Eng Jorge Christófolli Décadas de 1920 e 1930 - Implantação das primeiras Fábricas de cimento...

Eng Jorge Christófolli


•Décadas de 1920 e 1930 - Implantação das primeiras Fábricas de cimento no Brasil.

•ABCP - Associação Brasileira de Cimento Portland

•ABC ( 1930 ) - Associação Brasileira do Concreto.

• 1937 - Primeira Reunião dos Laboratórios Nacionais de Ensaios de materiais - INT ( Rio ).

• Aprovação do MB-1 e EB-1 - Ensaio e Especificação de cimento portland.

•1940 - ABNT - NB-1 - Projeto e execução de obras de concreto armado.


REGIÃO

50.427.274 hab 51.019.091 habNordeste 5.695.238 ton 5.721.785 ton

113 kg/hab 112 kg/hab77.374.720 hab 78.472.017 hab

Sudeste 16.311.265 ton 17.159.205 ton


SUL 6.006.239 ton 5.874.874 ton


Brasil 33.923.295 ton 35.246.161 ton

187 kg/hab 191 kg/habFonte: www.ibge.org.br e www.snic.org.br ( acesso: 14/01/2006 )

Consumo (t) Consumo (t)Consumo ( Kg/hab) Consumo ( Kg/hab)

Cimento - Consumo total no Brasil2004 2005

População População


•Resistência até 50,0 MPa.•Década de 70 - predominância do fck 15,0 MPa - ( 1 vaga / 400 m2 )

•Hoje - uso frequênte do fck 35,0 MPa - ( 6 vagas / 400 m2 )

•Concreto simples, armado e protendido.

•Garantia da qualidade - quais e como obtê-las

•Durabilidade - vida útil ( 50 a 100 anos )

•Limites para dimensões, deslocamentos e fissuras

•Análise estrutural ( NB1-78 esforços solicitantes )

•Instabilidade e efeitos de segunda ordem

•Regiões e elementos especiais - consolos,

vigas-parede, sapatas e blocos de fundação.


Elaborada pela comissão de estudos da NB-1 e aprovada pelo CT-301 - Concreto estrutural

Imposição dos regulamentos da ABNT - não é possível publicar comentários junto ao texto da norma.


IBRACON - Instituto Brasileiro do Concreto

ABECE - Associação Brasileira de Engenharia e Consultoria Estrutural

ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas

ABCP - Associação Brasileira de Cimento Portland


•Projeto de estruturas de Concreto Simples, Armado e Protendido

Exceto o uso de:

• concreto leve,

• pesado,

• concreto massa,

• sem finos e

• outros especiais.

• Concretos com massa específica entre 2.000 e 2.800 Kg/m3

•Resistências entre C10 e C50 ( NBR 8953 )


A) Capacidade resistente - Segurança a ruptura

B) Desempenho em serviço - fissuração excessiva, deformações inconvenientes e vibrações indesejáveis.

C) Durabilidade - necessidade de reparos de alto custo, ao longo de sua vida útil.


Obs.: Cerca de metade dos defeitos verificados nas construções tem origem na fase de projeto.

Condições impostas ao ProjetoA) Condições arquitetônicas - Estética, dimensões de pilares, vãos.

B) Condições funcionais - Finalidades e uso previsto para a estrutura - rigidez, deformabilidade das peças, estanqueidade, isolamento térmico e acústico, juntas de movimento.

C) Condições construtivas - compatibilização do projeto com os métodos e processos construtivos.

D) Soluções estruturais - escolha dos materiais e do sistema estrutural ( concreto armado, protendido, pré-moldado.

E) Integração com os demais projetos - elétrico, hidráulico, ar condicionado, lógica, etc.

F) Condições econômicas - otimização dos custos de construção, manutenção e prazos de execução.


Período de tempo durante o qual a estrutura mantêm as características, sem exigir em relação às prescrições de manutenção previstas, medidas extras de manutenção e reparo, isto é, após esse período começa a efetiva deterioração da estrutura, com o aparecimento de sinais visíveis como:

produtos de corrosão da armadura, desagregação do concreto, fissuras, etc.

