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RICARDO ANDRÉ FIOROTTI PEIXOTO DESENVOLVIMENTO DE PLACAS DE CONCRETO LEVE DE ARGILA EXPANDIDA APLICADAS A COBERTURAS DE INSTALAÇÕES PARA PRODUÇÃO ANIMAL Tese apresentada à Universidade Federal de Viçosa, como parte das exigências do Programa de Pós- Graduação em Engenharia Agrícola, para obtenção do título de “Doctor Scientiae”. VIÇOSA MINAS GERAIS - BRASIL 2004
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  • RICARDO ANDR FIOROTTI PEIXOTO

    DESENVOLVIMENTO DE PLACAS DE CONCRETO LEVE DE ARGILA EXPANDIDA APLICADAS A COBERTURAS DE INSTALAES PARA PRODUO ANIMAL

    Tese apresentada Universidade Federal de Viosa, como parte das exigncias do Programa de Ps-Graduao em Engenharia Agrcola, para obteno do ttulo de Doctor Scientiae.

    VIOSA MINAS GERAIS - BRASIL

    2004

  • Ficha catalogrfica preparada pela Seo de Catalogao e Classificao da Biblioteca Central da UFV

    T Peixoto, Ricardo Andr Fiorotti, 1973- P379d Desenvolvimento de placas de concreto leve de argila 2004 expandida aplicadas a coberturas de instalaes para produo animal / Ricardo Andr Fiorotti Peixoto. Viosa : UFV, 2004. xiv, 157f. : il. ; 29cm. Inclui apndice. Orientador: Ilda de Ftima Ferreira Tinoco. Tese (doutorado) - Universidade Federal de Viosa. Referncias bibliogrficas: f. 100-107. 1. Construes rurais - Aquecimento e ventilao. 2. Materiais de construo. 3. Resduos como material de construo. I. Universidade Federal de Viosa. II.Ttulo. CDD 22.ed. 636.0831

  • RICARDO ANDR FIOROTTI PEIXOTO

    DESENVOLVIMENTO DE PLACAS DE CONCRETO LEVE DE ARGILA EXPANDIDA APLICADAS A COBERTURAS DE INSTALAES PARA PRODUO ANIMAL

    Tese apresentada Universidade Federal de Viosa, como parte das exigncias do Programa de Ps-Graduao em Engenharia Agrcola, para obteno do ttulo de Doctor Scientiae.

    APROVADA: 14 de dezembro de 2004. _____________________________ _________________________________ Prof. Fernando da Costa Bata Prof Jadir Nogueira da Silva (Conselheiro) (Conselheiro) ______________________________ _________________________________ Prof. Jos Roberto Oliveira Pesquisador Srgio Maurcio Donzeles CEFET - ES EPAMIG

    _______________________________ Profa Ilda de Ftima Ferreira Tinco

    (Orientadora)

  • ii

    A meus filhos Bernardo e Clara, pela renncia dos

    dias e das noites ausentes, minha fiel escudeira,

    Sandra, pelo apoio incondicional, a meus pais pelo

    exemplo de luta humildade e perseverana.

  • iii

    AGRADECIMENTOS

    A Deus por me permitir sonhar e realizar estes sonhos.

    Universidade Federal de Viosa e ao Departamento de Engenharia Agrcola, pela

    oportunidade de realizao do Curso.

    Coordenadoria de Aperfeioamento de Pessoal de Nvel Superior (CAPES),

    Coordenao do Programa de Ps-Graduao em Engenharia Agrcola - UFV.

    Ao Departamento de Engenharia Civil, Laboratrio de Engenharia Civil representado na

    figura do Prof. Lauro Gontijo pela boa vontade e disponibilizao de suas instalaes e pessoal

    tcnico.

    professora Ilda Tinco, em primeiro lugar, por acreditar que seramos capazes de

    produzir um trabalho como o realizado, pela orientao, pela amizade, pela rigidez necessria,

    compreenso e pelos ensinamentos recebidos durante nosso estreito convvio. Por sua

    integridade, carter e simplicidade, qualidades estas que serviram-me de exemplo para a difuso

    de sua filosofia e oportunidade para meu aprimoramento intelectual e moral.

    Ao professor Fernando Bata, pela pacincia e disponibilidade a meus insistentes

    pedidos e interrupes em sua agenda. Pela constante ateno, confiana, ensinamentos,

    conselhos e lies.

    Ao Professor Jadir Nogueira Silva, pela ateno, disponibilidade e cooperao na

  • iv

    conduo deste trabalho e de outros realizados.

    Ao Professor Srgio Zolnier, Prof. Rolf Jentzsch, Prof. Antnio Tibiri, Prof. Evandro,

    Prof. Antnio Matos pelos ensinamentos e colaborao para a conduo deste trabalho.

    Ao Eng. Lauro Franklin pela parceria sempre presente e impretervel e disponibilizao

    para a conduo deste e de trabalhos futuros.

    Ao amigo Paulo Emlio pelo auxlio na conduo das empreitadas de campo.

    Ao Eng. Rui, pelo acompanhamento e auxlio nas providncias emergenciais.

    Aos amigos Ricardo Brauer e Marcelo Cordeiro.

    Aos funcionrios Galinari, Edna, Juversino pelo apoio.

    A todos aqueles que, de alguma forma, contriburam para a concretizao deste

    trabalho.

  • v

    UMA EPGRAFE

    A altura dos meus objetivos no me apavorar, embora possa tropear freqentemente

    antes de alcan-los. Se tropear levantar-me-ei e minhas quedas no me preocuparo, pois

    todos os homens devem tropear muitas vezes para alcanar a glria. Apenas o verme livre da

    preocupao de tropeos. Eu no sou um verme. Que outros construam uma caverna com seus

    barros. Eu construirei um castelo com o meu.

    Subirei a montanha do hoje com o extremo de minha capacidade, amanh subirei mais

    alto do que hoje e, no dia seguinte mais alto que na vspera. Superar os feitos dos outros

    importante... superar meus prprios feitos tudo.

    E assim como o vento quente conduz o trigo natureza, o mesmo vento levar minha

    voz aos que me daro ouvido e minhas palavras anunciaro meus objetivos. Uma vez

    pronunciadas no ousarei record-las para que no percam a expresso. Serei meu prprio

    profeta, e, embora todos possam rir de minhas alocues eles ouviro meus planos, conhecero

    meus sonhos; e assim no haver sada para mim at que minhas palavras se tornem feitos

    realizados.

    Hoje centuplicarei meu valor.

    No cometerei o terrvel crime de aspirar pouco demais.

    Executarei o trabalho que o fracasso no executar.

    Sempre deixarei o meu desgnio exceder a minha compreenso.

    Jamais me contentarei com o meu desempenho profissional.

    Sempre elevarei meus objetivos to logo os atinja.

    Sempre me esforarei para fazer a prxima hora melhor do que a hora presente.

    Sempre anunciarei meus objetivos ao mundo.

    Contudo, jamais proclamarei minhas realizaes.

    Deixarei, ao contrrio, que o mundo se aproxime de mim com louvores e que eu possa

    ter a sabedoria de receb-los com humildade.

    (OG MANDINO, 1977:62)

  • vi

    BIOGRAFIA

    RICARDO ANDR FIOROTTI PEIXOTO, filho de Wilson Soares Peixoto e Geralga

    Fiorotti Peixoto, natural de Coronel Fabriciano, nasceu em 4 de janeiro de 1973.

    Em 1996 graduou-se em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Juiz de Fora,

    Juiz de Fora, Minas Gerais.

    Em 1998 foi selecionado para o corpo docente da Universidade Federal de Juiz de

    Fora, lotado na Faculdade de Engenharia, Departamento de Transportes.

    Em 1999 obteve o ttulo de Magister Scientiae em Engeharia Civil pelo Departamento

    de Engenharia Civil, Universidade Federal de Viosa, Viosa, Minas Gerais.

    Em 2000 ingressou como aluno do curso de ps-graduao em Engenharia Agrcola

    da Universidade Federal de Viosa, para doutoramento na rea de Construes Rurais e

    Ambincia.

    Em 2004 foi selecionado para o corpo docente do Centro Universitrio do Leste de

    Minas Gerais UnilesteMG, lotado no Centro de Cincias Exatas, Departamento de Engenharia

    de Materiais.

  • vii

    CONTEDO

    Pgina RESUMO x ABSTRACT xii 1 INTRODUO 1 2. REVISO DE LITERATURA 4 2.1. Ambiente de produo animal 4 2.2. Instalaes para produo animal 4 2.3. O animal 5 2.4. Parmetros ambientais de projeto de uma instalao para produo animal 6 2.5. ndices de conforto 7 2.5.1. Temperatura absoluta do ar (Tbs) 7 2.5.2. Temperatura de globo negro (Tgn) 8 2.5.3. ndice de temperatura de globo negro e umidade (ITGU) 8 2.5.4 Carga trmica de radiao (CTR) 9 2.6. Teoria da similitude 10 2.7. Concreto leve 11 2.7.1 Agregados e proporcionamento dos concretos leves para estruturas 14 2.7.1.1 Agregados porosos 14 2.7.1.2 Composio granulomtrica e fabricao de concretos leves 16 2.7.2 Fluxo de esforos no concreto leve 17 2.7.3 Classes de concreto leve 18 2.7.4 Principais diferenas entre as propriedades do concreto leve e do concreto

    normal 19

    2.7.4.1 Resistncia trao 19 2.7.4.2 Resistncia a carregamento em rea parcial 21 2.7.4.3 Resistncia aderncia 21 2.7.4.4 Expanso, retrao e deformao lenta 22 2.7.5 Comportamento trmico do concreto leve 23 2.7.6 Proteo de armaduras contra a corroso 24 2.8 Aditivos 25 2.9 Elementos de cobertura 26 2.9.1. Telhas de cimento amianto 27 2.9.2. Telhas de barro 27 2.9.3. Telhas de concreto leve de argila expandida 27 2.9.4 Placas de concreto armado 28 2.9.4.1 Classificao das placas 28 2.9.4.2 Prescries normativas NBR6118/82 28 2.9.4.2.1 Critrio da esbeltez 29 2.9.4.2.2 Critrio da deformao (limitao flecha mxima) 29 2.9.4.2.2.1 Clculo de deformaes em placas carregadas pelo Processo das Grelhas 30 2.9.4.3 Moldagem e cura 34 2.10 Instalaes para produo animal 34 3. MATERIAL E MTODOS 36 3.1. Determinao das propriedades fsicas dos materiais e metodologias 36

  • viii

    3.2 Moldagem das telhas de concreto leve 38 3.2.1 Permeabilidade 41 3.3 Execuo das telhas em concreto leve e avaliao do comportamento

    trmico e funcional 42

    3.4 Coleta dos dados para a condio de vero e inverno 49 3.5 Modelos experimentais 51 3.6 Instrumentao 55 3.7 Elementos de cobertura 58 3.8 Delineamento estatistico 59 4. RESULTADOS E DISCUSSO 60 4.1. Concreto leve de argila expandida 61 4.1.2. Permeabilidade 65 4.1.3. Desempenho trmico 65 4.2. Modelos experimentais 66 4.2.1. Anlise de Varincia 67 4.2.2. Teste de Mdias - Umidade Relativa (UR) - Vero 68 4.2.3. Teste de Mdias - Temperatura de Bulbo Seco (Tbs) - Vero 72 4.2.4. Teste de Mdias - Temperatura de Globo Negro (Tgn) - Vero 75 4.2.5. Teste de Mdias - ndice de Temperatura de Globo Negro e Umidade

    (ITGU) - Vero 78

    4.2.6 Teste de Mdias Carga trmica de radiao (CTR) - Vero 81 4.2.7 Teste de Mdias - Umidade Relativa (UR) - Inverno 84 4.2.8 Teste de Mdias - Temperatura de Bulbo Seco (Tbs) - Inverno 86 4.2.9 Teste de Mdias - Temperatura de Globo Negro (Tgn) - Inverno 89 4.3 Anlise de viabilidade econmica. 91 4.3.1 Telhas fibrocimento 91 4.3.2 Telhas cermicas 91 4.3.3 Telhas concreto leve argila expandida 91 4.3.3.1 Composio de custo 91 4.3.4 Fabricao em escala industrial 92 5. CONCLUSES 95 6. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS 100 APNDICE 1.

