USP - Concretos Especiais

7/25/2019 USP - Concretos Especiais

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ISSN 1413-9928

(verso impressa)

UNIVERSIDADE DE SO PAULOESCOLA DE ENGENHARIA DE SO CARLOSDEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE ESTRUTURAS

2003

CONCRETOS ESPECI IS


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Departamento de Engenharia de Estruturas

Escola de Engenharia de So Carlos USP

Av. do Trabalhador Socarlense, 400 Centro

13566-590 So Carlos SP

Fone (16) 273-9455 Fax (16) 273-9482

http://www.set.eesc.usp.br

ISSN 1413-9928(verso impressa)


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SSUUMMRRIIOO

Anlise experimental de pilares de concreto de alto desempenhoFlvio Barboza de Lima, Jos Samuel Giongo & Toshiaki Takeya 1

Concreto com agregado grado reciclado: propriedades no estado fresco eendurecido e aplicao em pr-moldados levesLuciano M. Latterza & Eloy Ferraz Machado Jr. 27

Reforo de pilares de concreto armado por meio de encamisamento comconcreto de alto desempenhoAdilson Roberto Takeuti & Joo Bento de Hanai 59

Anlise experimental de pilares de concreto armado de alta resistncia sobflexo compresso retaRomel Dias Vanderlei & Jos Samuel Giongo 81

Anlise experimental de pilares de concreto de alto desempenho submetidos compresso simples

Marcos Vincios M. de Queiroga & Jos Samuel Giongo 107

Resistncia e ductilidade das ligaes laje-pilar em lajes-cogumelo de concretode alta resistncia armado com fibras de ao e armadura transversal de pinosAline Passos de Azevedo & Joo Bento de Hanai 131

Anlise de pilares de concreto de alta resistncia com adio de fibrasmetlicas submetidos compresso centradaAna Elisabete Paganelli Guimares & Jos Samuel Giongo 167


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Cadernos de Engenharia de Estruturas, So Carlos, n. 21, p. 1-26, 2003.

ANLISE EXPERIMENTAL DE PILARES

DE CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO

Flvio Barboza de Lima1

, Jos Samuel Giongo2

& Toshiaki Takeya3

R E S U M O

Em funo das caractersticas do material o uso do concreto de alto desempenho no

Brasil torna-se irreversvel; as resistncias compresso so superiores quelas

comumente usadas nas estruturas de edifcios de concreto armado. Este trabalho

apresenta um estudo terico-experimental desenvolvido para analisar o comportamento

de pilares moldados com concreto de alta resistncia, solicitados compresso

centrada e flexo normal composta. Para a compresso centrada ficou caracterizado

que o estado limite ltimo dos pilares foi atingido por ruptura da seo transversal

mais solicitada e comprovado que as rupturas ocorrem quando o ncleo, definido pelo

permetro caracterizado pelos eixos dos estribos se rompem. Prximo do colapso os

pilares tm os seus cobrimentos rompidos definindo, a partir da, situaes de

resistncias dos ncleos. Na flexo normal composta os resultados dos ensaios

mostraram que as hipteses de distribuio de tenses na seo transversal (relaes

constitutivas) utilizadas para concreto de resistncia Classe I no devem ser

consideradas para concreto de alta resistncia (Classe II). O trabalho prope relao

tenso x deformao e apresenta resultados comparativos com trabalhos realizados por

outros autores. As foras normais determinadas experimental e teoricamente ficaramiguais, enquanto que para os momentos fletores os valores experimentais ficaram muito

acima dos tericos.

Palavras-chave: concreto de alto desempenho; pilares; experimentao.

1 INTRODUO

O termo concreto de alto desempenho atribuindo ao concreto que apresentacaractersticas especiais de desempenho, s quais no poderiam ser obtidas sefossem usados apenas os materiais convencionais, com procedimentos usuais demistura, lanamento e adensamento. Neste trabalho o atributo principal foi a altaresistncia compresso, que foi obtida adotando-se mistura com baixo fatorgua/cimento, adio de slica ativa e aditivo superplastificante para possibilitarcondies de lanamento e adensamento.

1 Professor Adjunto do Departamento de Engenharia Estrutural - EES-CTEC-UFAL, [email protected] Doutor do Departamento de Engenharia de Estruturas - EESC-USP, [email protected] Assistente do Departamento de Engenharia de Estruturas - EESC-USP, [email protected]


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Flvio Barboza de Lima, Jos Samuel Giongo & Toshiaki Takeya


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O uso de concreto de alta resistncia compresso se constitui em tendnciairreversvel, em funo das vantagens que apresenta, em relao aos concretos deresistncia Classe I, segundo a NBR 8953/92, principalmente na execuo de pilaresde edifcios, pois, as reas das sees transversais podem ser reduzidas com vriasvantagens econmicas. AGOSTINI(1992) apresenta um estudo experimental de

pilares de concreto de alta resistncia com slica ativa, solicitados a compressocentrada, no qual foi constatado a necessidade de armadura transversal deconfinamento afim de ductilizar a ruptura frgil observada nos ensaios iniciais. Ospilares estudados apresentavam seo transversal quadrada de 120mm x 120mm ealtura de 720mm, com armaduras longitudinais de dimetro igual a 6,3mm etransversais de dimetro igual a 4,2mm. Nas extremidades foram colocadas placas deao de 5,0mm de espessura com a finalidade de proteger esses locais da rupturaprematura por efeito de ponta das barras longitudinais.

PAIVA(1994), estudou o comportamento de pilares de concreto de altaresistncia de seo transversal retangular solicitados compresso simples; as

dimenses empregadas foram 80mm x 40mm x 1480mm e 80mm x 120mm x 480mm,concluindo que para taxas de confinamento lateral de 2,20% (armadura transversal) etaxa de armadura longitudinal de 3,20%, obtm-se ductilidade no pilar sendo o ncleoresistente definido por estas armaduras.

Analisando os resultados das pesquisas de AGOSTINI (1992) e PAIVA(1994), percebeu-se a necessidade de realizar ensaios em pilares com dimensesmaiores, solicitados compresso simples, com sees transversais quadradas eretangulares, com o objetivo de se verificar a formao do ncleo resistente deconcreto, definido pelas armaduras, e qual a forma de ruptura.

No Brasil um primeiro estudo experimental de pilares de concreto de alta

resistncia sob ao de flexo normal composta foi apresentado porAGOSTINI(1992), que buscava obter informaes sobre o comportamento daarmadura de confinamento. Os dois pilares ensaiados tinham seo transversalquadrada com 12cm de lado e 72cm de altura com taxas volumtricas, em relao area da seo transversal total, de armadura longitudinal de 5,29% e transversal de1,5%. Segundo AGOSTINI(1992) a taxa de armadura de confinamento de 1,5% foisuficiente para garantir uma ruptura dctil, porm, sugerindo estudar novos critriospara definio da armadura de confinamento.