Esta norma pressupõe uma vida útil de 50 anos.


TEMPO -------- >

Despassivação

Manchas

Fissuras

Destacamentos

Redução de secção

Perda de aderência

DE

SE

MP

EN

HO

---

---

>

TEMPO -------- >

Despassivação

Manchas

Fissuras

Destacamentos

Redução de secção

Perda de aderência

DE

SE

MP

EN

HO

---

---

>|<-----Vida Útil de Projeto ---->|

|<------------Vida Útil de Serviço --------------------->|

|<---------------Vida Útil Total ------------------------------------------>|


0 25 50 75 100 125

CUSTO DA INTERVENÇÃO ---- >

PROJETO

EXECUÇÃO

MANUT.PREVENTIVA

MANUT.CORRETIVA

TE

MP

O

----

---

>

REGRA DE SITTER - Progressão Geométrica de Razão 5


0 25 50 75 100 125


PROJETO

EXECUÇÃO

MANUT.PREVENTIVA

MANUT.CORRETIVA

TE

MP

O

----

---

>


PROJETO : TODA MEDIDA TOMADA NA FASE DE PROJETO COM O OBJETIVO DE AUMENTAR A PROTEÇÃO E A DURABILIDADE DA ESTRUTURA ( EX.: Aumentar o cobrimento da armadura, reduzir a Relação A/C, aumentar o fck, etc ) ESTÁ ASSOCIADO AO CUSTO (1).


0 25 50 75 100 125


PROJETO

EXECUÇÃO

MANUT.PREVENTIVA

MANUT.CORRETIVA

TE

MP

O

----

---

>


EXECUÇÃO: TODA MEDIDA EXTRA PROJETO, TOMADA DURANTE A FASE DE EXECUÇÃO, IMPLICA NUM CUSTO 5 VEZES MAIOR DO QUE ACARRETARIA TOMAR UMA MEDIDA EQUIVALENTE NA FASE DE PROJETO.

Ex.: A decisão em obra de se reduzir a relação A/C para aumentar a durabilidade. A mesma medida tomada na fase de Projeto permitiria o redimensionamento da estrutura, considerando um maior valor de fck, de módulo de elasticidade, menor fluência o que reduziria as dimensões dos elementos estruturais, reduzir fôrmas, volume de concreto,mão de obra, menor peso próprio, menor taxa de armadura, redução das fundações, etc.


0 25 50 75 100 125


PROJETO

EXECUÇÃO

MANUT.PREVENTIVA

MANUT.CORRETIVA

TE

MP

O

----

---

>


MANUTENÇÃO PREVENTIVA:

AS OPERAÇÕES ISOLADAS DE MANUTENÇÃO COMO, PINTURAS FREQÜENTES, LIMPEZA DE FACHADAS SEM BEIRAIS E SEM PROTEÇÕES, IMPERMEABILIZAÇÃO DE COBERTURAS E RESERVATÓRIOS MAL PROJETADOS, PODEM CUSTAR ATÉ 25 VEZES MAIS QUE AS MEDIDAS TOMADAS NA FASE DOS PROJETOS.

PORÉM PODEM SER 5 VEZES MAIS ECONÔMICAS QUE AGUARDAR A ESTRUTURA APRESENTAR PROBLEMAS PATOLÓGICOS QUE REQUEIRAM UMA MANUTENÇÃO CORRETIVA.


Ocorrência de Patologias

Manchas Superficiais

22%

Corrosão da armadura

20%

Ninhos20%

Flechas excessivas

10%

Degradação química

7%

fissuras ativas e passivas

21%

MANUAL PARA REPARO, REFORÇO E PROTEÇÃO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO, Paulo Helene, São Paulo -Pini – 1992.


1 - Lixiviação - ação de águas puras, carbônicas agressivas e ácidas que dissolvem e carreiam os compostos hidratados da pasta de cimento.

2 - Expansão da pasta de cimento - por ação de águas e solos contaminados com sulfatos.