    Ensaios de compresso e massa especfica seca mida 108

    APNDICE 2.

    Mdias horrias, Umidade Relativa (UR), Temperatura de Bulbo Seco (Tbs), Temperatura de Globo Negro (Tgn), Velocidade do Ar (Var) para os tratamentos Externo, Concreto Leve (LWC), Fibrocimento (Fcim) e Cermica (Cer) dos dados coletados para condio de VERO.

    1121

    APNDICE 3

    Mdias horrias, Temperatura de Bulbo mido (Tbu), ndice Temperatura Globo Negro e Umidade (ITGU), Carga Trmica de Radiao (CTR) dos dados coletados para condio de VERO.

    132

    APNDICE 4

    Mdias horrias, Umidade Relativa (UR), Temperatura de Bulbo Seco (Tbs), Temperatura de Globo Negro (Tgn), Velocidade do Ar (Var), ndice Temperatura Globo Negro e Umidade (ITGUcor) para os tratamentos Concreto Leve (LWC), Fibrocimento (Fcim) e Cermica (Cer) dos dados coletados para condio de INVERNO.

    143

  • ix

    APNDICE 5

    Desempenho dos tratamentos para um dia tpico de projeto. Desempenho dos tratamentos para o perodo de observaes experimentais quanto aos ndices Tgn e ITGU, no horrio crtico de projeto. Mdias horrias Umidade Relativa (UR), Temperatura de Bulbo Seco (Tbs), Temperatura de Globo Negro (Tgn), Velocidade do Ar (Var), ndice Trmico Temperatura e Umidade (ITGU) e Carga Trmica de Radiao (CTR). Condies de VERO.

    149

    APNDICE 6

    Desempenho dos tratamentos para um dia tpico de projeto. Desempenho dos tratamentos para o perodo de observaes experimentais quanto aos ndices Tgn e ITGU, no horrio crtico de projeto. Mdias horrias Umidade Relativa (UR), Temperatura de Bulbo Seco (Tbs), Temperatura de Globo Negro (Tgn), ndice Trmico de Temperatura e Umidade (ITGU). Condies de INVERNO

    154

  • x

    RESUMO

    PEIXOTO, Ricardo Andr Fiorotti, D.S., Universidade Federal de Viosa, Dezembro de 2004.

    Desenvolvimento de placas de concreto leve de argila expandida aplicadas a

    coberturas de instalaes para produo animal. Orientadora: Ilda de Ftima Ferreira

    Tinco. Conselheiros: Fernando da Costa Baeta, Jadir Nogueira da Silva, Paulo Roberto

    Cecon, Srgio Zolnier.

    A atividade produo animal no Brasil, tem ocupado um espao, a cada dia, de maior

    relevncia em nosso panorama econmico, elevando nossos escores no ranking das

    exportaes, estreitando relaes comerciais, que viabilizam novos negcios em outros ramos

    da economia e das relaes internacionais. Um dos exemplos tem sido a avicultura brasileira,

    que somente no mercado de matrizes de corte, a evoluo foi de 65,7% entre 1993 e 2003,

    (AVICULTURA INDUSTRIAL, 2004), e outro a suinocultura, que apresentou, no ano de 2003,

    crescimento de 12,4% (SUINOCULTURA INDUSTRIAL, 2004). Ao desenvolvimento da atividade

    industrial de produo animal, soma-se um aumento crescente dos custos com energia, quer

    seja eltrica, trmica ou fssil. Na busca para o atendimento da atual conjuntura, onde

    somatizam-se fatores relativos a desempenho produtivo e eficincia enrgica, aliados a aspectos

    sanitrios e de qualidade cada vez mais restritivos, desenvolvem-se novos projetos e iniciativas

    que visem a otimizao do processo como um todo, tornando a atividade produtiva agroindustrial

    competitiva e vivel aos padres nacionais e internacionais. Tendo conhecimento que

    considervel parcela da quantidade de calor detectado no interior de uma instalao de

    produo animal proveniente dos elementos de cobertura, props-se com este trabalho, a

    alternativa do emprego do material concreto leve de argila expandida, dosado e executado de

    maneira a viabilizar a moldagem de telhas com geometria apropriada, capaz de atender s

    demandas de conforto e tcnicas para essas instalaes. Este trabalho de pesquisa foi realizado

    no municpio de Viosa - Minas Gerais, na rea experimental do setor de Construes Rurais e

    Ambincia do Departamento de Engenharia Agrcola- DEA, e no Laboratrio de Engenharia Civil

  • xi

    LEC, Universidade Federal de Viosa. Os modelos utilizados foram executados em escala

    1:12, JENTSCH (2002), locados de forma que sua linha de cumeeira estivesse sob a direo

    leste-oeste, dotados de trs tipos de coberturas diferentes: telhas em concreto leve de argila

    expanbdida (LWC), telhas em fibrocimento (Fcim) e telhas cermicas (Cer). Para a determinao

    dos parmetros trmicos empregados, foram coletados em perodos determinados, a partir de

    um sistema digital de coleta de dados (datalogges), informaes a cada 10min, que constituram

    as mdias horrias para anlise de desempenho proposta. Almejando a melhoria de

    desempenho das instalaes para produo animal, do ponto de vista do conforto trmico, em

    condies de vero e inverno, props-se com este trabalho uam metodologia executiva de

    fabricao e montagem de telhas em concreto leve de argila expandida com o objetivo de

    demonstrar que coberturas executadas em placas de concreto leve de argila expandida, podem

    representar soluo tcnica, vivel do ponto de vista econmico e de conforto trmico ambiente.

  • xii

    ABSTRACT

    PEIXOTO, Ricardo Andr Fiorotti, D.S., Universidade Federal de Viosa, December 2004.

    Development of shapes in light weight concrete applied to covering facilities for animal

    production. Adviser: Ilda de Ftima Ferreira Tinco. Committee Members: Fernando da

    Costa Baeta, Jadir Nogueira da Silva, Paulo Roberto Cecon, Srgio Zolnier.

    Animal production has steadily gained importance in Brazils economy, raising

    exportation, strengthening commercial relations, and making new businesses possible in other

    branches of the economy and the international relations. Some of the examples of this are the

    Brazilian poultry keeping, which has grown 65,7% between 1993 and 2003 only in the market of

    laying hens, (AVICULTURA INDUSTRIAL, 2004), and the pig keeping, that has grown 12,4% in

    2003 (SUINOCULTURA INDUSTRIAL, 2004). The development of the industrial activity of animal

    production has as an immediate consequence the increase of the costs with energy (electric,

    thermal or fossil). In order to fulfill the current demands, which involve productive performance

    and energetic efficiency as well as the increasingly more restrictive sanitary and quality, new

    projects and initiatives have been developed aiming at the enhancing of the process as a whole,

    making the agro-industrial activity more competitive nationally and internationally . A great deal of

    the heat detected in the interior of an animal production facility comes from its covering elements.

    Thus, this work proposes the alternative of the use of the light expanded clay concrete, dosed

    and executed so that it is possible to mold the roof tiles with appropriate geometry, able to

    conform to the comfort and technique demands for these constructions. This research was

    carried out in the city of Viosa - Minas Gerais, in the experimental area of the Farm

    Constructions and Environment of the Department of Agricultural Engineering (DEA), and in the

    Laboratory of Civil Engineering - LEC, Federal University of Viosa. The models used in this

    research were made in scale 1:12, JENTSCH (2002), located so that their ridges were on the

    east-west direction. Their roofs were made of three different materials: roofing tiles of light

  • xiii

    concrete with expanded clay (LWC), roofing tiles of asbestos-cement (Fcim) and ceramic roofing

    tiles (Cer). In order to determine the thermal parameters to be used, data were collected in pre-

    fixed periods of 10 minutes each, using a digital system of collecting data (dataloggers). This

    information was used to create a the hourly means for the analysis of the performance of the roof

    tiles. This work proposes a methodology for the production and assembly of roof tiles in light

    concrete with expanded clay aiming the improvement of the performance of the animal production

    facilities concerning thermal comfort factors for summer and winter situations. It also intends to

    demonstrate that roofs made using expanded clay can represent a technical and feasible

    solution, in both economic and comfort point of view.

  • 1

    1. INTRODUO

    Entre os principais determinantes do sucesso de um empreendimento para produo

    animal esto aqueles relacionados ao ambiente a que estaro submetidos os indivduos

    alojados, quais sejam aves, sunos, ovinos, caprinos ou bovinos. Em regies de climas tropicais

    e subtropicais, os altos valores de temperatura e umidade relativa do ar constituem fatores

    limitantes ao pleno desenvolvimento da produo e reproduo animal.

    O fato que a maioria dos animais domsticos so homeotermos, ou seja, necessitam

    manter a temperatura interna do corpo em nveis relativamente constantes, mesmo que isso

    represente relevantes compensaes fisiolgicas. Assim, quando a temperatura ambiente

    assume valores diferentes da zona de termoneutralidade prpria de cada espcie (a qual pode

    variar conforme idade, sexo, peso, adaptabilidade, dentre outros fatores), imediatamente entram

    em funcionamento processos fisiolgicos que acionam o mecanismo termorregulador deste

    animal em funo dos nveis de estresse por frio ou calor. Estes processos so acompanhados

    de prejuzos no desempenho produtivo e reprodutivo do animal, sendo que o consumo

    energtico consideravelmente maior quando o animal est submetido a condies de estresse

    causadas pelo frio, TINOCO (1996).

    Segundo SILVA et al (1990), nos perodos de inverno, o incremento das temperaturas e

    sua manuteno no interior das instalaes favorecem o desenvolvimento produtivo dos animais.

    Porm, se a temperatura do ar assume valores abaixo da zona termoneutra, o animal passa a

    consumir sua energia na manuteno da homeotermia, em detrimento da produo. A mesma

    queda produtiva verifica-se nos perodos quentes, com o incremento das temperaturas no interior

    das instalaes.

