, o concreto apresenta micro fissuras antes mesmo de ser submetido a

tenses. Neste caso, a grande fissurao interna torna o CP incapaz de suportar um

incremento de carga, sendo considerada esta a resistncia compresso da pea.

Os projetos recorrentes de engenharia geralmente especificam a resistncia a

compresso do concreto para a idade de 28 dias. Isto se deve ao fato de grande

parte da resistncia final do concreto ser alcanada nesta idade, embora o

crescimento de resistncia seja observado claramente at os 360 dias (BAUER

(2000)).

Esta idade padronizada e amplamente difundida como a principal para a

aceitao da estrutura. Porm, a ABNT, atravs da norma NBR 5739 (2007)

apresenta outras idades para o rompimento. So elas: 3, 7, 63 e 91 dias; embora

outras idades possam ser consideradas, dependendo das necessidades da obra.

Em geral, rompimentos em idades inferiores aos 28 dias servem para acelerar

retiradas de formas ou escoras, enquanto idades superiores so utilizadas para

estabelecer o crescimento da resistncia do concreto em idades avanadas e

servem como testemunhos para os casos em que a resistncia especificada no

tenha sido atingida aos 28 dias. A amostragem deve ser realizada sempre com a

utilizao de dois corpos de prova para cada idade de rompimento (MAGALHES

(2009)).

Os autores AZEVEDO e DINIZ (2008) relatam que, dada a variabilidade da

resistncia compresso do concreto, a sua descrio estatstica de especial

interesse. Dentro do contexto do projeto semi-probabilstico, o conceito de

resistncia caracterstica, fck - aquela que apresenta uma probabilidade pr-

estabelecida de no ser atingida - largamente utilizado. Para que a resistncia

caracterstica possa ser definida, o tipo de distribuio de probabilidade e

38

parmetros descritivos da resistncia compresso do concreto devem ser

conhecido.

3.2.1.2 Aceitao do concreto

Segundo a NBR12655 (2006) a aceitao do concreto consiste em duas

etapas: aceitao do concreto fresco (provisria) e aceitao definitiva do concreto,

efetuadas atravs dos ensaios de controle de aceitao do concreto.

Na aceitao preliminar so realizados os Ensaios de consistncia, que

feito atravs do abatimento do tronco de cone, conforme a NBR NM 67 (1998) ou

pelo espalhamento na mesa de Graff, conforme a NBR NM 68 (1998).

Na aceitao definitiva so realizados os Ensaios de resistncia

compresso. Os resultados dos ensaios de resistncia, conforme NBR 5739 (2007),

realizados em amostras formadas como descrito a seguir em a) e b), devem ser

utilizados para aceitao ou rejeio dos lotes.

a) Formao de lotes

A amostragem feita dividindo-se a estrutura em lotes que atendam a todos

os limites da Tabela 1. De cada lote deve ser retirada uma amostra, com nmero de

exemplares de acordo com o tipo de controle, (Ver c)).

Tabela 1 Valores para formao de lotes de concreto (NBR 12655 (2006))

Limites superiores Solicitao principal dos elementos da estrutura

Compresso ou

compresso e flexo Flexo simples

Volume de concreto 50 m 100 m

Nmero de andares 1 1

Tempo de concretagem 3 dias de concretagem*

*Este perodo deve estar compreendido no prazo total mximo de sete dias, que

inclui eventuais interrupes para tratamento de juntas.

39

b) Amostragem

As amostras devem ser coletadas aleatoriamente durante a operao de

concretagem, conforme a NBR NM 33 (1998). Cada exemplar constitudo por dois

corpos-de-prova da mesma amassada, conforme a NBR 5738 (2008), para cada

idade de rompimento, moldados no mesmo ato. Toma-se como resistncia do

exemplar o maior dos dois valores obtidos no ensaio do exemplar.

c) Tipos de controle da resistncia do concreto

Ainda segundo a NBR12655 (2006) consideram-se dois tipos de controle de

resistncia: o controle estatstico do concreto por amostragem parcial e o controle do

concreto por amostragem total. Para cada um destes tipos prevista uma forma de

clculo do valor estimado da resistncia caracterstica, fckest, dos lotes de concreto.

c.1) Controle estatstico do concreto por amostragem parcial

Para este tipo de controle, em que so retirados exemplares de algumas

betonadas de concreto, as amostras devem ser de no mnimo seis exemplares para

os concretos do Grupo I (classes at C50, inclusive) e doze exemplares para os

concretos do Grupo II (classes superiores a C50), conforme define a NBR 8953

(2009):

para lotes com nmeros de exemplares 6 n < 20, o valor estimado da

resistncia caracterstica compresso (fckest), na idade especificada, dado por:

mn

ckest f

m

ffff

1

...2

121 (2)

Onde:

m = n/2. Despreza-se o valor mais alto de n, se for mpar;

f1, f2,..., fm = valores das resistncias dos exemplares, em ordem crescente.