3 - Expansão de agregados reativos - com o álcalis do cimento


Lixiviação do Ca(OH)2

< --- Reação Álcali-sílica : Fonte Catálogo Lifetime Admixture


1 - Despassivação por Carbonatação - ação do gás carbônico da atmosfera que penetra por difusão e reage com os hidróxidos alcalinos da solução dos poros do concreto reduzindo o pH. ( Não perceptível a olho nu )

2 - Despassivação por elevado teor de íon cloro ( cloretos ) penetração de cloreto através de difusão, impregnação ou

de absorção capilar de águas contendo teores de cloreto que despassivam a superfície do aço e instalam a corrosão.


O CO2 do ar penetra através da rede de poros do concreto e

reage com o hidróxido de cálcio presente na pasta de cimento. Esse processo leva à formação de carbonatos cálcicos e alcalinos e a uma redução do valor do pH da solução aquosa presente nos interstícios do concreto.

Ca.(OH)2+CO2 Ca.CO3+H2O H2O

Quando o aprofundamento da redução do pH atinge as armaduras ocorre a remoção da película passiva do aço (despassivação) e inicia-se o processo da corrosão.


Fig. 27 – Deterioração progressiva devida à corrosão das armaduras (HELENE,1986)


Aplicação de indicador químico, a fenolftaleína 1% em álcool etílico, que permite a medição da camada carbonatada

CARBONATAÇÃO DO CONCRETO:


Variação da profundidade de carbonatação com o tempo e com a relação a/c(SORETZ, apud HELENE,1986)

A previsão do início da corrosão, baseada na velocidade de avanço da carbonatação e na espessura do cobrimento, pode ser feita

pela seguinte equação:

e = k.t½ Onde: “e” é o cobrimento em cm, “t” é a idade prevista para início da corrosão; “k” é uma constante que varia com o a/c, fck, % de

CO2 do ar e com a agressividade do meio.


Atracadouro de barcos de passeio em clube na baia de Guaratuba-PR, obra com nove anos de idade (2003),

apresentando elevada decomposição do concreto e acentuada corrosão das armaduras. As baias e braços de mar tem água alto

teor de íons de cloro e pH baixo devido a matéria orgânica. Fonte: Exame S/C Ltda - Tecnologia


Fenômeno eletroquímico:O aço é uma liga metálica entre ferro e carbono. Nos aços para concreto, o ferro está presente em cerca de 98 % do total (em torno de 0,4% C, 0,3 % Mn e outros).

A corrosão do aço é um fenômeno eletroquímico, de água como “eletrólito”, ar (fornecimento de O2), íons negativos como Cl-, OH- e SO4

- , e íons positivos de Fe²+ e Fe³+, todos em contato com o aço, formam uma “micropilha” ou célula de corrosão.

A zona corroída é a ZONA ANÓDICA, onde se desprendem íons de Fe²+ e Fe³+, liberando elétrons, que direcionam-se a ZONA CATÓDICA (não corroída), de carga negativa pela presença dos íons Cl- , OH- e SO4

-. Através do eletrólito os íons migram, formando os óxidos e hidróxidos de ferro.


A proteção do concreto:

O aço tem uma fina película superficial de óxidos que são impermeáveis em meios alcalinos, com pH>11,5.

O concreto, devido principalmente aos compostos de hidróxido de cálcio, é um meio muito alcalino, com pH variando de 12,5 a 13,5.

Portanto devido a alcalinidade do concreto, enquanto o pH estiver acima de 11,5 o aço está “passivo” ou protegido da corrosão.

Quando o concreto é atacado, com a lixiviação do hidróxido de cálcio, ocorre lentamente um rebaixamento do pH.

O CO2 presente no ar, carregado junto com a unidade, ao entrar em contato com o hidróxido de cálcio da estrutura interna da pasta de cimento, gera uma reação chamada de carbonatação, produzindo o carbonato de cálcio, produto de coloração esbranquiçada.


A qualidade do concreto depende da relação A/C água/cimento e do grau de hidratação.