Neste trabalho estudaram-se experimentalmente pilares sendo que, a partirda anlise das possibilidades de execuo, em funo das altas aes envolvidas e

limitaes da estrutura de reao, bem como da preocupao com a extenso dosresultados para pilares de dimenses usuais em edifcios, optaram-se por seestransversais de 20cm x 20cm, 15cm x 30cm e 12cm x 30cm, com alturas de 120cm,90cm, 174cm e 247cm, respectivamente, tambm limitadas pelos dispositivos deensaio. Na compresso centrada foi mantida a mesma relao entre a menordimenso e altura dos modelos ensaiados por aqueles autores. A resistncia mdia compresso estabelecida foi de 80MPa.

Em uma primeira parte foi desenvolvida metodologia para a dosagem dosmateriais, seguida ao longo do trabalho, para a obteno deste nvel de resistncia,com os materiais da regio de So Carlos, definindo-se o trao usado, que foi

caracterizado e controlado quando da execuo dos modelos.


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Anlise experimental de pilares de concreto de alto desempenho


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2 EXPERIMENTAO

2.1 Materiais utilizados

Optou-se pela utilizao do cimento Portland de alta resistncia inicial CP VARI e slica ativa no densificada, SILMIX ND que para fins de dosagem, seguindoindicao do fabricante, considerou-se massa especfica de 2222kg/m3.

Foi utilizado aditivo superplastificante RX 1000A, com densidade de1,21kg/dm3.

Como agregado mido foi usado areia de origem quartzosa. Em funo domdulo de finura, a areia era classificada como grossa, portanto, adequada paraconcreto de alto desempenho. O agregado grado usado foi pedra britada de origembasltica com dimetro nominal de 12,5mm.

A resistncia mdia fixada para o concreto foi de 80MPa aos 15 dias, tempoescolhido para realizao dos ensaios, imaginando-se que j estivesse sedesenvolvido, em sua maioria, a reao pozolnica da adio mineral e tambm porquestes de programao dos ensaios no Laboratrio. Seguem os consumos demateriais resultantes dos ajustes efetuados principalmente na relao gua/cimento eteor de superplastificante, valores em kg/m3: cimento CP V ARI, 480,00; slica ativa,48,00; areia, 577,92; pedra britada, 1198,09, superplastificante, 17,43 e gua, 160,60.

Como pode ser observado o consumo de slica ativa foi de 10%, valor tambmrecomendado por outros autores. A relao gua/cimento resultante foi de 0,36. Deveser observado que o teor de superplastificante foi de 3% do consumo de cimento, que

pode ser considerado um valor muito alto.No consumo da gua era descontada a gua contida no aditivo admitida ser

de 70% da massa. Caso se considere relao gua/material cimentante chega-se a0,33. O procedimento de cura usado foi manter os modelos midos durante os seteprimeiro dias.

A tabela 1 apresenta as caractersticas geomtricas e mecnicas das barrasdas armaduras utilizadas, sendo as reas e os dimetros efetivos obtidos a partir damassa de um comprimento conhecido, sendo a massa especfica do ao de7850kg/m3.

TABELA 1 - Resultados experimentais dos ensaios de trao das barras de ao


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2.2 Modelos ensaiados

2.2.1 Modelos ensaiados compresso centrada

Foram ensaiadas 4 sries com 3 pilares cada, houve uma repetio da

primeira srie de ensaios, perfazendo um total de 15 ensaios de modelos de pilaressolicitados compresso simples.

Foram projetadas frmas de madeira compensada plastificada de 12mm deespessura, de tal modo a possibilitar a moldagem dos trs modelos de cada srie emuma s operao de concretagem.

Os modelos foram moldados verticalmente e os adensamentos foram feitosusando vibrador de agulha. As sries 1 e 2 necessitaram de duas operaes demistura do concreto em funo da capacidade da betoneira, as demais apenas uma.

Em cada moldagem foram executados 6 corpos-de-prova cilndricos (100mm

x 200mm), que eram ensaiados 2 com 7 dias, para se ter uma idia do progresso daresistncia, e os demais no dia do ensaio, sendo 2 com controle de fora e 2 comcontrole de deformao radial, os resultados esto apresentados na tabela 2.

Foram tomados todos os cuidados com os posicionamentos das armadurasnas frmas, garantindo-se os cobrimentos especificados por espaadores deargamassa e tambm de nylon.

Aps a moldagem os pilares permaneciam nas frmas, sendo curados comuso de manta de espuma de borracha molhada e cobertos com lona plstica, durante7 dias. Em seguida eram desmoldados e colocados no ambiente do Laboratrio at as

datas dos ensaios.A estrutura de reao era um prtico espacial metlico convenientemente

ancorado, por meio de tirantes, na laje de reao em concreto armado do Laboratriode Estruturas do Departamento de Engenharia de Estruturas, EESC-USP. O prticoera composto de 4 colunas e uma grelha horizontal fixada por meio de parafusos. Acapacidade nominal era de 5000kN e permitia a movimentao da grelha ao longo daaltura das colunas, possibilitando a variao da altura dos modelos estudados.

A aplicao de foras foi efetuada por meio de macaco hidrulico comcapacidade nominal de 5000kN, acionado por bomba hidrulica de ao manual oueltrica, de mesma capacidade. Como a massa do macaco hidrulico era de 700kg,

optou-se por deix-lo apoiado na laje de reao. A clula de carga por sua vez foifixada nas vigas centrais da grelha, por meio de uma placa de ao parafusada nasmesmas.

Para se evitar ruptura fora da rea de estudo, um trecho de 20cm nasextremidades dos pilares foram confinadas por meio de um conjunto de chapasmetlicas com 13mm de espessura parafusadas, alm de que, nestas regies, oespaamento entre os estribos tambm foi reduzido.

A partir do valor da fora ltima prevista, aplicaram-se incrementos de 10%dessa fora, com um escorvamento efetuado na segunda etapa de carga.

Tentando evitar ao mximo o aparecimento de excentricidades durante osensaios de compresso centrada, os modelos eram aprumados em cima do macaco e


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a extremidade superior devidamente nivelada, colando uma chapa de ao com massaplstica. Mesmo com o ensaio cercado de cuidados na sua execuo, pequenasexcentricidades foram observadas em todos os ensaios, que foram desprezadas porocasio da anlise dos resultados.

O controle das foras foi feito por clula de carga com capacidade nominal de5000kN. As medidas de deformaes e deslocamentos foram feitos porextensmetros eltricos, tipo strain gage, e transdutores de deslocamentos a base destrain gages.