40

No se deve tomar para fckest valor menor que 6.f1, adotando-se para 6 os

valores da Tabela 2, em funo da condio de preparo do concreto e do nmero de

exemplares da amostra, admitindo-se interpolao

para lotes com nmero de exemplares n 20:

dcmckest sff 65,1 (3)

onde:

fcm a resistncia mdia dos exemplares do lote, em megapascals;

sd o desvio-padro da amostra de n elementos, calculado com um grau de

liberdade a menos [(n-1) no denominador da frmula], em megapascals.

Tabela 2 Valores de 6 (NBR 12655 (2006))

Condio

de

preparo

Nmero de exemplares (n)

2 3 4 5 6 7 8 10 12 14 16

A 0,82 0,86 0,89 0,91 0,92 0,94 0,95 0,97 0,99 1,00 1,02

B ou C 0,75 0,80 0,84 0,87 0,89 0,91 0,93 0,96 0,98 1,00 1,02

NOTA - Os valores de n entre 2 e 5 so empregados para os casos excepcionais

(ver c.3)).

c.2) Controle do concreto por amostragem total (100%)

Consiste no ensaio de exemplares de cada amassada de concreto e aplica-se

a casos especiais, a critrio do responsvel tcnico pela obra. Neste caso no h

limitao para o nmero de exemplares do lote e o valor estimado da resistncia

caracterstica dado por:

para n 20, fckest = f1;

para n > 20, fckest = fi;

41

onde:

i = 0,05 n. Quando o valor de i for fracionrio, adota-se o nmero inteiro

imediatamente superior.

c.3) Casos excepcionais

Pode-se dividir a estrutura em lotes correspondentes a no mximo 10 m e

amostr-los com nmero de exemplares entre 2 e 5. Nestes casos, denominados

excepcionais, o valor estimado da resistncia caracterstica dado por:

16 ffckest (4)

onde:

6 dado pela tabela 2, para os nmeros de exemplares de 2 a 5.

d) Aceitao ou rejeio dos lotes de concreto

Os lotes de concreto devem ser aceitos, quando o valor estimado da

resistncia caracterstica, calculado conforme c), satisfizer a relao:

Caso essa condio no seja satisfeita, pode-se proceder da seguinte:

Quando a queda resistncia no superou os 10%, basta rever o projeto.

Normalmente, a segurana da estrutura no afetada significativamente.

Quando a queda de resistncia for superior a 10%, necessrio comprovar

in loco atravs dos ensaios para analise de estrutura acabada, qual a

resistncia efetiva do concreto na obra.

Reviso do projeto estrutural com as novas resistncias e avaliao da perda

de segurana.

Reforo com correspondente prova de carga ou manuteno da estrutura

com restries de sobrecarga de uso ou demolio da parte afetada.

42

3.2.2 Ensaio de resistncia trao

Conforme SILVA et al (2001) usualmente assumido no projeto estrutural,

que o comportamento do concreto governado por sua capacidade resistente

compresso, porm isto no significa que este parmetro seja o nico importante.

Em determinadas estruturas, as solicitaes predominantes so de trao na flexo

(pavimentos de rodovias e de aeroportos, lajes e vigas) ou trao pura (tirantes e

reservatrios cilndricos).

Embora o concreto no seja normalmente projetado para resistir trao, o

conhecimento dessa propriedade til para a estimativa da carga qual ocorre

fissurao. A ausncia de fissurao muito importante para se conservar a

continuidade de uma estrutura de concreto e, em muitos casos, para preveno de

corroso da armadura. Ocorre fissurao quando surge tenses diagonais

originadas por tenses de cisalhamento, mas o caso mais frequente de fissurao

devido a retrao contida e a gradientes de temperatura. Uma avaliao da

resistncia trao do concreto pode ajudar a entender o comportamento do

concreto armado mesmo que, em muitos casos, o projeto no leve em conta de

forma explicita a resistncia trao (NEVILLE (1997)).