    Ainda em relao ao conforto trmico no interior de uma instalao, de acordo com

    MORAES (1998), para condies brasileiras, o sombreamento atravs de coberturas reduz entre

    20 e 40% da carga trmica de radiao no interior de instalaes para animais. BOND et al

    (1961), mediram a radiao trmica recebida de vrias partes da instalao, que envolviam um

    animal sombra, e concluram que 28% da carga trmica radiante provinha do cu; 21% do

    material de cobertura; 18% da rea no sombreada e 33% da rea sombreada. Essas

    afirmaes mostram que a quantidade de carga trmica de radiao, que atinge o animal, devido

    ao material de cobertura e sua sombra, chega a ser mais de 50% da radiao trmica total.

    Assim, a principal proteo contra a insolao direta, objetivando amenizar a situao de

  • 2

    desconforto trmico ambiental, pode ser conseguida com a utilizao de coberturas adequadas,

    RIVERO (1986).

    Dessa forma, o material de cobertura constitui um dos principais elementos no conforto

    trmico ambiental. As coberturas convencionalmente utilizadas no Brasil so as compostas por

    telhas cermicas, de cimento amianto e metlicas as quais, associadas a outros elementos,

    podem ser mais ou menos eficientes quando analisadas do ponto de vista trmico. A maioria

    dessas associaes, contudo, ainda deixam a desejar do ponto de vista operacional e de custos,

    uma vez que exigem tecnologias nem sempre compatveis com aspectos de higienizao,

    durabilidade, resistncia a impactos, comportamento trmico, viabilidade econmica e normas

    ambientais.

    De acordo com MORAES (1998), o material ideal para cobertura deve ser leve,

    impermevel, resistente s intempries, isolante trmico, resistente mecanicamente, de fcil

    manuseio e montagem, bom aspecto esttico e baixo custo.

    Entre os materiais convencionais, destacam-se as coberturas em telhas cermicas, as

    quais necessitam mo de obra especializada, estrutura e acabamentos que representam elevado

    custo. Outros problemas como higienizao das instalaes e controle de vetores tambm so

    comuns nas coberturas cermicas, embora este material tenha um comportamento trmico

    razoavelmente bom.

    As telhas metlicas podem ser de chapas de alumnio ou ao galvanizado. As telhas de

    alumnio tm aparncia, trabalhabilidade e resistncia corroso superiores s de ao, embora

    com menor resistncia mecnica. Quando novas, as telhas metlicas possuem boa reflexo e

    alta condutividade trmica, contudo apresentam grande emisso de rudos quando submetidas a

    impactos mecnicos provenientes de chuvas ou ao de ventos, o que representa um potencial

    estressante para os animais alojados. Adicionais inconvenientes so a baixa resistncia

    mecnica, grande dilatao trmica e alto nvel de condensao de umidade nas madrugadas, o

    que conduz ao aumento de umidade no interior dos galpes, MORAES (1998).

    As telhas de cimento amianto, apresentam relao de custo-benefcio satisfatria relativa

    aos parmetros resistncia mecnica e durabilidade. Apresenta baixa resistncia trmica,

    relativa estanqueidade e boa resistncia aos cidos comuns. As operaes de fabricao e

    manuseio provocam severas conseqncias sade, alm de outros problemas relativos

    higienizao das instalaes e controle de vetores.

  • 3

    Em publicao recente, SCHARF (2000) afirma que as telhas de fibrocimento ou cimento

    amianto tm sua utilizao proibida em mais de 42 pases e sua utilizao tem sido combatida

    no Brasil por legislaes de gesto ambiental. Alm das restries que se impem no prprio

    territrio nacional, outros pases onde a utilizao do amianto proibida estabeleceram

    restries comerciais s atividades produtivas relacionadas ao seu emprego.

    A energia radiante absorvida pelas coberturas transforma-se em energia trmica ou calor

    e parte desta energia, pode ser transmitida superfcie oposta atravs da conduo; neste

    contexto, o isolamento trmico constitui um dos meios mais eficientes e econmicos de melhorar

    as condies ambientais de edificaes em geral. A outra parte da energia absorvida pode ficar

    armazenada e, posteriormente, ser transferida para o meio, por processos de conveco e

    radiao, NS (1989).

    Entre os materiais isolantes, cita-se a cinasita, nome comercial dado a um

    agregado artificial produzido a partir da pelotizao de determinado tipo de argila de

    propriedades expansivas que recebe tratamento trmico (CINEXPAN, 2004). Tendo em vista os

    aspectos anteriormente relacionados, bem como os conceitos de ambincia e engenharia de

    estruturas, e, partindo de uma minuciosa anlise da atual situao das instalaes para

    produo animal, do ponto de vista das coberturas, props-se com este trabalho a utilizao do

    material concreto leve de argila expandida, moldado convenientemente em forma de placas,

    aplicado s coberturas de instalaes para produo animal, objetivando -se acondicionamento

    trmico ambiente. Buscou-se obter o formato de uma telha em concreto leve que pudesse

    viabilizar a substituio imediata das telhas de cimento amianto e metlicas. O dimensionamento

    das telhas em concreto leve foi realizado em conformidade com critrios de engenharia, sem

    perder de vista os aspectos econmicos.

    Considerando-se a relevncia do aprimoramento e aperfeioamento do material de

    cobertura no desempenho das instalaes para produo animal, este trabalho teve por

    objetivos:

    Desenvolver coberturas com telhas de concreto leve, que tem como agregado

    grado argila expandida cinasita, para utilizao em instalaes para produo

    animal;

    Determinar as caractersticas estruturais, mecnicas e de permeabilidade de telhas

    fabricadas em concreto leve;

  • 4

    Determinar dos parmetros de conforto trmico para instalaes com coberturas em

    concreto leve, compar-los com as providas pelas coberturas convencionais em

    cimento amianto e cermica.

    2. REVISO DE LITERATURA

    2.1. Ambiente de produo animal

    O ambiente de uma instalao define-se como o conjunto de fatores que interagem com

    o indivduo alojado, direta ou indiretamente. Entre os fatores que causam maiores efeitos sobre o

    bem estar e a produo animal esto; temperatura, umidade, movimento do ar, e radiao

    trmica, BATA e SOUZA (1997).

    O ambiente interno de uma instalao caracteriza-se, principalmente, como funo das

    condies externas, materiais empregados na construo, nmero de indivduos alojados,

    espcie, tipo de manejo e das alteraes impostas pelos equipamentos do sistema produtivo.

    O ambiente animal, por sua vez, compreende todos os fatores fsicos, qumicos,

    biolgicos, sociais e climticos que envolvem o animal, produzindo alteraes no seu

    comportamento.

    2.2. Instalaes para produo animal

    Para o desenvolvimento da atividade produtiva animal, de interesse a manuteno da

    temperatura basal dos indivduos alojados no interior das instalaes. No caso das aves adultas,

    por exemplo, o ambiente no interior das instalaes pode ser tido como confortvel quando

    oferecer temperaturas de 15oC a 25oC, e umidade relativa do ar de 50% a 70%. Considerando

    que as condies climticas brasileiras, apresentam mdias anuais de temperatura entre 20oC e

    25oC, sugerem-se que sejam envidados maiores cuidados relativos a intervenes que sejam

    capazes de minimizar os efeitos do estresse calrico sofrido pelos indivduos alojados. Os

    cuidados tomados para a minimizao do estresse calrico a que estaro submetidos os

  • 5

    indivduos alojados no deve sobrepor os cuidados que tambm devem ser tomados quando da

    ocorrncia de estresse por frio, TINCO (1996).

    As temperaturas internas de uma instalao associadas umidade relativa, influenciam

    a perda e o ganho de calor dos indivduos alojados. temperatura de 21oC, aproximadamente,

    as aves trocam calor sensvel utilizando-se de processos termodinmicos de radiao,

    conveco e conduo. Para temperaturas acima desse limite, acima da termoneutralidade, a

    perda de calor pelas aves por via evaporativa (trato respiratrio), sob a forma de calor latente

    aumenta, CURTIS (1983).

    No Brasil, a quase totalidade das instalaes destinadas produo animal em geral

    so abertas, no possibilitando controle trmico de ambiente interno.

    2.3. O animal

    CARDOSO (1983), citado por TINCO (1996), indica que os fatores responsveis pela

    baixa produtividade animal so climticos e de manejo, em geral. Isso se refora com as

    consideraes feitas por HAHN e OSBURN (1969), citados por TINCO (1988), os quais

    comentam que o problema da criao de animais domsticos nos trpicos reside na eliminao

    do calor corporal para o ambiente, entretanto esse fator no se relaciona apenas a altas

    temperaturas, mas tambm a altos valores de umidade relativa e baixa movimentao do ar, o

    que dificulta o processo de dissipao de calor das aves.

    Os fatores climticos, temperatura e umidade esto diretamente relacionados ao

    conforto trmico animal. Em temperaturas muito elevadas, acima se 35oC, principal meio de

    dissipao de calor das aves por evaporao, porm, essa evaporao tem sua eficincia

    atrelada umidade relativa do ar, que no deve ultrapassar 75%, segundo FREEMAN (1969),

    citado por TINCO (1988).

    preciso que se obtenha um ambiente dentro da faixa de termoneutralidade para que os

    animais mantenham sua homeotermia apenas por compensaes fsicas, possibilitando garantir

    a produtividade em nveis econmicos.

    Fora da zona de conforto os animais precisam se valer de compensaes qumicas.

    Estes ajustes so feitos em detrimento da sua produo e, ao invs de empregar os nutrientes

    para a sntese, os animais utilizam para produzir ou dissipar calor, no caso de estarem em

    ambientes com temperaturas mais frias ou mais quentes que a desejvel, respectivamente

    (PENZ Jr., 1990).

  • 6

    2.4. Parmetros ambientais de projeto de uma instalao para produo animal

    O projeto de uma instalao para produo animal deve ser capaz de promover uma

    reduo significativa das sensaes de desconforto impostas pelas variaes climticas externas

    (calor, frio ou vento), alm de proporcionar ambientes confortveis quanto possveis de formas

    que se estabeleam ndices de produtividade satisfatrios. A realidade brasileira da atividade de

    produo avcola, em sua maioria, desenvolve-se em instalaes abertas, sem ambiente

    controlado.

    O sucesso do emprego do acondicionamento trmico natural nas instalaes avcolas

    brasileiras, deve estar fundamentado em fatores particulares a cada regio, e s caractersticas

    intrnsecas dos indivduos alojados nestas instalaes. Podemos listar alguns aspectos

    relevantes:

    insolao (maior parcela de calor introduzida na instalao, principalmente

    atravs dos elementos de cobertura);

    calor interno (aves e equipamentos); e

    gradientes de variaes trmicas promovidas pela transmisso de calor e

    movimentao de ar atravs das superfcies que limitam o ambiente da

    instalao (dia e noite).

    Em funo das variaes climticas observadas e referentes ao clima da maioria do

    territrio brasileiro, o acondicionamento trmico natural das instalaes, relativamente ao

    controle do parmetro temperatura, possvel, segundo COSTA (1982). Em regies onde as

    condies climticas so adversas, o procedimento de projeto apoiado nas premissas do

    acondicionamento natural, mesmo que para instalaes fechadas, pode representar fator de

    viabilidade tcnica e econmica para o empreendimento. De uma forma geral, para a soluo

    das questes relativas ao acondicionamento trmico de uma instalao avcola, deve-se atender,

    inicialmente, as necessidades para o acondicionamento trmico natural, em funo da realidade

    climtica local da implantao do projeto, sendo que, apenas para os casos em que os

    parmetros de conforto trmico no sejam alcanados, utilizem-se instalaes dotadas de

    acondicionamento trmico artificial.