Os pilares eram instrumentados internamente, nas armaduras, com straingage KFG 5, para as barras longitudinais e nos quatro ramos do estribo posicionadona metade da altura. Externamente, nas quatro faces, na mesma posio do estriboinstrumentado mediam-se as deformaes no concreto com strain gage do tipo KFG10.

Instalaram-se, tambm, quatro conjuntos formados por bases coladas, hastemetlicas e transdutor de deslocamento, um em cada face do pilar, medindo-se oencurtamento, observado para cada etapa de carga, e posteriormente, dividindo-seeste pelo comprimento da haste, obtinham-se as deformaes do pilar. Todas asleituras, em cada incremento de fora, foram feitas automaticamente com um sistemade aquisio de dados, que registrava, em disquete e por meio de impressora, osvalores das aes, dos deslocamentos e das deformaes.

O sistema era controlado por computador e, aps a execuo dos ensaios, osdados gerados eram convertidos em planilha que, posteriormente, era lida emanipulada pelo software Excel 5.0 da Microsoft, para gerao de relatrios ediagramas.

A figura 1 apresenta o esquema esttico e instrumentao de um dosmodelos ensaiados e as sees transversais com a configurao de estribo adotada.Na figura 1a observa-se o pilar posicionado sobre o macaco hidralico, a clula decarga na parte superior, os conjuntos montados para medir as deformaes no pilar, oconfinamento utilizado nas extremidades e as chapas de ao com 20mm deespessura posicionadas entre o modelo e o macaco e entre o modelo e a rtula daclula de carga para uniformizao da ao aplicada. Esta figura corresponde aosmodelos das sries 1 e 2 com altura do pilar de 120cm nas sries 3 e 4 a altura foi de90cm.

Na figura 1b observam-se as dimenses da seo transversal e detalhamentodo estribo usado nos modelos das sries 1 e 2 alterando-se apenas o espaamento,vem-se ainda o posicionamento de strain gages na armadura longitudinal que so 1,2, 3 e 4; e no concreto A, B, C e D. Mesmas caractersticas so apresentadas nafigura 1c para os modelos das sries 3 e 4. Um resumo de todas as caractersticasdos modelos ensaiados pode ser observado na tabela 3. Maiores detalhes sobre os

ensaios realizados so encontrados em GIONGO, LIMA & TAKEYA (1996).


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TABELA 2 - Caractersticas dos modelos ensaiados a compresso centrada e fora ltimaexperimental observada

TABELA 2 continuao


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a) Esquema esttico e instrumentao

b) Seo transversal e estribo dos modelos dasries 1 e 2.

c) Seo transversal e estribo dos modelos dasries 3 e 4

Figura 1 - Caractersticas dos pilares ensaiados compresso simples( dimenses em milmetros )

2.2.2 Modelos ensaiados flexo normal composta

Foram ensaiadas 5 sries com 2 modelos de pilares cada solicitados flexonormal composta.

A tabela 3 apresenta os resultados das resistncias mdias compresso, osmdulos de elasticidade tangente e as deformaes correspondentes s resistnciasmximas dos concretos de cada modelo. Estes valores foram determinados emensaios em corpos-de-prova cilndricos de 100mm x 200mm nos dias dos ensaios dos


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modelos. Os procedimentos para as curas foram manter os modelos midos duranteos sete primeiro dias.

TABELA 3 - Resultados dos ensaios de compresso em corpos-de-prova

Os modelos foram moldados horizontalmente em funo dos alargamentosdas extremidades para possibilitarem as excentricidades das aes e, tambm, pelofato da concentrao das armaduras adicionais de confinamento na base e no topo.

Na montagem do ensaio o eixo do modelo era deslocado at o valor daexcentricidade, com relao linha que passava pelo eixo do macaco e da clula decarga, de tal forma que as foras aplicadas nas chapas atuavam de forma excntricanas duas extremidades do pilar. Optou-se por no utilizar um cilindro nasextremidades para aplicao da ao por causa das dificuldades de posicionar omodelo e por medida de segurana. Os ensaios se desenvolveram comacompanhamento de deformaes e de deslocamentos no monitor do sistema deaquisio de dados, sendo observada perfeita simetria em relao aos deslocamentosprximos das extremidades e no centro. Foi detectada tambm coerncia entre asdeformaes e a posio da fora aplicada que provocava compresso maior em umdos lados do pilar e menor no outro, caracterstica de flexo normal composta compequena excentricidade.

A tabela 4 apresenta as caractersticas geomtricas e mecnicas,identificando-se as diferenas entres os modelos ensaiados. Na figura 2 observa-se oesquema esttico dos ensaios e a instrumentao utilizada. As sees transversaisforam retangulares de 15cm x 30cm e de 12cm x 30cm com alturas de 174cm e247cm, respectivamente.


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TABELA 4 - Caractersticas geomtricas dos modelos ensaiados

Pilarb

cmh

cm

cmAccm2

Arm.longit.

Ascm2

%

fyMPa

w%

estriboE

mm

P5/1 30 15 174 450 812,5 10,16 2,26 543,3 2,52 6,3c/5 15

P5/2 30 15 174 450 812,5 10,16 2,26 543,3 2,52 6,3c/5 15P6/1 30 15 174 450 816 15,54 3,45 710,5 2,52 6,3c/5 15

P6/2 30 15 174 450 816 15,54 3,45 710,5 2,52 6,3c/5 15

P7/1 30 15 174 450 810 5,69 1,26 681,2 1,68 6,3c/7,5 15

P7/2 30 15 174 450 810 5,69 1,26 681,2 1,68 6,3c/7,5 15

P8/1 30 15 174 450 810 5,69 1,26 681,7 1,68 6,3c/7,5 25

P8/2 30 15 174 450 810 5,69 1,26 681,2 1,68 6,3c/7,5 25

P9/1 30 12 247 360 810 6,03 1,67 676,4 2,73 6,3c/6 30

P9/2 30 12 247 360 810 6,03 1,67 676,4 1,32 6,3c/12 30

Figura 2 - Esquema esttico e instrumentao dos pilares ensaiados


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3 ANLISE DOS RESULTADOS

3.1 Compresso centrada

Na tabela 2 podem ser observadas alm das caractersticas dos modelosensaiados compresso centrada os valores das foras ltimas experimentaisregistradas visualmente no monitor de controle do sistema de aquisio de dados. Osensaios se estenderam de maio a agosto de 1996. Aps cada etapa de aplicao defora havia, alm da gravao em disquete, a impresso dos dados lidos.

A partir dos dados lidos e arquivados pelo sistema de aquisio, foramelaboradas planilhas e em seguida diagramas fora x deformao e fora xdeslocamento para cada modelo.

Esto apresentados, nas figuras de 3 a 6, os diagramas obtidos a partir dasmdias das deformaes medidas, nos modelos de cada srie submetidos a ao decompresso centrada. So apresentados um diagrama com curvas fora xdeformao do pilar, em seguida fora x deformao medida apenas no concreto efinalmente fora x deformao na armadura longitudinal.