Ainda segundo NEVILLE (1997) a resistncia trao interessa tambm no

caso de estruturas de concreto simples sujeitas a abalos ssmicos, como barragens.

Outras estruturas como pavimentos rodovirios e aeroporturios, so projetadas

com base na resistncia flexo, que implica em resistncia trao.

3.2.2.1 Metodologias de avaliao da resistncia trao do concreto

Existem basicamente trs mtodos de determinao da resistncia trao

do concreto. O ensaio de trao direta consiste em um mecanismo de fixao que

traciona uma pea padro de concreto, semelhante aos ensaios de trao de ao

destinado a construo. Os ensaios de trao direta do concreto so raramente

utilizados, principalmente porque os dispositivos de fixao do corpo de prova

43

introduzem tenses secundrias difceis de mensurar e que no podem ser

ignoradas (MEHTA e MONTEIRO (2008)).

Conforme MAGALHES (2009) a resistncia trao obtida atravs de

compresso diametral outra forma de medir esta grandeza. Este mtodo consiste

em comprimir um corpo de prova cilndrico de medidas 15 x 30 cm, ao longo de duas

linhas axiais diametralmente opostas. Este ensaio amplamente utilizado, visto que

no necessita de grandes adaptaes na prensa, e por utilizar as mesmas formas de

corpos de prova de ensaios compresso, Figura 8.

Figura 8 Diagrama do ensaio de trao por compresso diametral, segundo a NBR

7222 (1994), (MAGALHES (2009)).

O ensaio de trao por compresso diametral conhecido mundialmente

como o ensaio brasileiro, uma vez que o mesmo foi desenvolvido no Brasil, em

1943, pelo professor Fernando Luiz Lobo Carneiro.

O terceiro mtodo de ensaio da resistncia trao do concreto a chamada

determinao da resistncia trao na flexo. Este mtodo consiste em romper

corpos de prova prismticos moldados de acordo com a norma NBR 5738 (2008). A

norma brasileira NBR 12142 (2010) determina o procedimento de ensaio de trao

na flexo. Este consiste basicamente em aplicar duas cargas linearmente

distribudas nos teros mdios de um prisma, de modo a provocar trao na face

inferior do CP. Esta face ter suas fibras tracionadas at a ruptura do concreto.

Devido forma de aplicao da carga de ruptura do elemento de concreto, o tero

44

central da pea fica sob ao de flexo pura, no havendo efeitos de esforos

cortantes como pode ser observado atravs de diagrama de esforos solicitantes na

Figura 9, (MAGALHES (2009)).

Figura 9 Diagrama do ensaio de trao na flexo segundo a NBR 12142 (2010),

(MAGALHES (2009)).

A resistncia trao do concreto da ordem de 10% da resistncia

compresso. A razo desta grande diferena entre a resistncia trao e

compresso atribuda estrutura heterognea e complexa do concreto (KATAOKA

(2007)).

O conceito de resistncia caracterstica trao do concreto possui a mesma

base do j exposto acerca da resistncia compresso. Sendo assim, a norma

brasileira estabelece o fctM,k como o valor de resistncia trao acima do qual se

espera que estejam 95% de todos os resultados de ensaio. A distribuio de

amostragem segue a mesma distribuio de probabilidade Normal (MAGALHES

(2009)).

3.2.3 Mdulo de elasticidade

As propriedades mecnicas do concreto so a base para que seja

dimensionado uma estrutura de concreto armado. A maioria dos projetos estruturais

so feitos com base na resistncia compresso, sendo esta determinada atravs

de ensaio. Mas para um clculo estrutural que se aproximar de uma maneira mais

45

realista do comportamento do material de grande importncia o conhecimento das

propriedades da deformao do material a ser utilizado, no s a resistncia

compresso tem-se que conhecer com preciso o mdulo de elasticidade.

O conceito de elasticidade geralmente aplicado a materiais que possuam

um comportamento linear, porm isto somente acontece quando da aplicao de

tenses pequenas, a partir de 50% das tenses aplicadas este conceito de

linearidade pode no ser mais verdade. No caso do concreto, o comportamento

deixa de ser linear um pouco antes de 50% da carga ltima, comportamento este

explicado por vrios estudos sobre o processo de micro-fissurao progressiva do

concreto sob cargas. Por isso alguns preferem denominar mdulo de deformao

invs de mdulo de elasticidade. Os materiais constituintes do concreto possuem

mdulo de elasticidade muito diferente do mdulo de elasticidade do concreto, os

agregados grados tm um mdulo variando a partir de 35 GPa e a pasta de

cimento variando partir 16 GPa. A deformao do concreto provavelmente ser um

valor intermedirio entre o mdulo do agregado e do mdulo da pasta.