  • 7

    2.5. ndices de conforto

    2.5.1. Temperatura absoluta do ar (Tbs)

    O primeiro parmetro indicador das caractersticas trmicas de uma regio a

    temperatura absoluta do ar (Tbs). A identificao das freqncias de ocorrncia de determinados

    nveis de temperatura em um microclima local, de grande importncia para o projeto e

    definio do manejo das instalaes rurais. A temperatura mdia do ar indica em que medida as

    caractersticas mdias do clima se afastam das condies de conforto, o que pode servir como

    partido inicial de um projeto de ambincia, RIVERO (1986).

    Apesar de no ser a temperatura de bulbo seco, um parmetro determinante para o

    projeto, os valores sugeridos por BATA e SOUZA (1997) fornecem parmetros importantes

    para o seu desenvolvimento, conforme apresentado Tabela 1.

    Tabela 1. Valores de temperaturas crticas para alguns animais.

    Animal (TCI oC) (TCS oC) (ZCT oC)

    boi 10 26 18 a 21

    ovelha 6 34 25 a 30

    galinha 34 39 35

    Recm

    nascido

    homem 23 37 32 a 34

    Adulto boi europeu -10 27 -1 a 16

    boi indiano 0 35 10 a 27

    ovelha -20 35 15 a 30

    galinha 15 32 18 a 28

    homem 14 27 a 32 19 a 24

    0-2 dias Suno 20 38 32 a 35

    2-4 dias Suno 20 37 28 a 34

    4-7 dias Suno 18 34 26

    7-35 dias Suno 12 33 22 a 28

    35-50 dias Suno 8 30 18 a 21

    terminao Suno 5 27 15 a 18

    final gestao Suno 4 27 10 a 15

    lactao Suno 4 27 12 a 15

    CURTIS (1983), HAFEZ (1968), MOUNT (1969), adaptado de BATA e SOUZA (1997) TCI temperatura crtica inferior, TCS temperatura crtica superior, ZCT zona de conforto trmico

  • 8

    2.5.2. Temperatura de globo negro (Tgn)

    A temperatura de globo negro pode ser determinada com auxlio de um dispositivo

    denominado globo negro. Essas medies so expressas em funo da temperatura absoluta do

    ar, da velocidade do vento e da radiao. O termmetro padro de globo negro constitudo por

    uma esfera oca de cobre, com dimetro de 15cm, e espessura 0,5mm de espessura. A

    superfcie externa do globo deve estar coberta por uma tinta preto fosco, em duas camadas.

    Para as medies deve-se instalar no interior desse globo negro, sensores de medio de

    temperatura, que passaro a fornecer o parmetro temperatura de globo negro.

    As leituras obtidas por esse conjunto fornecem parmetros necessrios para as

    determinaes dos ndices de conforto ITGU e CTR.

    2.5.3. ndice de temperatura de globo negro e umidade (ITGU)

    O ndice mais preciso para se medir o conforto trmico de animais o ndice de

    temperatura de globo negro e umidade (ITGU). De acordo com BUFFINGTON et alii (1981), o

    ITGU engloba num nico valor, os efeitos da temperatura de bulbo seco, velocidade do ar,

    umidade relativa e radiao, calculado pela seguinte equao:

    ITGU = 0,72 (Tgn + Tbu) + 40,6

    onde:

    Tgn = temperatura de globo negro, em C.

    Tbu = temperatura de bulbo mido, em C.

    Para regies de clima quente, o ITGU indica o efeito da radiao sobre os indivduos

    alojados, a partir das diferenas obtidas entre a temperaturas de globo e negro e do ar,

    OLIVEIRA e ESMAY (1982). Para frangos com idade entre 4 e 7 semanas, em experimento

    conduzido em Viosa, PIASENTIN (1984) observou que variaes de ITGU entre 65 e 77, no

    representou alteraes no desempenho destes indivduos. TINCO (1988), verificou que valores

    de ITGU acima de 75 provocaram desconforto em aves com mais de 15 dias de vida, sendo

    esse desconforto intensificado medida do desenvolvimento destas aves.

  • 9

    2.5.4. Carga trmica de radiao (CTR)

    Segundo ESMAY (1974), para condies de regime permanente, a carga trmica de

    radiao (CTR), expressa a radiao total incidida sobre o globo negro. Essa radiao

    proveniente das circunvizinhanas ou do horizonte. Os valores para CTR so determinados em

    funo da temperatura radiante mdia (TRM), pela equao de Stefan-Boltzman:

    CTR TRM= ( )4

    onde:

    CTR = carga trmica radiante, W.m-2,

    = constante de Stefan-Boltzmann, (5,67 x 10-8 W.m-2.K-4), TRM = temperatura radiante mdia, em K.

    A equao seguinte, expressa a temperatura radiante mdia (TRM) como sendo a

    temperatura de uma circunvizinhana, considerada uniformemente negra, de modo a eliminar o

    efeito de reflexo, com a qual um corpo (globo negro) troca tanta energia quanto a do ambiente

    atual considerado (BOND e KELLY, 1955):

    TRM = 100 ( ) ( )4 4100/51,2 TgnTbsTgnv +

    onde:

    v = velocidade do vento, em m.s-1;

    Tgn = temperatura de globo negro, em K; e

    Tbs = temperatura de bulbo seco, em K.

    SILVA (1988) e MORAES (1998) mostraram que a CTR no interior de abrigos pode ser

    influenciada por fatores tais como orientao, altura do p-direito, altura do animal e sua

    localizao sob a construo, existncia de paredes, materiais de construo e cobertura, dentre

    outros.

  • 10

    2.6. Teoria da similitude

    Segundo JENTZSCH (2002), o emprego de modelos reduzidos para instalaes de

    produo animal apresentam vantagens quando aplicadas a experimentos que buscam recriar

    solues para problemas reais, a saber:

    custo reduzido para a montagem dos modelos e conduo dos trabalhos

    experimentais, quando comparados a prottipos em verdadeira grandeza;

    emprego de mo de obra minimizada;

    tempo de execuo

    facilidade de conduo de alteraes nos elementos envolvidos

    otimizao dos processos e produtos;

    segurana para a execuo dos prottipos em funo de testes preliminares

    de desempenho do modelo proposto para condies de produo.

    Algumas desvantagens so relacionadas tambm quando da aplicao de modelos ao

    desenvolvimento de trabalhos relativos ambincia animal que so os fatores relacionados com

    a umidade adicionada ao meio e calor gerados por animais no interior destas instalaes, que

    devem ser simulados.

    As pretenses alcanadas atravs da aplicao das teorias de similitude, so:

    1. representatividade dos dados obtidos a partir dos modelos em escala reduzida, com

    relao s estr uturas em verdadeira grandeza;

    2. interao das variveis envolvidas nos fenmenos fsicos, de formas que os dados de

    interesse possam ser analisados e sistematizados com segurana adequada.

    Segundo MURPHY (1950), os modelos podem ser classificados em trs tipos:

    1. dissimilar: quando no h semelhana entre o modelo reduzido e o real;

    2. distorcido: quando o modelo reduzido uma reproduo do real, sendo utilizadas

    duas ou mais escalas na largura, comprimento e altura

  • 11

    3. geometricamente similar: quando o modelo reduzido uma reproduo, em

    escala, do real

    Trabalhos de pesquisa conduzidos por HAHN et al. (1961), utilizando-se de modelos

    reduzidos, geometricamente similares, para estudos de instalaes rurais, usando abrigos para

    sunos, construdos em escala 1:2, 1:4 e testemunho em escala real, indicaram que as

    temperaturas em termmetros de globo negro, usados nas respectivas escalas de seus modelos

    reduzidos (original = 20 cm dimetro), 45,0 cm de altura (centro de massa dos animais -

    porcos), s 14 horas, para condies de vero, em 1958 (Davis, Califrnia), apresentaram

    valores mdios de CTR (W.m-2), de 567,8 para escala real, 572,8 para escala 1:2 e 572,5 para

    1:4, para as alturas e horrios citados anteriormente.

    HAHN et al. (1961), concluram que os testes em modelos reduzidos mostraram

    resultados de CTR prximos aos do abrigo original, independente do fator escala utilizado,

    dentro dos limites testados. Para tanto, necessrio, segundo esses autores, que os valores de

    CTR para os modelos reduzidos sejam calculados a partir de leituras em termmetros de globo

    negro reduzidos na mesma escala dos modelos .

    JENTZSCH (2002), em seu trabalho conduzido em modelos de escala reduzida dos

    fatores 1:4, 1:8 e 1:12, concluiu no serem significativas as distores existentes entre as

    escalas dos modelos e dos elementos de cobertura utilizados. Alm disso, os valores obtidos

    para ITGU os modelos equivalente quele obtido para os prottipos, indicando ser adequado o

    emprego de modelos em escala reduzida para a determinao do comportamento trmico de

    instalaes para produo animal.

    2.7. Concreto leve

    Define-se por concreto, as misturas endurecidas de agregados (frao inerte), ligante

    (frao quimicamente ativa) e gua, de textura densa, obtidos a partir de agregados naturais

    (areia, cascalho, brita), com massa especfica aparente () com valores de 2000 a 2800kg/m3, ou

    seja, o denominado concreto normal.

    Existem ainda o concreto pesado (com agregados constitudos de barita, magnetita ou

    sucata, com massa especfica aparente ( ) maior que 2800kg/m3 e menor que 3800kg/m3

    empregado com lastro ou na proteo contra radiaes, mas raramente em estruturas) e

  • 12

    concreto leve (light weight concrete) , com massa especfica aparente () menor que 2000kg/m3,

    AGUIAR (2004).

    Segundo ABCP ET-86 (1996), somente existe uma maneira de produzir um concreto

    leve, que o de se incorporar ar alm do normal sua composio. Isso pode ser conseguido

    de trs maneiras:

    1. eliminado-se as partculas mais finas dos agregados;

    2. substituindo-se o seixo ou a pedra britada por um agregado oco, celular ou poroso;

    3. introduzindo-se grandes vazios no interior da massa de concreto.

    O primeiro modo d origem ao chamado concreto sem finos, o segundo ao concreto de

    agregado leve, e o terceiro ao chamado concreto celular, ,conforme mostrado s Figuras 1, 3e 4,

    respectivamente.

    Os concretos leves podem ser agrupados nas classes descritas a seguir:

    1. concreto leve com estrutura densa, obtido com agregados porosos, com massa

    especfica aparente () variando de 800 a 2000 kg/m3 e resistncia compresso mdia

    variando de 100 a 350kgf/cm2, a organizao dos elementos no interior da massa de um

    concreto leve de estrutura densa pode ser observada conforme apresentado figura 1;

    2. concreto leve com estrutura aberta (poros grados entre agregados) e agregados

    densos de granulometria nica, faixa granulomtrica (48 ou 812 mm) e pouca

    argamassa intersticial, massa especfica aparente ( ) variando de 1000 a 2000 kg/m3

    para e resistncia compresso mdia variando de 25 a 200kgf/cm 2, figura 2;

    3. concreto leve com estrutura aberta e agregados porosos, massa especfica aparente ()

    variando de 700 a 1400 kg/m3 e com resistncia compresso mdia variando 20 a

    100kgf/cm2;

    4. concreto leve sem agregados grados, constitudo por argamassa de granulometria fina

    com poros uniformemente distribudos, como o concreto celular autoclavado (p de

    alumnio em reao com cimento ou perxido de hidrognio + cloreto de cal) SICAL

    (2004), massa especfica aparente () variando de 400 a 1000 kg/m3 e com resistncia

    compresso mdia variando 10 a 100kgf/cm2, figura 4;

    5. concreto leve de agregados no minerais, como gros esfricos de espuma sinttica -

    EPS, ligados por uma argamassa de cimento compacta, massa especfica aparente ()

    variando de 300 a 800 kg/m3 e com resistncia compresso mdia variando 10 a

  • 13

    25kgf/cm2, AGUIAR et alli (2004). Na Figura 5, apresenta-se amostra do concreto leve

    de agregados no minerais (EPS).