Esses dois parâmetros regem:

* Absorção capilar

* Permeabilidade por gradiente de pressão (líquidos e gases)* Migração de íons

* Todas as propriedades mecânicas do concreto:- Resistência a compressão, tração,

- módulo de elasticidade, - fluência, - abrasão, etc.


Classe de pH CO2 Amônia Magnésia SulfatoAgressividade NH4 Mg2 SO4

mg/litro mg/litro mg/litro mg/l

I > 5,9 < 20 < 100 < 150 < 400II 5,9 - 5,0 20 - 30 100 - 150 150 - 250 400 - 700III 5,0 - 4,5 30 -100 150 - 250 250 - 500 700-1500IV < 4,5 > 100 > 250 > 500 > 1500


Fábrica de couros - RS


Piso corroído por Ácido Sulfúrico - pH < 4 e temperatura 40’C

Idade do concreto 1 ano


MUITO FORTE

RURAL

SUBMERSA

Classificação FRACA MODERADA FORTE

I

Respingos de Maré

I

IV

CLASSES DE AGRESSIVIDADE AMBIENTAL - NBR 6118:2003

II

III

III IV

URBANA

MARINHA

INDUSTRIAL


Consumo de CACimento CP

>= 260 >=280 >=320 >=360

NBR 12.655 ( Projeto )

CONCRETO TIPOI II III IV

Classe do Concreto CA >= C20 >=C25 >=C30 >=C40NBR 8953 CP >=C25 >=C30 >=C35 >=C40

Relação CA <=0,65 <=0,60 <=0,55 <=0,45A/C CP <=0,60 <=0,55 <=0,50 <=0,45

Classe de Agressividade


ElementoEstrutural I II III IV

Laje 20 mm 25 mm 35 mm 45 mmViga/Pilar 25 mm 30 mm 40 mm 50 mm

Concreto Protendido Todos 30 mm 35 mm 45 mm 55 mm

Classe de agressividade Ambiental

Concreto Armado

Tipo de Estrutura


A durabilidade da Estrutura é determinada por quatro fatores identificados como regra dos 4C:

1 - Composição do concreto ( A/C )

2- Compactação do concreto - vibração -

adensamento

3-Cura efetiva

4- Cobrimento das armaduras


Resistência em Idades precoces fcxx horas

Resistência à Tração fctmk

Módulo de Elasticidade Eci

Dim. Máxima do Agregado Dmax

Abatimento Slump Test

Relação A/C máxima

Consumo mínimo de Cimento

Tipos de Cimento

Aditivos e Adições

Resistência característica de projeto fck


fcj = fck + 1,65 . SD

Resistência característica de projeto fck

Resistência de Dosagem fcj


DISTRIBUIÇÃO NORMAL - Parcela Defeituosa

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

-4,0 -3,0 -2,0 -1,0 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0

Variável Reduzida

Oc

orr

ên

cia

s (

% )

Distribuição Normal

5%

10%

20%

30%

1%


Distribuição de Freqüências

-123456789

1011121314151617181920

Intervalos de Classes

Oco

rrê

nci

as (

% )

Distr 1

Distr 2

Distr 3


TABELA COMERCIAL DE FCK(s)

fck NBR 8953

7,5

9,0

10,0 C 10

11,0

13,5

15,0 C 15

18,0

20,0 C 20

21,0

22,5

25,0 C 25

28,0

30,0 C 30


Classes Mínimas de Resistência ( fck )

Concreto Armado - Armadura Passiva - fck > 20,0 MPa

Concreto Protendido - Armadura Ativa - fck > 25,0 MPa

fck < 15 - Fundações ou obras provisórias


Aditivos Grace 2006 - 28 diasCimento ITAMBÉ CPII Z y = 120,16e-2,4258x

R2 = 0,9823

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

45,0

50,0

55,0

60,0

0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 1,05 1,10

Fator A/C

Re

sist

ên

cia

s (

MP

a )

Fina+Ind

Fina + Grossa

Expon. (Fina+Ind)