Figura 3 - Diagramas fora x deformaes Figura 4 - Diagramas fora x deformaesmdias dos pilares da srie 1 mdias dos pilares da srie 2

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Deformao %o (arm. longitudinal)

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Deformao no concreto - %o

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Deformao do pilar - %o

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Fora-kN

P 2/3

P 2/2

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Neste trabalho experimental os ensaios foram feitos em idades inferiores a 28dias e com aes que puderam ser consideradas de curta durao, existindo apenasa resistncia medida nos corpos-de-prova cilndricos de 100mm de dimetro da basee 200mm de altura, para avaliar a resistncia do concreto da estrutura. A correlaoentre a resistncia do concreto do modelo e a determinada para os corpos-de-prova

foi feita por meio do coeficiente kmod= 0,90, com base na bibliografia e ensaios decorrelao efetuados durante o estudo de dosagem desenvolvido.

Figura 5 - Diagramas fora x deformaes Figura 6 - Diagramas fora x deformaesmdias dos pilares da srie 3 mdias dos pilares da srie 4

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Desta forma para anlise em estado limite ltimo dos valores tericoscalculados a resistncia compresso no concreto foi assumida como 0,90fc, sendofca resistncia mdia do concreto no dia do ensaio, obtida em ensaios de corpos-de-prova cilndricos de 100mm x 200mm.

3.1.1 Anlise da seo resistenteA verificao da fora ltima em modelos de pilares solicitados por compressosimples pode ser feita pela expresso (1):

Fu= (Ac-As).fc+ As.fy (1)

onde:

fc = resistncia mdia do concreto no dia do ensaio, obtida a partir do ensaio decorpos-de-prova;

fy = resistncia mdia de escoamento da armadura longitudinal, obtida a partir do

ensaio de trao;As = soma das reas das barras da armadura longitudinal;

Ac = rea total da seo transversal do pilar.

Quando se considera apenas a rea da seo transversal do ncleo tem-se (2):

Fun= (Acn-As).fc+ As.fy (2)

onde:

Acn= rea total da seo transversal do ncleo do pilar, regio limitada pelo eixo daarmadura transversal mais externa.

A anlise dos resultados dos pilares ensaiados compresso simples foi feitaobservando-se a tabela 5, onde Fteoe Fteo,nforam calculados usando as equaes 1 e2 respectivamente e apresentam-se relaes entre as foras tericas e a fora ltimaexperimental obtida nos ensaios.

A relao entre a fora ltima experimental e a fora ltima calculadaconsiderando-se a rea total foi sempre menor que 1, independente do tipo de seoou taxa de armadura. Quando se compara com valores obtidos considerando-seapenas a rea do ncleo confinado, definida como a rea calculada pelo permetro

formado pelos eixos do estribo mais externo, encontram-se valores maiores ou iguaisa unidade, ou seja, presume-se que nos pilares de concreto de alta resistncia(80MPa ), a seo resistente a seo transversal do ncleo de concreto.

Confirmam-se, desta forma, concluses de AGOSTINI(1992) e PAIVA(1994),lembrando que neste trabalho os pilares tm dimenses mais prxima das usuais.Esta concluso tambm foi encontrada por CUSSON e PAULTRE (1993).


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TABELA 5 - Anlise terico-experimental dos modelos ensaiados a compresso centrada[LIMA(1997)]

ModeloAccm2

Acncm2

fcMPa

0,90fcMPa

Ascm2

fyMPa

P1/1 400 251,9 83,8 75,4 10,16 543,3

P1/2 400 251,9 83,8 75,4 10,16 543,3

P1/3 400 251,9 83,8 75,4 10,16 543,3

P1r/2 400 251,9 85,1 76,6 10,16 543,3

P1r/3 400 251,9 85,1 76,6 10,16 543,3

P2/2 400 251,9 87,4 78,7 10,16 543,3

P2/3 400 251,9 92,0 82,8 10,16 543,3

P3/1 450 257,9 94,9 85,4 10,16 543,3

P3/2 450 257,9 94,9 85,4 10,16 543,3

P3/3 450 257,9 94,9 85,4 10,16 543,3

P4/1 450 257,9 80,5 72,5 10,16 543,3

P4/2 450 257,9 80,5 72,5 10,16 543,3

P4/3 450 257,9 80,5 72,5 10,16 543,3

TABELA 5 - continuao

ModeloFexpkN

FteokN

Fteo,nkN

Fexp/Fteo

Fexp/Fteo,n

P1/1 2630 3492 2375 0,75 1,11

P1/2 2701 3492 2375 0,77 1,14P1/3 2834 3492 2375 0,81 1,19

P1r/2 3063 3538 2403 0,87 1,27

P1r/3 2820 3538 2403 0,80 1,17

P2/2 2950 3618 2454 0,82 1,20

P2/3 3210 3780 2554 0,85 1,26

P3/1 3415 4309 2668 0,79 1,28

P3/2 3750 4309 2668 0,87 1,41

P3/3 3230 4309 2668 0,75 1,21

P4/1 3000 3739 2347 0,80 1,28P4/2 2650 3739 2347 0,71 1,13

P4/3 2610 3739 2347 0,70 1,11

3.1.2 Capacidade resistente segundo COLLINS et al. (1993)

Analisaram-se os valores tericos das foras usando expresso apresentadapor COLLINS et al. (1993) para a determinao da capacidade resistente de pilaresde concreto de alto desempenho. Segundo COLLINS et al. (1993), a capacidade deabsorver fora axial em pilares com estribos ou com espirais e com cobrimento, podeser expressa por:


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F k f (A A ) f Ateo 3 c'

c s y s= + (3)

onde:

Ac = rea da seo transversal do pilar;fy = resistncia de escoamento das barras da armadura longitudinal;

As = rea da seo transversal das barras da armadura longitudinal.

O fator k3leva em conta as diferenas nos tamanhos e formas entre o pilar deconcreto armado e o corpo-de-prova, considerando as diferenas nas moldagens doconcreto, vibrao e cura e as diferenas nas velocidades de carregamentos. Ospilares so carregados tipicamente muito mais lento do que os cilindros.

Os valores de k3 so obtidos a partir de uma expresso que aproxima a

tendncia de resultados experimentais de vrios autores, e varia com a resistncia doconcreto. Essa expresso :

kf

3 0 610

= +,'c

; fcem MPa e k30,85 (4)

Para averiguao, os modelos ensaiados compresso centrada tambmforam analisados utilizando as equaes (3) e (4). Observa-se que a expresso daequao (3) permite a considerao da seo integral do pilar.