    Figura 1. Concreto leve de textura densa, agregados porosos

    Figura 2. Concreto leve de textura aberta, agregados densos

    Figura 3. Concreto leve de textura aberta, agregados porosos

    Figura 4. Concreto gasoso (celular autoclavado)

    Figura 5. Concreto leve espuma sinttica (EPS)

    Os concretos leves com resistncia compresso inferior 15kgf/cm 2, devido a suas

    propriedades de isolamento trmico, so empregados em elementos de vedao, como painis

    de alvenaria (macios ou vazados), ou mesmo painis para lajes e cobertura, AGUIAR et alli

    (2004); SICAL (2004), LEONHARDT e MNNIG (1979).

    No que segue sero tratados em mais detalhe somente os concretos leves da primeira

    classe, porque, como concreto leve para a construo, podem ser armados ou protendidos e,

    portanto, so importantes do ponto de vista estrutural.

  • 14

    2.7.1. Agregados e proporcionamento dos concretos leves para estruturas

    2.7.1.1. Agregados porosos

    Os agregados porosos naturais de origem vulcnica (pedrapomes); possuem uma

    resistncia mecnica de pequeno interesse de engenharia. Por isso, foram desenvolvidos

    agregados porosos artificiais onde, via de regra, argila ou ardsia, convenientemente dosadas e

    com granulometria adequada compoisio de misturas de concretos leves , so fortemente

    aquecidas em fornos rotativos e com isso expandidas.

    A expanso baseia-se na formao de gases a partir dos componentes naturais ou dos aditivos

    que se encontram misturados, e pela qual se formam os poros. Os gros expandidos so

    aquecidos at a sinterizao do material, a cerca de 1100C, e com isso as paredes dos poros

    so endurecidas. Desta maneira se produzem os agregados leves (light weight aggregates) de

    argila expandida (expanded clay) Figura 6, ou de ardsia expandida (expanded shale), os

    quais, simultaneamente com pesos baixos, apresentam uma resistncia de interesse de

    engenharia para a execuo de estruturas em concreto armado ou no, segundo WEIGLER e

    KARL (1972), citados por LEONHARDT e MNNIG (1979).

    Figura 6. Gros de agregados de argila expandida.

    Os agregados leves para concreto leve empregado na construo devem ter as

    seguintes caractersticas, REGLAMENTO CIRSOC (1995):

    1. Forma compacta, esfricos e com superfcie fechada;

    2. Poros finos uniformemente distribudos;

    3. Parede dos poros endurecida por sinterizao e com isso invariveis s condies

    atmosfricas e a mudanas de volume;

    4. Rigidez e resistncias caractersticas de interesse de engenharia.

  • 15

    A melhor maneira de obter a homogeneidade necessria destas propriedades atravs

    da moagem da matria prima (como argila Opalinus) e adio de um agente expansivo, pr -

    moldagem no prato de granulao nos tamanhos desejados para os gros e subseqente

    aquecimento a 400C em fornos rotativos. Os agregados, por estas razes, so caros, o que

    prejudica a economia do concreto leve.

    As propriedades dos diversos produtos so diferentes. Infelizmente ainda no existem

    ensaios de controle de qualidade aptos a serem normalizados nem uma diviso de categorias de

    qualidade. Por isso, para cada utilizao em grande escala, dever-se exigir em primeiro lugar

    ensaios de qualidade feitos em corpos de prova de concreto leve. Neste caso, so importantes

    as seguintes propriedades dos agregados, LEONHARDT e MNNIG (1979);

    Massa especfica dos gros de agregado seco; de acordo com o teor de poros, varia de

    700 a 1400 kg/m3 , agregados mais leves no so apropriados para concreto estrutural.

    O valor de massa especfica aparente () para gros menores que 8mm , via de regra,

    maior do que para partculas mais gradas e o teor de poros varia de 74% e 45%.

    O mdulo de elasticidade dinmico funo da massa especfica aparente () e, para

    agregados de boa qualidade, de 12 a 16mm de dimetro, atinge o valor:

    E = 80000. [kp/cm2], em [kg/dm3]

    As resistncias caractersticas dos gros do agregado, deduz-se de ensaios

    compresso em cubos de concreto com composio granulomtrica e resistncia da

    argamassa definidas;

    Absoro de gua, devido s caractersticas de superfcie dos agregados de argila

    expandida, variam consideravelmente. A absoro de gua determinada em

    percentual de volume atravs da expresso:

    100..w

    rk

    t

    ww m

    mA

    =

    onde

    tm = massa da amostra de agregado, seca (kg);

  • 16

    wm = massa da amostra de agregado armazenada durante 30 min em gua (kg)

    w massa especfica da gua (kg/dm3)

    rk = massa especfica da concreto (kg/dm3)

    Atravs deste ensaio, a absoro de gua Aw apresenta valores de 5 a 15% em volume,

    para saturao de 24h, aumentando no caso de uma permanncia maior na gua, para cerca de

    60 a 90%.

    2.7.1.2. Composio granulomtrica e fabricao de concretos leves

    Os melhores resultados em relao resistncia para massas especficas baixas, so

    obtidas com uma grande quantidade de partculas gradas, 8 a 16 mm ou 0 a 4 mm (ou seja,

    granulometria descontnua); isto porque as partculas gradas do agregado reduzem o peso e

    porque a resistncia da argamassa decisiva para a resistncia do concreto. Tendo em vista

    que agregados leves com dimetro menor que 2mm aumentam desnecessariamente a

    quantidade de gua exigida e diminuem a resistncia da argamassa, melhor utilizar areia

    natural de 0 a 2mm. Para se obter maior trabalhabilidade, utiliza-se maior teor de finos do que

    para concretos de agregados naturais. O teor de cimento deve ser bastante rico, apresentando

    consumo de cimento de 300kg/m3 de mistura fresca.

    Agregados com massa especfica aparente () menor que 900kg/m3, tendem a subir

    superfcie durante a mistura e o adensamento, o que deve ser impedido atravs de uma

    consistncia rija e de uma argamassa rica. A quantidade de gua necessria depende tambm

    da capacidade de absoro dos agregados, os quais devem ser convenientemente umedecidos

    antes da mistura; afim de que no sejam alterados as quantidades dimensionadas para o trao,

    alm de garantir que a consistncia no seja reduzida quando do lanamento do concreto,

    devido absoro de gua dos poros. O valor da consistncia pode ser determinada atravs do

    abatimento de cone. Como recomendaes de projeto, aconselham-se vibradores de imerso

    com agulhas de dimetro de 50 a 70 mm e freqncias de 9000 a 12000 vibraes/minuto,

    introduzidos a distncias de 20 a 25cm, LEONHARDT e MNNIG (1979).

  • 17

    2.7.2. Fluxo de esforos no concreto leve

    O fluxo de esforos no concreto leve diferencia-se substancialmente do que no concreto

    normal. No concreto leve a argamassa endurecida mais rgida do que o agregado, e no

    concreto normal os gros de agregado so mais resistentes mecnicamente do que a

    argamassa. Por isso os esforos de compresso no concreto normal transmitem-se

    preferencialmente de partcula a partcula e no concreto leve, atravs da argamassa, desviando-

    se dos gros do agregado. WISCHERS e LUSCHE, citados por LEONHARDT e MNNIG (1979)

    demonstraram claramente que, atravs das trajetrias das tenses principais, determinadas com

    auxlio das fotoelasticidade, conforme ilustrado Figura 7. A curvatura das trajetrias de

    compresso origina, no concreto normal, uma trao transversal nas faces laterais dos gros de

    agregado e no concreto leve, uma trao transversal em cima e embaixo dos gros moles, e no

    prprio gro, o qual se fendilha segundo planos de ruptura, conforme ilustrado Figura 8. Isto

    esclarece tambm a razo pela qual em prismas compridos de concreto, as fissuras surgem na

    direo da compresso. As resistncias do concreto leve dependem, portanto,

    consideravelmente da resistncia da argamassa e da sua estrutura interna entre os gros, da

    distncia entre os gros e da distribuio dos gros, que por sua vez influenciam a capacidade

    resistente da estrutura interna da argamassa.

    A resistncia da argamassa deve ser cerca de 40 a 50% maior do que a resistncia

    compresso prevista para o concreto leve. As diferentes trajetrias desenvolvidas pelas tenses

    resultam em diferentes caractersticas de resistncia, que devem ser consideradas no caso do

    concreto estrutural e que sero tratadas sucintamente a seguir.

    (1) Concreto Normal

    (2) Concreto Leve

    Figura 7. Trajetrias das tenses principais em modelos de concreto normal e de concreto leve com textura densa.

  • 18

    Figura 8. Distribuio de tenses e microfissurao na regio de um gro de agregado, em um modelo de concreto leve.

    2.7.3. Classes de concreto leve

    O concreto leve, assim como o concreto normal, dividido em classes de resistncias e

    tambm em classes de massa especfica. Estas informaes so necessrias para o caso de

    dimensionamento de elementos estruturais em concreto leve armado.

    As massas especficas so divididas nas classes de 1000, 1200, 1400, 1600, 1800 e

    2000 kg/m3, onde estes valores indicam sempre o limite superior da massa especfica seca do

    concreto. Para os pesos prprios de clculo (pesos de clculo) deve-se considerar, para a gua

    dos poros, um acrscimo de 0,05 kg/dm3 e para a armadura, outro acrscimo de 70 a 150kg/dm3

    (em geral 100kg/m3), ABCP ET-86 (1996).

    As classes de resistncia para concretos leves so 100, 150, 250, 350, 450kgf/cm2,

    determinadas atravs do valor dos ensaios de resistncia compresso, NBR 5739 (1994).

  • 19

    Figura 9. Relao entre as massas especficas dos concretos e resistncia cbica compresso de concreto leves com idade 28 dias, ABCP ET-86 (1996).

    A resistncia prismtica compresso do concreto leve est aproximadamente na

    mesma relao com a resistncia cbica compresso normal do concreto

    (Rccprismtica 0,85Rcccbica). Dados de resistncia compresso prismtica (Rcc prismtica) so

    apresentados Figura 9. A resistncia a cargas de longa durao do concreto leve devem ser

    adotadas como 0,70 a 0,75Rcc, (em vez de 0,80Rcc no caso do concreto normal) devido

    redistribuio interna de esforos ocasionada pela deformao lenta da argamassa,

    LEONHARDT e MNNIG (1979)

    2.7.4. Principais diferenas entre as propriedades do concreto leve e do concreto normal

    2.7.4.1. Resistncia trao

    Segundo LEONHARDT e MNNIG (1979), as resistncias trao (na flexo) e ao

    fendilhamento do concreto leve apresentam uma maior disperso de valores do que no caso do

    concreto normal, porque dependem muito da resistncia natural e da forma dos gros. Para as

    casses de resistncia inferiores, at a 250kgf/cm2, situam-se em mdia acima dos valores do

  • 20

    concreto normal e para as resistncias mais elevadas, abaixo. Para resistncias compresso

    maiores que 350kgf/cm2 a resistncia dos prprios gros a determinante.