De acordo com NEVILLE (1997) como muitos outros materiais, o concreto,

elstico dentro de certos limites. Um material considerado perfeitamente elstico

se surgem e desaparecem deformaes imediatamente aps a aplicao ou retirada

de tenses. Essa definio no implica linearidade entre tenses e deformaes:

alguns materiais como o vidro e algumas rochas apresentam comportamento

elstico no linear com relao a tenso-deformao

Segundo MEHTA e MONTEIRO (2008) as caractersticas elsticas de um

material so uma medida de sua rigidez. Apesar do comportamento no-linear do

concreto, necessrio estimar o mdulo de elasticidade (relao entre a tenso

aplicada e a deformao instantnea dentro de um limite proporcional assumido)

para se determinarem as tenses induzidas pelas deformaes associadas aos

efeitos ambientais. Isso tambm necessrio para se calcularem as tenses do

projeto sob carga em elementos simples, alm de momentos e deflexes em

estruturas complexas.

46

A NBR 8522 (2008) especifica um mtodo para determinao do mdulo

esttico de elasticidade compresso do concreto endurecido, em corpos-de-prova

cilndricos que podem ser moldados ou extrados da estrutura. Este o mdulo a ser

determinado em ensaio, conforme estabelece a NBR 6118 (2003).

Conforme MEHTA e MONTEIRO (2008) o mdulo de elasticidade esttico de

um material sob tenso ou compresso dado pela declividade da curva tenso-

deformao para o concreto sob carga uniaxial. Uma vez que a curva para o

concreto no-linear, trs mtodos para calcular o mdulo so utilizados. Isso

originou trs tipos de mdulo de elasticidade, conforme ilustrado na Figura 10.

1. O mdulo tangente dado pela declividade de uma linha traada de forma

tangente curva de tenso-deformao em qualquer ponto da curva.

2. O mdulo secante dado pela declividade de uma linha traada da origem

at um ponto da curva, que corresponde tenso de 40% da carga de

ruptura.

3. O mdulo cordal dado pela inclinao de uma linha traada entre dois

pontos da curva tenso-deformao. Comparado ao mdulo secante, em vez

de partir da origem, a linha traada de um ponto representando a

deformao longitudinal de 50 m/m at o ponto correspondente a 40% da

carga ultima. Recomenda-se deslocar a linha base em 50 micro deformaes

para corrigir a leve concavidade que normalmente se observa no incio da

curva de tenso-deformao.

47

Figura 10 Diferentes tipos de mdulos de elasticidade e o mtodo que os

determina (MEHTA e MONTEIRO (2008)).

Na Figura 10 pode-se observar os trs tipos de determinaes do mdulo de

elasticidade, sendo a declividade do segmento OD o mdulo tangente inicial, a

declividade da reta correspondente tenso SO corresponde ao mdulo secante e a

declividade da reta TT traada tangente a qualquer ponto da curva tenso X

Deformao corresponde ao modulo tangente. Outros tipos de mdulo podem ser

estabelecidos, tais como mdulo dinmico, mdulo sob carga de longa durao,

mdulo sob impacto, etc., em geral todos de pouca utilizao prtica.

De acordo com PETRUCCI (1987) os concretos muito resistentes tm maior

inclinao na origem da curva tenso-deformao. Por outro lado, os concretos

menos resistentes rompem com deformaes maiores, apresentando assim maior

capacidade de acomodao plstica. Os concretos muito resistentes so por

conseguinte relativamente frgeis.

Diversas correlaes entre o mdulo de deformao longitudinal e resistncia

compresso do concreto tm sido encontradas em trabalhos de pesquisa, estando

algumas delas recomendadas nas normas de projeto (ARAJO et al (2000)).

So muitas as variveis que podem interferir no mdulo de elasticidade do

concreto. Dentre elas podemos citar:

48

resistncia compresso do concreto;

idade do concreto;

consistncia do concreto fresco;

volume de pasta por metro cbico de concreto;

teor de umidade dos corpos de prova no momento do ensaio;

dimenso mxima caracterstica do agregado grado;

dimenses dos corpos de prova;

temperatura de ensaio;

natureza da rocha do agregado grado.