Como nos ensaios a resistncia do concreto foi determinada a partir deensaios de compresso em corpos-de-prova cilndricos de 100mm de dimetro dabase por 200mm de altura, foi adotada uma reduo de 0,95fc como correlao paracorpos-de-prova de 15cm x 30cm, respectivamente.

A tabela 4 apresenta a anlise efetuada para cada pilar ensaiado, comotambm os valores de k3 calculados com a equao (4) usando o valor da resistnciareduzida. Os demais valores necessrios para a utilizao da equao (3) so obtidosna tabela 2.


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TABELA 6 - Anlise dos modelos ensaiados segundo COLLINS et al. (1993)

ModeloFexpkN

0,95fcMPa

k3FteokN

Fexp/Fteo

P1/1 2630 78,9 0,727 2788 0,94

P1/2 2701 78,9 0,727 2788 0,97

P1/3 2834 78,9 0,727 2788 1,02

P1r/2 3063 80,8 0,724 2832 1,08

P1r/3 2820 80,8 0,724 2832 1,00

P2/2 2950 83,0 0,720 2882 1,02

P2/3 3210 87,4 0,714 2985 1,08

P3/1 3415 90,1 0,711 3370 1,01P3/2 3750 90,1 0,711 3370 1,11

P3/3 3230 90,1 0,711 3370 0,96

P4/1 3000 76,5 0,731 3012 1,00

P4/2 2650 76,5 0,731 3012 0,88

P4/3 2610 76,5 0,731 3012 0,87

A mdia das relaes entre os valores experimentais divididos pelos tericos,calculados a partir das expresses apresentadas por COLLINS et al. (1993), resultouigual a 1.

Deste modo os resultados obtidos por GIONGO, LIMA & TAKEYA(1996),considerando apenas os ncleos confinados dos pilares, e por COLLINS et al. (1993)so iguais, confirmando o modelo adotado.

3.2 Flexo normal composta

Na verificao da segurana das estruturas, no estado limite ltimo de rupturado concreto, admite-se que possa atuar a tenso de compresso igual a 0,85fcd.Como explicado por FUSCO (1995), trata-se da aplicao de um coeficiente demodificao kmod= 0,85, que resultante do produto de trs outros, que levam emconta o acrscimo de resistncia do concreto aps os 28 dias de idade, a resistnciamedida em corpos-de-prova cilndricos de 15cm x 30cm superestimada, pois sesabe que a resistncia medida em corpos-de-prova de tamanho maior seria menor,por haver menos influncia do atrito do corpo-de-prova com os pratos da prensa deensaio e, finalmente, o efeito deletrio da ao de cargas de longa durao.

Em se tratando de concreto de alta resistncia a evoluo da resistncia apartir da idade de 28 dias menor provavelmente pela menor quantidade de gualivre que permita o prosseguimento da hidratao. PINTO JUNIOR (1992) apresentaum diagrama para a evoluo da resistncia com a idade para concretos com


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resistncias variando de 40MPa a 80MPa medida em corpos-de-prova cilndricos de100mm por 200mm onde se observa que esta evoluo aps os 28 dias insignificante. No estudo de dosagem desenvolvido nesta pesquisa experimental, paraescolha do trao que foi usado na confeco dos pilares, observou-se uma relao de1,04 para a idade de 63 dias e de 1,07 para 92 dias, em relao a idade de 28 dias.

Portanto o coeficiente kmod,1pode ser reduzido para 1,1 ou at mesmo 1,0.A resistncia compresso medida em corpos-de-prova cilndricos de 100mm

por 200mm, que se apresenta como alternativa para controle da resistncia emfuno da capacidade dos equipamentos disponveis, superestima o valor em relaoaos cilindros padronizados. CARRASQUILLO et al. (1981) estudou este efeito eencontrou um coeficiente prximo a 0,90 para a converso independente daresistncia que variou de 20MPa a 80MPa e da idade de ruptura. METHA et al. (1994)apresenta um grfico do qual se determina uma relao de 0,95 para a converso. Noestudo de dosagem desenvolvido observou-se uma correlao de 0,96 entreresistncias medidas em corpos-de-prova cilndricos de 15cm x 30cm e 10cm x 20cm,

desta forma pode-se admitir uma reduo de 5% no coeficiente kmod,2passando a serde 0,90.

Segundo PINTO JUNIOR (1992), nos concretos de alta resistnciasubmetidos a carregamento de longa durao, a reduo da resistncia da ordemde 15% a 20%, se for assumido uma reduo de 20% o coeficiente kmod,3passa a serde 0,80.

Desta forma, para concreto de alta resistncia, o coeficiente de modificaoseria alterado para 0,72. Para este trabalho, observa-se que, em geral, os ensaiosforam feitos a idades inferiores a 28 dias e para aes de curta durao, sendo,portanto, desprezados os coeficientes kmod,1e kmod,3existindo apenas a relao entre a

resistncia medida nos corpos-de-prova cilndricos de 100mm x 200mm e a estruturaexpressa pelo coeficiente kmod,2= 0,90.

Desta forma para anlise da situao ltima dos valores experimentaisobtidos a resistncia compresso do concreto foi assumida como 0,90fcsendo fcaresistncia mdia do concreto no dia do ensaio.

A anlise dos resultados dos ensaios dos modelos submetidos a esforosoriundos da compresso excntrica consistiu na determinao da fora e momentofletor resistentes, a partir dos valores das deformaes medidas em uma determinadaseo e das caractersticas mecnicas do ao da armadura e do concreto tambm

determinados experimentalmente. Os valores dos esforos resistentes foram entocomparados com os respectivos valores experimentais.

Por hiptese admitiu-se que as sees planas permaneciam planas depois dedeformadas assim, conhecido o valor das deformaes nas faces 1 (menoscomprimida) e 2 (mais comprimida), pode-se determinar a variao ao longo da alturah da seo transversal do pilar. A maneira de considerar os valores das deformaesdefiniu duas outras situaes para anlise.

Em uma ( situao 1 ), a partir dos valores mdios das deformaes medidasnas faces dos pilares, utilizando-se extensmetros eltricos e conjuntos formados portransdutores de deslocamento e hastes metlicas, permitiu determinar a variao das

deformaes na seo transversal pela expresso 5.


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( )xh

xc

c=

+c1 2 2 (5)

onde:c2= deformao mdia medida na face mais comprimida, em valor absoluto;

c1= deformao mdia medida na face menos comprimida, em valor absoluto;

h = altura da seo transversal, em metro.

Na tabela 7, apresentam-se os valores das deformaes mdias obtidas nasbarras de ao calculadas a partir da equao 5, tomando por base as deformaesmedidas nas faces dos pilares, para a etapa onde atuava a fora ltima.