    A determinao da resistncia trao em corpos de prova cilndricos, pode ser

    determinada com aplicao do mtodo LOBO CARNEIRO, apresentado nas Figuras 10a e 10b,

    preconizado pela NBR 7222 (1983);

    LDP

    fts ..2

    =

    onde: P = carga de ruptura

    L = comprimento do cilindro (30cm)

    D = dimetro do cilindro (15cm)

    a) Cargas sobre plano diametral do cilindro

    b) Distribuio das tenses

    Figura 10. Modelo terico ensaio Lobo Carneiro, NBR 7222 (1983).

    Em muitos ensaios com agregados de baixa resistncia natural dos gros, foram obtidos

    valores de resistncia ao fendilhamento cerca de 20 a 30% inferiores aos do concreto normal,

    LEONHARDT e MNNIG (1979).

  • 21

    2.7.4.2. Resistncia a carregamento em rea parcial

    Ensaios laboratoriais mostraram que a baixa resistncia natural dos gros diminui a

    capacidade resistente a carregamento em rea parcial em relao do concreto normal,

    LEONHARDT e MNNIG (1979). A presso de ruptura Rccltima sob a rea de carga centrada A1,

    em um prisma de rea A, aumenta de apenas (A/A1)1/3 e no de (A1/A)1/3 como para o concreto

    normal. Por isso, a presso admissvel fixada em

    ltimaltima

    adm RccAARcc

    P

    =

    3

    1

    11,2

    onde: Rccltima = resistncia compresso na ruptura

    Tem-se tambm um carregamento em rea parcial de carga linear como a que surge na

    ancoragem de barras da armadura atravs a ganchos ou laos. Ensaios a esse respeito

    mostraram surpreendentemente que neste caso se obtm para concreto leves valores mais

    favorveis do que para o concreto normal, de modo que no h um motivo para se alterar os

    raios de dobramento da armadura. A distncia ao dobramento de ganchos ou laos deve,

    entretanto, ser um pouco maior do que no caso de concreto normal, devido baixa resistncia

    ao fendilhamento de concreto leve, LEONHARDT e MNNIG (1979), ET-86 (1996).

    2.7.4.3. Resistncia a derncia

    Estudos relativos a resistncia ao arrancamento de barras nervudas de 12,5mm a

    26mm indicaram que, para uma fora de trao capaz de provocar um deslocamento de

    0,1mm, os valores obtidos, em concreto leve, foram at mais do que o dobro do que os para

    concreto normal. LEONHARDT e MNNIG (1979).

    O incremento da aderncia maior para barras mais finas que para barras de maior

    dimetro. Esse fenmeno deve-se ao fato de que, para dimetro pequenos, a reao aos

    esforos oriundos da aderncia mecnica situam-se totalmente na argamassa, enquanto que no

    caso de dimetros maiores os gros so tambm solicitados, reduzindo a resistncia mecnica.

  • 22

    A razo para esta maior resistncia de aderncia reside no fato de que para a mesma

    resistncia compresso, as argamassas dosadas para um concreto leve so mais resistentes

    que para um concreto convencional.

    2.7.4.4. Expanso, retrao e deformao lenta

    A retrao e a expanso de um concreto tm como causas fundamentais as mudanas

    de volume da pasta de cimento, em funo das variaes dos teores de gua de dosagem. Em

    funo da disponibilidade de gua armazenada nos poros dos agregados leves, os concretos

    leves apresentam-se mais deformveis que concretos convencionais.

    Os concretos leves de baixa resistncia compresso, apresentam fluncia maior que

    concretos convencionais, para maiores idades, Figura 11, LEONHARDT e MNNIG (1979).

    A figura 12 apresenta resultados comparativos entre concretos convencionais e

    concretos leves, com caractersticas mecnicas Rcc=48MPa) e carregamentos (P=14Mpa)

    idnticos, ABCP ET-86 (1996)

    Figura 11 Desenvolvimento da deformao lenta em concreto leve e concreto normal,

    representada pelo coeficiente de deformao lenta K = K/D, com D = 1/3Rcc. Idade de incio de carregamento: 28 dias.

  • 23

    Figura 12 Fluncia de concretos (Rcc=480kgf/cm2) sujeitos a carregamentos de 14Mpa, ABCP ET-86 (1996)

    2.7.5. Comportamento Trmico do Concreto Leve

    O coeficiente de dilatao trmica T do concreto leve, para teores de umidade baixos,

    conforme ilustrado Figura 13, situa-se entre 8 a 10.(10-6) / C. Para o caso de saturao por

    umidade, diminui at 6,5.10-6 / C. A condutibilidade trmica () do concreto leve funo direta

    de sua massa especfica aparente e do teor de umidade, e, os valores de clculo de , funo

    das classes de massa especfica, CB-02 (1998);

  • 24

    Figura 13 Capacidade de isolamento trmico 1/ (referida a uma espessura unitria) de

    concreto normal e com agregados leves (=1450kg/m3) em funo do teor de umidade, em volume

    2.7.6. Proteo da Armadura Contra a Corroso

    A argamassa rica em cimento e de alta resistncia dos concretos leves tem uma

    influncia favorvel em relao proteo contra corroso, desde que o cobrimento de

    concretos das barras da armadura seja bem adensado. Infelizmente, porm, a maioria dos

    agregados leve ope pequena resistncia difuso de gases, o que permite que o gs carbnico

    possa atingir a pelcula de cimento junto barra, no caso do agregado ocupar quase toda a

    espessura do cobrimento, ABCP ET-896 (1996). Assim sendo pode-se perder ali o efeito bsico

    de proteo proporcionado pela nata de cimento endurecido, devido carbonizao, e com isso,

    propiciar a corroso. Com base no acima exposto, o cobrimento de concreto necessrio para a

    armadura deve ser aumentado de um acrscimo que depende do dimetro da maior partcula do

    agregado e que, via de regra, de 5mm, REGLAMENTO CIRSOC202 (1995)

  • 25

    2.8. Aditivos

    Segundo o MANUAL TCNICO FOSROC (2000), os aditivos para concreto so

    elementos constitudos, geralmente, por polmeros de cadeias lineares sintticas, base de

    melamina, naftaleno sulfonado ou lignossulsonado. Estes aditivos proporcionam alta

    trabalhabilidade massa fresca ou grande reduo nos teores de gua de amassamento.

    Os aditivos agem, fundamentalmente, dispersando as partculas de cimento atravs da

    adsoro de suas molculas, provocando uma repulso entre essas partculas. Tal fenmeno se

    processa graas natureza aninica desses aditivos, que carregam negativamente as partculas

    do aglomerante.

    O aditivo base de lignina, de fcil disperso na gua de am assamento e atua

    dispersando os finos da mistura com ao plastificante. Esse aditivo recomendado para

    qualquer mistura plstica base de cimento.

    As misturas aditivadas, apresentam as seguintes propriedades:

    1. aumento de trabalhabilidade sem perda de qualidade, resistncia ou durabilidade da

    mistura quando endurecida;

    2. melhoria das propriedades mecnicas e hidrulicas do concreto endurecido;

    3. permite a reduo de consumo de cimento sem perda da qualidade estrutural do

    concreto endurecido;

    4. aumento da durabilidade do concreto endurecido (o aumento da durabilidade do

    concreto tem relao inversa permeabilidade do concreto difuso de gases, gua

    e ons)

    5. melhoria de desempenho da mistura fresca e endurecida, tais como segregao,

    exsudao, aderncia e acabamento final

    Nas misturas dosadas com o aditivo REAX RX822N no ocorre incorporao de ar

    mistura. Isso se deve ao fato deste aditivo no reduzir de forma significativa as tenses

    superficiais desenvolvidas na mistura, por no ser tensoativo, mesmo em elevados teores. Alm

    disso, o emprego do aditivo REAX 822N aumenta a plasticidade, aderncia s armaduras,

    incremento das propriedades mecnicas em relao s misturas no aditivadas, reduo no

    aparecimento de fissuras e favorecimento das condies de impermeabilidade.

    O REAX RX822N um aditivo plastificante, que incorporado ao concreto fresco produz

    consistncia plstica e alta trabalhabilidade at 60 minutos aps a mistura. No contm cloretos,

    no custico nem txico e atende EB1763 (Tipo S).

  • 26

    2.9. Elementos de cobertura

    A melhor cobertura para uma instalao animal, nas condies brasileiras, segundo

    BATA (1997), deve apresentar grande capacidade para refletir a radiao solar, ter

    considervel capacidade de isolamento trmico e capacidade de retardo trmico em torno de 12

    horas. Com essas caractersticas, a pequena quantidade de radiao solar absorvida pela telha

    ter dificuldade em atravessar o material e, ao faz-lo, atingir seu interior com defazagem em

    torno de 12 horas, aquecendo o ambiente interior quando a temperatura deste estiver mais

    baixa.

    Quando a energia solar incide sobre a cobertura, refletida, absorvida ou transmitida,

    em quantidades que dependem das propriedades fsicas dos materiais que as compem.

    Normalmente, as superfcies metlicas tais como alumnio e chapas galvanizadas, apresentam

    alta refletividade e baixa absortividade, fazendo com que a radiao solar seja refletida, com

    grande eficincia, no mesmo comprimento de onda, MORAES (1998). A pintura do telhado com

    cores claras (branco) normalmente produz efeito positivo na reduo da temperatura do meio

    abaixo da mesma, j que esta cor possui baixo coeficiente de absoro da radiao solar.

    Portanto, o material ideal para cobertura deve apresentar-se como sendo:

    1. leve;

    2. impermevel;

    3. resistente intempries;

    4. ter baixa condutibilidade trmica;

    5. elevada resistncia mecnica;

    6. facilidade de manuseio e montagem;

    7. bom aspecto esttico;

    8. pequena relao custo-benefcio.

    As telhas podem ser de barro, de argamassa de cimento e areia, cimento-amianto,

    metlicas (ferro, cobre, alumnio), ou de material plstico. Em galpes avcolas brasileiros, as

    principais telhas utilizadas so as de barro, cimento-amianto e metlicas. Cada tipo de telha

    possui vantagens e desvantagens diferenciadas em termos de custos, durabilidade, eficincia na

    reduo da carga trmica de radiao e operacionalidade construtiva. Os principais tipos, e cujo

    comportamento trmico sero avaliados neste trabalho so elucidados a seguir.