Por isso difcil estabelecer uma expresso nica que dependa somente da

resistncia compresso do concreto. As relaes mais usadas so: a relao do

CEB/90, relao do ACI e relao da nova NBR 6118 (2003).

Face a estes desvios, sugere-se uma reviso de enfoque na considerao do

mdulo de elasticidade do concreto. Nos casos onde a deformao objetivo de

maior preocupao, o projeto deve fixar o valor desejado para o mdulo e a obra

deve selecionar materiais e elaborar dosagens levando em conta este parmetro de

projeto, efetuando o controle de seu valor por ensaios durante a fase executiva da

estrutura. Cabe tambm ao projeto adotar valores de mdulo compatveis com os

agregados da regio da obra.

Coeficiente de Poisson

Quando uma carga uniaxial aplicada sobre uma pea de concreto, resulta

uma deformao longitudinal na direo da carga e, simultaneamente, uma

deformao transversal com sinal contrrio, conforme Figura 11. A relao entre as

deformaes transversal e a longitudinal denominado coeficiente de Poisson; o

sinal desse coeficiente no considerado. Normalmente, interessam as

consequncias de uma compresso de modo que a deformao lateral de trao,

mas a situao anloga quando se aplica uma carga da trao (NEVILLE (1997)).

49

Figura 11 Deformaes longitudinais e transversais (CATOIA et al (2010)).

50

4. CONCLUSES

De acordo com o estudo apresentado, pode-se concluir que:

Um rigoroso controle de qualidade deve ser efetuado no concreto a fim de

garantir estrutura as condies de segurana estabelecidas no projeto.

Os fatores que podem afetar a execuo de um bom concreto devem ser bem

controlados durante uma obra para garantir uma estrutura resistente e durvel,

assim como as operaes de ensaio, que representam uma etapa importante e

influente no processo.

A variao ocorrida nos ensaios das propriedades do concreto, sobretudo a

resistncia, faz com que a utilizao de uma grande quantidade de dados

amostrais seja extremamente til para estabelecer parmetros de aceitao das

estruturas.

Uma anlise individual do exemplar ou de um lote faz com que se perca bastante

a viso do todo como processo, fato necessrio para o entendimento e anlise

de critrios de aceitao do mesmo.

As frmulas usadas para se estimar o valor da resistncia caracterstica se do

atravs de critrios estatsticos e probabilsticos sendo assim sempre haver

probabilidade de se aceitar um concreto ruim e rejeitar um concreto bom. Porm,

por critrio estatstico, para se diminuir os erros deve-se aumentar a amostra.

Os mtodos usados para se controlar a qualidade do concreto devem refletir de

forma adequada os resultados prticos estabelecidos em obra.

O ensaio de resistncia compresso do concreto o mais comum e tambm o

mais importante, isso porque, alm da maioria das caractersticas do concreto

poderem ser qualitativamente relacionadas resistncia, esta propriedade tem

51

grande importncia nos projetos estruturais e atravs dela que a NBR 12655

(2006) controla a aceitao do concreto.

A resistncia compresso a propriedade do concreto adotada por ocasio do

dimensionamento da estrutura. Portanto, est diretamente ligada com a

segurana estrutural.

Em algumas estruturas a resistncia trao predominante, e conhec-la

importante para estimativa da carga a qual ocorre fissurao.

Conhecer a resistncia trao do concreto pode ajudar a entender o

comportamento do concreto armado mesmo quando o projeto no leva em conta

de forma explicita a resistncia trao.

Para um clculo estrutural onde se deseja aproximar de uma maneira mais real

do comportamento do material de grande importncia o conhecimento das

propriedades da deformao, ou seja, o mdulo de elasticidade.

Sugere - se:

A implementao de um programa de controle de qualidade efetivo onde devem

ser considerados os seguintes fatores: organizao do laboratrio;

procedimentos de referncia; coleta, transporte, manuseio e armazenamento de

itens; apresentao de resultados; anlise de desempenho (auditorias).

Adequar os mtodos de controle tecnolgico do concreto s caractersticas da

indstria da construo civil, assim como reparar as deficincias na legislao.

52

5. REFERNCIAS

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Controle de Qualidade Em Concreto Endurecido Ensaios Mecânicos

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