TABELA 7 - Variao das deformaes na seo transversal na situao 1

Pilar s1 s2 c1 c2 (x)

P5/1 0,001670 0,0026300 0,001139 0,00232 -0,007870x+0,00232

P5/2 0,001481 0,0026530 0,001220 0,00230 -0,007200x+0,00230

P6/1 0,001695 0,0024365 0,000979 0,00216 -0,007870x+0,00216

P6/2 0,001780 0,0032600 0,001450 0,00250 -0,007000x+0,00250

P7/1 0,001730 0,0023800 0,001388 0,00220 -0,005410x+0,00220

P7/2 0,001910 0,0033600 0,001915 0,00292 -0,006730x+0,00292

P8/1 0,001700 0,0029400 0,001419 0,00269 -0,008467x+0,00269

P8/2 0,001830 0,0025700 0,001310 0,00272 -0,009400x+0,00272

P9/1 0,001260 0,0025240 0,000864 0,00230 -0,011960x+0,00230

P9/2 0,001317 0,0025220 0,000910 0,00287 -0,016330x+0,00287

A outra situao ( situao 2 ) a anlise das deformaes consistiu emconsiderar apenas as medies feitas nas armaduras, admitindo-se que estas erammais confiveis que as medies no concreto; com as deformaes mdias dasarmaduras determinam-se a variao da deformao ao longo da seo pela equao6.

( )'

. . '

'x

d dx

d d

d d

s s s s=

+

1 2 2 1

(6)

onde:s2 = deformao mdia medida na armadura mais comprimida, em valor absoluto;


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s1 = deformao mdia medida na armadura menos comprimida, em valor absoluto;

d = altura til do pilar em metro;

d = altura da seo transversal menos a altura til, em metro.

Na tabela 8, apresentam-se os valores das deformaes mdias obtidas emcada ensaio e sua respectiva variao a partir da equao 6, alm dos valores dasdeformaes mdias medidas nas armaduras, para a etapa onde atuava a foraltima.

TABELA 8 - Variao das deformaes na seo transversal para a situao 2

Pilar s1 s2 c1 c2 s (x) para c

P5/1 0,001670 0,0026300 0,001305 0,003000 -0,01130x+0,003000

P5/2 0,001481 0,0026530 0,001030 0,003100 -0,01380x+0,003100

P6/1 0,001695 0,0024365 0,001383 0,002750 -0,00911x+0,002750

P6/2 0,001780 0,0032600 0,001150 0,003880 -0,01820x+0,003880

P7/1 0,001730 0,0023800 0,001500 0,002610 -0,00740x+0,002610

P7/2 0,001910 0,0033600 0,001399 0,003870 -0,01650x+0,003874

P8/1 0,001700 0,0029400 0,001261 0,003379 -0,01412x+0,003379

P8/2 0,001830 0,0025700 0,001665 0,002930 -0,008430x+0,00293

P9/1 0,001260 0,0025240 0,000577 0,003210 -0,02194x+0,003210P9/2 0,001317 0,0025220 0,000665 0,003175 -0,02092x+0,003175

3.2.1 Esforos resistentes na compresso excntrica

Conhecendo-se a variao das deformaes ao longo da seo transversal, eadmitindo-se uma relao tenso x deformao para o concreto, foi estabelecida avariao da tenso normal ao longo da altura da seo em estudo do pilar, podendo-se, por integrao, obter o esforo normal resistente terico e o respectivo momentofletor, usando as equaes de equilbrio 7 e 8.

N dA Ac si siiA

= + (7)

M xdA A xc si si i

iA

= + (8)


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A figura 8 apresenta as hipteses admitidas para a distribuio dasdeformaes e das tenses nos pilares ensaiados e submetidos a compressoexcntrica com a fora aplicada ao longo do eixo paralelo menor dimenso.

Figura 8 - Hiptese de distribuio de deformaes e de tenses nos pilares

Aplicando-se as equaes de equilbrio 7 e 8 para a seo transversal dafigura 8 tm-se:

N b x dx A Au ch

s s s s= + + ( )0 1 1 2 2 (9)

M b xh

x dx A Ah

du ch

s s s s= + ( ). ( ) ( ). ( ' )2 20 2 2 1 1 (10)

Considerando as situaes estabelecidas, em funo da distribuio dedeformaes admitida ao longo da seo, foram determinados a fora normal emomento fletor resistentes, para uma relao tenso x deformao proposta e outraapresentada por COLLINS et al. (1993).

3.2.2 Proposta de relao tenso x deformao do concreto [LIMA(1997)]Para cada modelo foram feitos ensaios de corpos-de-prova cilndricos de

100mm x 200mm, para determinao da resistncia compresso e correspondentedeformao e o mdulo de elasticidade. Os ensaios dos corpos-de-prova de concretoforam realizados no Laboratrio de Mecnica das Rochas do Departamento deGeotcnia, EESC-USP. Eram ensaiados 2 corpos-de-prova com controle de foraaxial obtendo-se os parmetros j citados e mais 2 com controle de deformaoradial. Observaram-se grande disperso nos resultados dos ensaios com controle dedeformao, sendo que os valores da tenso mxima eram sempre menores.

A proposta de relao tenso x deformao, consistiu em uma aproximao

da relao tenso x deformao obtida no ensaio por uma funo polinomial de 3.ograu. A equao que representa a curva terica proposta tem a seguinte forma:


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y k x k x k x= + +13

22

3

A partir das condies de contorno, determinaram-se os valores dasconstantes k1, k2 e k3, e tem-se como relao tenso (c) x deformao (c) doconcreto a equao 11.

( ) ( )

c

c c c

c

cc c c

c

c c c

f E f EE=

++

+

2 3 20

0

33 0

0

22 (11)

A tabela 9 apresenta as caractersticas mecnicas do concreto e do aoutilizados nos ensaios, sendo que estes elementos so necessrios para a anlisedos resultados experimentais obtidos para a fora ltima. Considerando-se a propostade relao tenso x deformao da expresso 11 e substituindo-se c pelacorrespondente variao da deformao apresentada nas tabelas 7 para a situao 1e 8 para a situao 2 e, aplicando-se as equaes 9 e 10, calcularam-se os valores deFteo e Mteocujos resultados so apresentados na tabela 10, que apresenta tambmcomparaes entre valores experimentais e tericos nas diversas situaes.