  • 27

    2.9.1. Telhas de cimento amianto

    As telhas de cimento-amianto so obtidas a partir da adio de fibras de amianto ao

    cimento e podem ser encontradas no mercado principalmente nas formas onduladas e

    trapezoidais. Esse tipo de telha apresenta as seguintes caractersticas: boa resistncia mecnica

    e durabilidade, baixo peso relativo (24 kg/m2, para telhas de 8mm, consideradas absoro e

    elementos de fixao), grande estanqueidade, razovel poder isolante de calor, frio e som, tendo

    em vista a pequena espessura e boa resistncia aos cidos comuns, CATLOGO ELETRNICO

    BRASILIT (2000)

    2.9.2. Telhas de barro

    As telhas de barro so produtos de argila queimados aproximadamente, 900 C e

    podem ser encontradas no mercado principalmente em forma plana (francesa ou marselha,

    37kg/m2) e curva (canal, colonial ou paulista, 42kg/m2). As caractersticas de uma boa telha de

    barro so: bom cozimento, lisas, impermeveis, superposio e encaixe perfeitos, uniformidade

    de dimenses e boa resistncia mecnica. Como as telhas tipo curvas tem peso relativo superior

    francesa, exigem estrutura de sustentao mais reforada, MORAES (1998).

    2.9.3. Telhas de concreto leve de argila expandida

    As telhas de concreto leve de argila expandida so executadas a partir da utilizao de

    agregados leves de argila expandida na confeco de um concreto especial, PEIXOTO et alli

    (2003).

    Apresentam-se como vantagens do concreto leve, sua baixa densidade de massa e bom

    isolamento trmico e como desvantagem sua menor resistncia e relativo custo mais elevado

    que o do concreto convencional, ABCP ET-86 (1996). O dimensionamento das estruturas que

    sero executadas e que neste estudo contam com ndices e parmetros da bibliografia

    consultada baseia-se nas prescries estabelecidas por LEONHARDT (1979) e pelas

    prescries executivas estabelecidas pelo REGLAMENTO CIRSOC 202 (1995).7

  • 28

    2.9.4. Placas de concreto armado

    2.9.4.1. Classificao das placas

    As placas de concreto armado podem ser classificadas segundo diferentes critrios a

    saber, NBR6118 (1982):

    1. forma (retangulares, quadradas, poligonais)

    2. natureza (macias, nervuradas, mistas, pr-moldadas)

    3. tipo de apoio (contnuo, discreto, rea)

    4. armao (uma s direo, em duas direes cruz)

    2.9.4.2. Prescries normativas NBR6118/82

    Para o dimensionamento de placas em concreto armado, lajes convencionalmente,

    preciso que sejam delimitadas as seguintes condies de contorno;

    1. vo terico

    a. distncia entre os centros dos apoios; para o caso de lajes isoladas, considera-

    se o vo livre acrescido da espessura da laje no meio do vo real.

    2. altura til

    a. considera-se como sendo altura til, a distncia entre os banzos tracionado e

    comprimido da seo transversal considerada ao centro de gravidade da

    mesma, ou para placas de concreto no interior de estruturas, considera-se altura

    til como sendo a espessura total subtrada e 1 a 1,5cm

    I. segundo NBR6118 (1892), a espessura mnima para placas de

    concreto no deve ser inferior a:

    i. 5cm para placas de cobertura no em balano;

    ii. 7cm para placas de piso e em balano

    iii. 12cm para placas destinadas ao trfego de veculos.

  • 29

    2.9.4.2.1. Critrio da esbeltez

    Para vigas e lajes simplesmente apoiadas e armadas em uma s direo, indicam-se os

    seguintes parmetros de dimensionamento SOUZA (1994):

    Para condies relativas s condies de borda da placa: 2=1,0.

    Para condies relativas ao tipo de armadura utilizada (aco CA-60): 3=20 (macia)

    Assim, para a determinao da altura til das placas, deve-se aplicar a expresso:

    32 .menorld =

    observando-se que a relao entre os vos ly e lx, deve estar entre o limite 0,5~2,0;

    considerando-se ainda que lx o maior vo e ly o menor vo.

    Os valores para espessura das placas determinados segundo os critrios de esbeltez

    devem ser analisados segundo as deformaes nas placas, oriundas dos carregamentos

    impostos. Essa verificao torna-se necessria em funo de que os valores determinados pelo

    critrio da esbeltez, NBR6118 (1982), para espessura das placas bastante conservativo.

    2.9.4.2.2. Critrios da deformao (limitao flecha mxima)

    Limitaes impostas, para compatibilizao de deformaes, segundo NBR6118 (1982),

    1. as deformaes mximas para o meio do vo no devem ultrapassar o valor de

    l0/300, sendo l0 o vo terico;

    2. os deslocamentos oriundos da ao das cargas acidentais no devem

    ultrapassar o valor de l0/500, sendo l0 o vo terico;

    3. as deformaes e deslocamentos no devem ser superiores aos valores de

    l/150 e l/250, para balanos, sendo l o comprimento terico do balano.

    Assim, segundo SOUZA (1994), a deformao das peas de seo homognea de

    concreto no fissuradas, fletidas, sujeitas a aes de curta durao, pode ser determinada

    aplicando-se o mtodo das grelhas.

  • 30

    2.9.4.2.2.1. Clculo de deformaes em placas carregadas pelo Processo das Grelhas

    As lajes retangulares com dois ou mais bordos apoiados, armadas em cruz, onde a

    relao entre o lado maior (L) e o lado menor (l) seja tal que L/l 2, podem Ter suas

    deformaes calculadas segundo o processo das grelhas, SOUZA (1994).

    As consideraes para a determinao das deformaes em uma placa retangular,

    apoiada nos quatro bordos, com vos lx (direo horizontal) e ly (direo vertical). A placa ao

    receber um carregamento distribudo, deforma-se nas direes x e y, atingindo a mxima

    deformao em seu centro geomtrico, conforme indicado nas Figuras 14a e 14b.

    Figura 14a Condies de contorno para modelo terico.

    Figura 14b Deformadas, segundo direes x e y.

    Figura 14 Modelo de clculo para determinao da deformada em uma placa retangular

  • 31

    As deformadas modeladas para as direes x e y, teoricamente representadas na Figura

    14b, despertam tenses normais de trao na face inferior da placa, as quais devem ser

    convenientemente combatidas com emprego de armaduras metlicas.

    A partir do modelo terico, podemos aplicar o processo das grelhas para o clculo das

    solicitaes na placa, quando submetida a um carregamento, adotando as seguintes hipteses:

    1. a placa pode ser decomposta em uma srie de faixas ortogonais, de largura

    unitria;

    2. o carregamento total pode ser decomposto segundo as direes x e y, de formas

    que: p = px + py

    A faixa unitria de carga px, ao atuar sobre uma faixa na direo x, ,provoca uma

    deformao fx, ,situada no centro da placa. A faixa unitria de carga py, atuando

    simultaneamente a px, na direo y, provoca uma deformao fy, situada tambm no centro da

    placa.

    Como o ponto mdio das duas faixas nico, observa-se que a deformao em y,

    relativa ao carregamento py, tem o mesmo valor que a deformao fx, devido ao carregamento

    px, assim: fx = fy .

    Figura 15 Deformaes nas direes x e y, segundo carregamentos unitrios px e py

    Segundo HIBBELER (2000), as equaes para determinao de deformaes em

    elementos estruturais bi-apoiados, submetidos a carregamentos distribudos, nas direes x e y

    podem ser escritas como:

  • 32

    IElp

    f xxx ..384..5 4

    = IE

    lpf yyy ..384

    ..5 4=

    O mdulo de elasticidade E, pode ser calculado a partir das equaes:

    cjfE 6600= MPaff ckcj 5,3+= fck = resistncia caracterstica compresso de projeto do concreto.

    O momento de inrcia para a placa, pode ser calculado a partir da equao:

    12. 3hb

    I =

    As tenses normais de trao podem ser calculadas, segundo SOUZA (1994), a partir

    das equaes:

    x

    xxx m

    lpm

    .=+

    yyy

    y m

    lpm

    .=+

    Onde os valores de mx e my podem ser obtidos da Figura 15a, 15b e 15c:

    a) viga biapoiada

    b) viga engastada-apoiada

  • 33

    c) viga biengastada

    Figura 15 Fatores de carga para determinao dos esforos normais de trao na placa,

    em funo das condies de contorno.

    Segundo SUSSEKIND (1980), a partir da determinao dos esforos atuantes na seo,

    as armaduras de flexo, podem ser determinadas a partir da majorao das aes e minorao

    das resistncias, NBR 6118/82, para sees de concreto armado submetidas flexo normal

    simples, como no caso das placas, de acordo com as equaes:

    Kmd = Md / (b.d2.fcd)

    onde:

    fcd = fck / 1,4

    fck = resistncia compresso ltima do concreto

    Kmd = 0,256 limite domnios , ao CA -50B

    Md = 1,4.Mk Mk = momento calculado segundo figura 3

    b = largura efetiva da placa, para dimensionamento unitrio

    d = altura til da laje, normalmente d = 0,9h

    As = Md / (Kz.d.fyd)

    onde:

    As = rea de armadura de flexo necessria

    fyd = fyk / 1,15

    fyk = resistncia trao de ruptura do ao

    Kz = 0,812 limite domnios , ao CA -50B

  • 34

    2.9.4.3. Moldagem e cura

    O concreto uma mistura compostas por materiais inertes (agregados) e materiais

    quimicamente ativos (cimento) dosados em determinadas propores. A dosagem diferencia-se

    de acordo com a finalidade de uso e com as condies de aplicao. As dosagens so

    projetadas em funo das necessidades estruturais das peas moldadas com a mistura. Para

    que se obtenha um resultado desejvel, aps o endurecimento da mistura fresca, torna-se

    necessrio observar aspectos importantes relativos moldagem e cura, ABCP (1986).

    A moldagem da mistura fresca pode ser conduzida a partir de formas de madeira ou

    metlicas. De acordo com a forma que se deseja obter aps a cura desta mistura.

    O processo de cura determinante para o estabelecimento do desempenho estrutural

    das peas moldadas. preciso que durante as primeiras horas de vida do concreto, sejam

    oferecidas condies ideais para que a gua de amassamento da mistura no seja perdida para

    o meio. A reteno dessa gua no interior da mistura proporciona uma mxima hidratao do

    cimento, que pode desenvolver, em todo o seu potencial as reaes qumicas responsveis pela

    difuso do gel de cimento pela massa inerte e consequentemente a obteno de uma massa

    monoltica, PEIXOTO (2001).

    2.10. Instalaes para produo animal

    Os parmetros de projeto so fator determinante na eficincia de uma instalao para

    produo animal. Para tanto, torna-se necessria a observao e dimensionamento dos

    elementos construtivos compatveis com as variaes climticas locais.

    Segundo TINOCO (1995), as paredes laterais (oites), que recebem frontalmente o sol

    de nascente e poente, devem receber ateno especial no sentido possuirem grande capacidade

    calrica, como as dos tijolos macios de barro ou blocos furados com no mnimo 15 cm de

    espessura, afim de tomar partido do fato de que a insolao um fenmeno transitrio e

    provocando o desejvel amortecimento das variaes da temperatura externa.

    Os beirais devem ser projetados de forma a evitar simultaneamente a penetrao de

    chuvas de vento e raios solares. De uma maneira geral, recomenda-se beirais de 1,5 a 2,5

    metros, em ambas as faces norte e sul do telhado, de acordo com o p-direito e com a latitude.