Composição do Concreto em Volume / m3

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

7,5 10 15 20 25 30 35 40

fck ( MPa )

brita

areia

cimento

água


Strain Gage


Registro 1.0037.05 Comprimento: 75,80 mm

Corpo de prova: 2 Número de bases de medida: 2

Data do ensaio: 24/02/2005 Sensibilidade do aparelho de medida: 0,0001 mm

Idade da amostra (dias):

Resistência à compressão prevista: MPa

Diâmetro: 100 mm Carga de ruptura Obtida: 36.359 36359

Altura: 201 mm Resistência à compressão obtida: 45,40

Força Tensão Deformação Deformação

kgf MPa mm Específ ica (x10-6)

0,5 MPa 400 0,5 0,0004 5,3

0,1 fc 2.964 3,7 0,0067 88,4 GPa

0,2 fc 5.933 7,4 0,0144 190,0 GPa

0,3 fc 8.894 11,1 0,0227 299,5 GPa

0,4 fc 11.854 14,8 0,0315 415,6 GPa

0,5 fc 14.832 18,5 0,0413 544,9 GPa

0,6 fc 17.792 22,2 0,0516 680,7 GPa

0,7 fc 20.769 25,9 0,0628 828,5 GPa

0,8 fc 23.747 29,7 0,0752 992,1 GPa

Observações:

DOC LAME - 105 Data: Abr/2004

-

CONCRETO - DETERMINAÇÃO DO MÓDULO DE DEFORMAÇÃO ESTÁTICO

MÓDULO SECANTE - Plano III - NBR 8522/84

LAMELABORATÓRIO DE

MATERIAIS E ESTRUTURAS

Carregamento

Extensômetro DigitalDados

Módulo de deformação Secante

38,5

37,4

36,0

34,9

33,4

32,1

30,9

29,6

Módulo de Deformação Estática

0,5

3,7

7,4

11,1

14,8

18,5

22,2

25,9

29,7

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

0,00 200,00 400,00 600,00 800,00 1000,00 1200,00Deformação específica (x10-6)

Te

ns

ão (

MP

a)


Estudo do Módulo de Elasticidade do ConcretoNormas e Ensaios - 2005

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

45,0

50,0

55,0

60,0

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

45,0

50,0

55,0

60,0

65,0

70,0

75,0

80,0

85,0

90,0

95,0

100,

0

105,

0

110,

0

115,

0

120,

0

RESISTÊNCIA ( MPa )

Mó

du

lo

( G

Pa

)

ACI 363-92

ACI 318-95

NBR 6118-2002

Noruega<80

H.P.C. Pag 591

Maringá

H.P.C. Pag 591

Maringá


ABATIMENTO TOLERÂNCIAmm mm

<= 50 mm 10 mm50 a 100 mm 20 mm

maior que 100 mm 30 mm


Perda de Plasticidade

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0:00 0:30 1:00 1:30 2:00 2:30 3:00 3:30 4:00 4:30 5:00 5:30

Tempo ( Horas )


dmáx <= 1,2 Cnom


Tipos de Cimento:

CP II F - ( 6 a 10% de filer )

CP II Z - ( 0 a 10% filer e 6 a 14% Poz )

CP II E – ( Escória de alto forno )

CP III - ALTO FORNO

CP IV - POZOLÂNICO ( 15 a 50% )

CP V ARI

CP V ARI RS ( ~ 12% Poz )


Aditivos e Adições:-Plastificantes

-Superplastificantes

-Superplastificantes carboxílicos

-Retardadores estabilizantes

-Inibidores de corrosão

-Redutores de retração

-Impermeabilizantes

-Incorporadores de ar

- SÍLICA ATIVA – META CAULIM


Coeficiente de Permeabilidade K ( 10-7)

-

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

0 100000 200000 300000 400000 500000 600000 700000

Tempo ( Horas )

Per

mea

bili

dad

e ( K

) m

/s x

10-7

SEM CP II

ADIT. A CPII

ADIT. B CPII

ADIT. C CPII

SEM CP IV

ADIT A CP IV

ADIT B CP IV

ADIT C CP IV


c = 1,40 fcd = fck / c

No caso de testemunhos extraídos da

estrutura, dividir o valor de c por 1,1.

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