TABELA 9 - Caractersticas mecnicas do concreto e do ao utilizados


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TABELA 10 - Anlise dos esforos resistentes para a relao tenso x deformao proposta[LIMA(1997)]

Pilar Fexp

kN

Mexp

kN.cm

Fteo,a,

kN

Mteo,a

kN.cm

Fexp/

Fteo,1Mexp/

Mteo,1,Fteo,b,

kN

Mteo,b

kN.cm

Fexp/

Fteo,2

Mexp/

Mteo,2

P5/1 2842 4263 2818 2106 1,01 2,02 3197 2239 0,89 1,90

P5/2 2806 4209 2790 1993 1,01 2,11 3008 2787 0,93 1,51

P6/1 3227 4840 2842 2293 1,13 2,11 3383 2158 0,95 2,24

P6/2 3218 4827 3452 2287 0,93 2,11 3688 2917 0,87 1,65

P7/1 3012 4518 2837 1374 1,06 3,28 3110 1585 0,97 2,85

P7/2 3118 4677 3772 1335 0,84 3,12 3672 1785 0,85 2,62

P8/1 3252 8130 3127 1896 1,04 4,29 3251 2456 1,00 3,31

P8/2 3250 8125 3414 1856 0,95 4,37 3619 1506 0,90 5,39

P9/1 2388 7164 2263 1920 1,05 3,73 2513 2875 0,95 2,49

P9/2 2143 6438 2428 1891 1,01 3,40 2115 2287 1,01 2,81

3.2.3 Anlise considerando a relao tenso x deformao indicada porCOLLINS et al. (1993)

A mesma anlise para os esforos resistentes relativa s duas situaesestabelecidas de deformaes foi desenvolvida para se averiguar os resultadosobtidos com a relao constitutiva indicada por COLLINS et al. (1993), que pode serescrita pela expresso 12.

cc

co c cnk c

nf

n=

+( ( / ) )'1 (12)

Na tabela 9 podem ser obtidos os valores de 0,90fce de c que corresponde aco; os valores de k, indicados por COLLINS et al. (1993) para considerar a variaodas resistncia, resultaram todos iguais a 1, pois, observaram-se que c menor doque co, exceto nas etapas de aes ltimas dos pilares P6/2, P7/1, P8/1 e P9/2 paraos quais foram feitas aproximaes no valor de k.

Na tabela 11, seguindo mesma seqncia utilizada nas anlises dos pilaresconsiderando a relao tenso x deformao proposta, esto apresentadas asanlises efetuadas com o modelo de COLLINS et al. (1993).


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TABELA 11 - Anlise dos resultados dos esforos solicitantes [ COLLINS et al. (1993) ]

PilarFexp,

kN

MexpKN.cm

Fteo,a,kN

Mteo,akN.cm

Fexp/Fteo,1

Mexp/Mteo,1

Fteo,b,kN

Mteo,bkN.cm

Fexp/Fteo,2

Mexp/Mteo,2

P5/1 2842 4263 2690 2194 1,06 1,94 3110 2465 0,91 1,73

P5/2 2806 4209 2658 2089 1,06 2,01 2022 2808 1,39 1,50

P6/1 3227 4840 2649 2305 1,22 2,10 3226 2368 1,00 2,04

P6/2 3218 4827 3308 2442 0,97 1,98 3603 3210 0,89 1,50

P7/1 3012 4518 2663 1452 1,13 3,11 2969 1771 1,01 2,55

P7/2 3118 4677 3679 1584 0,85 2,95 3577 2074 0,87 2,26

P8/1 3252 8130 3018 2052 1,08 3,96 3156 2745 1,03 2,96

P8/2 3250 8125 3271 2134 0,99 3,80 3511 1809 0,93 4,49

P9/1 2388 7164 2089 4662 1,14 1,54 2385 6205 1,00 1,15

P9/2 2143 6438 2048 4659 1,05 1,38 2047 5061 1,05 1,27

Para as foras normais as relaes entre Fexp/ Fteoso praticamente iguais aunidade (variando entre 1,01 e 1,09) quando se considera o modelo com adistribuio de tenses na seo transversal indicado por COLLINS et al. (1993).

Quando comparados com os valores mdios, obtidos pelo modelo adotadopor LIMA, tabela 10 os de COLLINS ficaram muito pouco acima; mdia de 1,05 comas expresses de COLLINS e 0,97 com as expresses dos Autores.

Para as anlises das relaes entre os valores dos momentos fletoresexperimentais e tericos, pode-se perceber que os resultados obtidos com o modelode COLLINS so melhores que os apresentados pelos Autores. As mdias entretodos os valores de Mexp/ Mteoresultaram iguais a 3,06 (LIMA) e 2,64 (COLLINS).

Os valores apresentados nas tabelas 10 e 11 indicam que, para qualqueranlise considerando ao de colapso ou 80% do valor desta e situaes diferentesdas deformaes - casos 1 e 2, h consistncia nos resultados. Pode-se observar queas mesmas tendncias observadas quando se usaram as indicaes do Autor secomparam com as de COLLINS et al. (1993).

4 CONSIDERAES FINAIS

O estudo de dosagem desenvolvido, com escolha cuidadosa dos materiaiscomponentes, levou obteno do concreto com a alta resistncia desejada, ou seja,resistncia mdia compresso de 80MPa aos 15dias. Para isto, o consumo decimento foi de 480kg/m3 e o de slica ativa igual a 10% deste. Estes valores soinferiores aos adotados por outros pesquisadores para resistncias equivalentes.

Analisando a tabela 5 pode-se perceber que, para todos os modelosensaiados compresso centrada, as relaes entre a fora ltima experimental e afora ltima terica, considerando a seo do ncleo, resultou em mdia 1,21;variando entre 1,11 e 1,41. Com isto pode-se afirmar que a seo resistente


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formada pelo ncleo, ou seja, a regio limitada pelo eixo da armadura transversalmais externa. Estes resultados confirmam as concluses obtidas porAGOSTINI(1992), CUSSON & PAULTRE(1994) e PAIVA(1994).

Um dos objetivos deste trabalho era analisar o efeito do aumento da seotransversal e o confinamento do ncleo, j que AGOSTINI(1992) e PAIVA(1994)trabalharam com sees transversais de menor rea. Cabe ressaltar que as taxas dearmaduras longitudinais e transversais adotadas neste trabalho so menores do queas indicadas nas concluses daqueles Pesquisadores. Quanto a preocupao que setinha de que ao mudar a seo transversal de quadrada para retangular haveriaalterao no comportamento do ncleo, analisando a tabela 5, modelos 1 e 2 -quadrados e 3 e 4 - retangulares, no so identificadas grandes alteraes nocomportamento dos pilares.

A simples diminuio do espaamento entre estribos, mantendo-se o seudimetro, no interferiu de maneira significativa na relao Fu,exp/Fun, indicando que melhor arranjar os estribos de forma a evitar a flambagem das barras longitudinais,

conforme indicado na figura 9.

O valor mdio das relaes entre a fora ltima experimental e a fora ltimaterica, sem considerar a rea do ncleo resultaram igual a 0,79 ( ver tabela 5 ), comvariao entre 0,70 e 0,87.

O modelo apresentado por COLLINS et al. (1993) expressa bem a capacidaderesistente de pilares de concreto de alto desempenho solicitados por ao centrada epermite a considerao da seo integral do pilar.