    Os elementos de cobertura (telhados) devem possuir inclinaes entre 20 e 30 tem sido

    consideradas adequadas, atendendo condicionantes estruturais e trmicos ambientais. Segundo

  • 35

    MATOS (1997), uma significativa melhoria das condies de conforto trmico foi observada

    quando o ngulo de inclinao da cobertura foi aumentado.

    Recomenda-se que os galpes industriais para produo animal, tenham variaes de

    seo tanto trransversal quanto longitudinal, levando-se em considerao, as condies

    climticas locais. A exemplo, galpes destinados a avicultura tm como recomendao os

    seguintes condicionantes, TINOCO (1995):

    larguras at 8,00 a 10,00 m - clima quente e mido

    larguras at 10,00 a 14,00 m - clima quente e seco

    O p-direito da instalao (altura entre o piso da instalao e a cobertura) deve ser

    definido em funo da largura adotada para o projeto, de forma a que as duas dimenses

    proporcionem ventilao natural no interior da instalao e reduzam a radiao sobre os

    usurios.

    Tabela 2 - P-direito mnimo, de acordo com a largura da instalao

    Largura (m)

    P direito mnimo climas quentes (m)

    at 8,00 2,80

    8,00 a 9,00 3,15

    9,00 a 10,00 3,50

    10,00 a 12,00 4,20

    12,00 a 14,00 4,90

    Fonte: TINCO (1995)

  • 36

    3. MATERIAL E MTODOS

    Este trabalho foi realizado em trs etapas, a saber:

    1 etapa:

    Foram determinados os parmetros estruturais mnimos de projeto, segundo as prescries

    normativas NBR e CIRSOC, para que fossem confeccionadas telhas em concreto leve (LWC)

    confeccionadas com agregado leve argila expandida.

    2 etapa:

    Estabeleceu-se como meta que as telhas projetadas apresentassem capacidade estrutural para

    comportarem-se como estruturas auto-portantes, de forma a serem empregadas diretamente

    sobre as estruturas usualmente dimensionadas e executadas para os tipos convencionais de

    cobertura em telhas cermicas e fibrocimento, sob condies satisfatrias de utilizao e servio.

    Os trabalhos realizados em laboratrio, para a determinao da granulometria da argila

    expandida, bem como dos demais materiais empregados, assim como dosagem do concreto

    leve e anlise de seu desempenho funcional e estrutural foram desenvolvidos no Laboratrio de

    Engenharia Civil - LEC, Departamento de Engenharia Civil - UFV, no perodo compreendido

    entre os meses de outubro de 2002 e maio de 2003.

    3 etapa:

    Avaliou-se o desempenho trmico e estrutural para as instalaes providas de cobertura em

    telhas confeccionadas em concreto leve de argila expandida, e, para as instalaes providas de

    cobertura em telhas cermicas e fibrocimento. Avaliao do comportamento trmico foi

    conduzida com base no ndice de temperatura de globo negro e umidade, temperatura de bulbo

    seco, e, carga trmica radiante. A avaliao do comportamento funcional da telha em concreto

    leve foi conduzida com base nos aspectos de permeabilidade, capacidade estrutural de carga e

    peso especfico. Estes trabalhos foram conduzidos na rea experimental de Construes Rurais

    e Ambincia CRA, Departamento de Engenharia Agrcola UFV, latitude -20,75 , longitude -

    42,85 , a uma altitude de 692m (NORMAIS CLIMATOLGICAS), no perodo compreendido entre

    os meses de fevereiro de 2003 e junho de 2003.

  • 37

    Na etapa experimental, foram utilizados modelos de instalaes abertas para produo

    animal, em escala reduzida 1:12, que tiveram como elemento de cobertura telhas moldadas em

    concreto leve (LWC), telhas cermicas tipo francesa e telhas de fibrocimento, em escala real

    JENTZSCH (2002).

    3.1. Determinao das propriedades fsicas dos materiais e metodologias

    As telhas de concreto leve foram moldadas a partir de dosagens de laboratrio

    orientadas pelas prescries normativas da ABCP e CIRSOC, implementadas com aditivo

    qumico plastificante e redutor de gua para concretos.

    Os agregados leves utilizados foram cedidos pela empresa CINEXPAN, na

    granulometria indicada para este trabalho. Foram moldados corpos de prova com agregados de

    faixa granulomtrica 1506 e 2215.

    Para a dosagem do concreto leve empregado na execuo das telhas LWC, foram

    consideradas as caractersticas fsicas do agregado grado utilizado, como granulometria NBR

    7181 (1984) e NBR 7217 (1987), densidade aparente e absoro NBR-9937 (1987), percentual

    de fraturas e massa unitria NBR 7251 (1983)

    As anlises granulomtricas foram conduzidas segundo prescries NBR 7181 (1984).

    As fraes brita 0 e brita 2, classificadas atravs do ensaio de granulometria e utilizadas nos

    traos experimentais do concreto leve apresentam-se na Figuras 16, a seguir

    Figura 16 Argila expandida 2215 (brita 2) e 1506 (brita 0)

    As amostras de argila expandida utilizadas nas dosagens do concreto leve foram

    submetidas ao ensaio de absoro, com imerso por 24 e 48 horas.

    As amostras de argila expandida, tiveram sua densidade aparente determinada segundo

    NBR 9937 (1987), para os estados natural, seco, e saturado a 24h e 48h.

  • 38

    Para atendimento s prescries de projeto de estruturas executadas em concreto leve

    de argila expandida, foram determinados os percentuais de partculas fraturadas para as

    amostras 2215 e 1506, segundo REGLAMENTO CIRSOC 202 (1995)

    A massa unitria dos gros de argila expandida, foram determinadas no LEC/UFV

    Laboratrio de Engenharia Civil, segundo prescries normativas da NBR 7251 (1982).

    Para a composio da frao mida dos agregados utilizados no trao de concreto leve,

    foi utilizada areia mdia proveniente do Rio do Peixe, disponvel no LEC/UFV.

    Todos os traos dimensionados foram implementados com aditivo qumico plastificante

    de pega normal para concreto CONPLAST RX822N, fabricado pela FOSROC do Brasil,

    apresentado na Figura 17.

    O aditivo foi aplicado segundo recomendaes do fabricante, na concentrao de 3ml/kg

    de cimento, conferindo mistura, condies timas de trabalhabilidade e coeso.

    Figura 17 Aditivo FOSROC para concreto

    3.2. Moldagem das telhas de concreto leve

    Para a obteno de um trao de concreto leve que apresentasse comportamento

    satisfatrio tanto para moldagem das telhas quanto s solicitaes usuais de servio, quando

    submetida aos esforos de transporte, montagem e vento, procedeu-se ao dimensionamento de

    um trao base, promovendo-se variaes no proporcionamento das fraes inertes da mistura e

    no fator gua-cimento, em conformidade com as prescries estabelecidas pela ABCP (1996).

  • 39

    Para a dosagem terica foram utilizados os procedimentos de clculo BOLOMEY e

    FAURY, sugeridos por COUTINHO e GONALVES (1994), embasados nas fundamentaes e

    prescries normativas do ACI 211. O mtodo de dosagem empregado subdivide-se em 7 fases;

    1 fase: Trabalhabilidade

    Para a moldagem de placas, escolheu-se um abatimento de tronco de cone (SLUMP

    TEST), compatvel com a trabalhabilidade necessria s operaes de pr -fabricao, o valor

    adotado foi de 50 (intervalo vlido para o mtodo e tipo de elemento: 25SLUMP75)

    2 fase: Determinao do dimetro mximo do agregado

    O dimetro adotado para o agregado foi determinado em funo da geometria da placa,

    uma vez que os espaamentos existente entre as armaduras eram relativamente grandes

    (e=10cm), assim para a placa com espessuras que variavam de 2,0cm a 6,5cm (ensaio de

    permeabilidade) empregou-se a argila expandida tipo 2215 (19mm) e para o trao utilizado na

    moldagem das placas para a cobertura dos prottipos com espessura de 2cm, utilizou-se a argila

    expandida tipo 1506 (9,5mm). Esses agregados foram adquiridos para as faixas

    granulomtricas indicadas pelo fabricante, e ainda foram submetidas a ensaio de granulometria

    no LEC, para a garantia de uniformidade do tamanho das partculas.

    3 fase: Estimativa do consumo de gua

    Para o intervalo de validade para o SLUMP adotado (25SLUMP75) e granulometrias

    utilizadas, o mtodo recomenda consumo de gua de 187 a 202 kg/m3 . O parmetro consumo

    de gua forneceu dados para a determinao do fator gua-cimento.

    4 fase: Determinao do fator a/c (gua-cimento)

    Para a dosagem do trao terico estimou-se o valor de fck 28 em 140kgf/cm2 (14Mpa),

    chegando-se inicialmente ao valor de um fator a/c = 0,82, em funo dos parmetros fornecidos

    ao mtodo.

    5 fase: Estimativa do consumo de cimento

    Em funo do parmetro adotado para o consumo de gua (195kg/m3) e relao a/c

    (0,82), determinou-se de forma terica, com auxlio do mtodo aplicado, o consumo de cimento

    para o fck 28 indicado de 14MPa, como sendo c=240kg/m3.

  • 40

    6 fase: Estimativas para o agregado grado

    Para as dosagens com argilas expandidas de dimetro 19mm e 9,5mm, determinou-se o

    consumo de agregados grados a partir da relao Vagregado grado / Vconcreto. O valor

    encontrado foi de 0,62.

    Para um concreto com densidade terica inicial estimada em =1350kg/m3, ABCP

    (1996); e uma relao 0,62; conforme apresentado acima, temos que o consumo de agregados

    grados seria de 837kg/m3.

    7 fase: Estimativas para o agregado mido

    Para um concreto com densidade terica inicial estimada em =1350kg/m3 , ABCP

    (1996), consumo de cimento de 237,2kg/m3, consumo de gua de 195kg/m3 , temos um

    consumo de agregados de 917,8kg/m3.

    Definindo ento o trao temos que: 237/237: 918,5/237:195/237, ou seja , para um trao

    dimensionado preliminarmente da forma 1:m:(a/c), temos 1:4:0,8.

    Aplicando proporcionamento recomendado por PETRUCCI (1982), com =50%, temos:

    (%) / 100 = (1+a) / (1+m)

    O valor de m ser equivalente a 4,0 e para =50%,o trao terico dimensionado toma a

    seguinte forma inicial em volume.

    1 (cimento) :1,5 (areia) : 2,5 (argila expandida) : 0,8 (gua)

    Aps os procedimentos de proporcionamento, mistura e cura dos corpos de prova

    relativos a cada uma das dosagens dimensionada e propostas em laboratrio, foram

    confeccionados dois corpos de prova para cada idade de ruptura por trao, o que somou 176

    CPs para ensaios de compresso, 88 CPs para os ensaios de determinao de massa

    especfica mida e seca, e, outros 88 CPs que foram moldados como testemunho de cada trao

    para verificao nos casos de ocorrncia de desvios, incompatveis para os ensaios propostos.

    Foram moldados ao todo, 352 corpos de prova teis.

    Em funo dos resultados obtidos a partir dos ensaios procedidos, escolheu-se o trao

    que apresentou melhor desempenho estrutural para as idades de 3, 7, 14 e 28 dias. As idades

  • 41

    mencionadas foram tomadas como referncia em funo das necessidades operacionais dos