A mdia das relaes entre os valores experimentais divididos pelos terico,calculados a partir das expresses apresentadas por COLLINS et al. (1993), resultou

igual a 1, o que confirma a eficincia do uso do coeficiente k, que permite analisar aresistncia do pilar considerando a rea integral da seo transversal e asresistncias da classe II, segundo a NBR 8953/92.

Deve ser ressaltado que para anlise dos resultados no se considerou oefeito da deformao lenta por serem os ensaios realizados com ao de curtadurao.

Analisando os valores das deformaes nas barras da armadura longitudinal,para uma mesma ao aplicada, para os modelos das sries 1 e 2, ( figuras 3 e 4 )observam-se que permaneceram praticamente iguais enquanto as taxas de armadura

transversal dobraram. Este fato deve-se aos ainda baixos valores da taxa dearmadura transversal adotados, fica claro que para aumentar a ductilidade deve-seaumentar tanto a taxa de armadura transversal quanto a longitudinal.

Figura 9 - Configuraes de estribos para sees quadradas e retangulares que possibilitamum melhor confinamento


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24

Comparando as deformaes ltimas dos modelos ensaiados, com osresultados de AGOSTINI(1992) e PAIVA(1994), observam-se que os valores sosemelhantes, lembrando que as taxas de armaduras adotadas por estespesquisadores eram de 3,55% e 4,44% - longitudinal e 1,5% a 3,5% - transversal,portanto, superiores as aqui utilizadas ( tabela 2 ). Aqueles Autores afirmam que deve

ser adotada uma taxa de 2,2% de armadura transversal e 3,5% longitudinal paragarantir ductilidade.

Os resultados dos ensaios feitos nesta pesquisa mostram que a ductilidade foialcanada com menores taxas de armaduras, como pode ser confirmado nos ensaiosdos modelos da srie 4 ver figura 6.

Para os modelos ensaiados a flexo normal composta observou-se que asanlises foram feitas considerando as variaes de tenses no concreto nas seestransversais dos pilares com as equaes propostas por LIMA(1997) e por COLLINSet al. (1993). Assim optou-se para justificar a consistncia dos resultadosexperimentais obtidos tanto em etapas distintas dos colapsos do modelo propostoquanto por processos de anlise indicados.

Analisando a tabela 10, modelo proposto pelos Autores, pode-se perceberque ambas as relaes entre os valores das foras experimentais e tericasresultaram praticamente idnticas, tanto para o caso das deformaes medidasdurante os ensaios (situao 1), quanto para a situao 2, onde as deformaes noconcreto foram calculadas a partir das deformaes medidas nas barras de ao.

Os valores das relaes Fexp / Fteo , para as duas situaes de etapas deaplicao de foras e para as duas situaes de deformaes, foram tais que, para ahiptese 2 de considerao de deformaes, os valores resultaram menores que

quando se considerou a hiptese 1. Isto mostra que houve consistncia nadeterminao experimental das deformaes nas barras da armadura e no concretonas faces externas dos pilares.

As relaes entre os momentos fletores experimentais e tericos, em qualquersituao, ficaram muito acima da unidade. Evidencia-se assim que as excentricidadesgeomtricas, medidas antes dos incios dos ensaios, que caracterizavam osmomentos fletores experimentais atuantes nas sees transversais de meias alturasdos pilares no ocorreram na sua integridade.

Condies de vinculaes diferentes consideradas nos modelos tericos,

junto as extremidades, ocorreram durante os ensaios realizados. Isto se deu pelo fatode terem ocorrido engastes parciais dos pilares nas faces inferiores junto ao macacohidrulico. Nas faces superiores dos pilares, junto a clula de carga, por deficincia nartula, devem ter sido introduzidas aes horizontais.

Para as vrias situaes analisadas nas tabelas 10 e 11, embora osresultados no estejam de acordo com o esperado, pode-se perceber que as relaesmdias ficaram das mesmas ordens de grandeza indicando consistncia nosresultados.

Cumpre ressaltar que os modelos da srie 8, como pode ser visto na tabela10, no apresentaram momentos fletores tericos compatveis com os resultados dosdemais modelos. Isto alterou de modo significativo a relao Mexp/ Mteo, modificandopara mais os valores mdios. Quando no se considerou os resultados dos modelos


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da srie 8 os valores mdios foram sempre menores, em ambos modelos da srieobservaram descolamentos de extensmetros, sendo que no modelo 8/1 os doisextensmetros colados na armadura menos comprimida foram perdidos, o critrioadotado de estimar o valor da deformao a partir da deformao na outra face nosurtiu o efeito desejado, coincidentemente estes modelos apresentavam

excentricidades maiores que os anteriores.Porm, preciso notar que h consistncia nos resultados apresentados

pelas tabelas 10 e 11 pois, com consideraes de deformaes diferentes - situaes1 e 2, e na etapa em que ocorreu o colapso e para uma ao igual a 80% da aoltima, as relaes entre Mexp/ Mteoforam praticamente idnticas.

5 AGRADECIMENTOS

Fundao de Amparo Pesquisa do Estado de So Paulo, por Auxlio Pesquisa, processo nmero 95/2458-4, Coordenadoria de Aperfeioamento dePessoal de Nvel Superior, pela concesso de bolsa PICD, ao Grupo Camargo CorraS. A e Reax Indstria e Comrcio Ltda.

6 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS (1992). NBR 8953 Concretopara fins estruturais: classificao por grupos de resistncia. Rio de Janeiro.

AGOSTINI, L. R. S. (1992). Pilares de concreto de alta resistncia. So Paulo. Tese(Doutorado) - Escola Politcnica, Universidade de So Paulo.

CARRASQUILLO, R. L.; NILSON, A . H.; SLATE, F. O . (1981). Properties of highstrength concrete subject to short-term loads. Journal of A.C.I.,v. 78, n. 3, p. 171-178,May-June.

COLLINS, P. M.; MITCHELL, D.; MACGREGOR, J. (1993). Structural designconsideratios for high-strength concrete. Concrete International, p. 27-34, May.

CUSSON, D.; PAULTRE, P. (1994). High-strength concrete columns confined byrectangular ties. Journal of Structural Engineering, ASCE, v.120 n.3, p.783-804,Mar.

FUSCO, P. B. (1989). O clculo de concreto armado em regime de ruptura.. In:SIMPSIO EPUSP SOBRE ESTRUTURAS DE CONCRETO. Anais. So Paulo.Escola Politcnica USP. v. 1.


30/204



26

GIONGO, J. S.; LIMA, F. B.; TAKEYA, T. (1996). Estudo experimental de pilares deconcreto armado de alto desempenho solicitados compresso simples e flexonormal composta. So Carlos, Escola de Engenharia de So Carlos USP.(Relatrio apresentado FAPESP).

LIMA, F. B. (1997). Pilares de concreto de alto desempenho: fundamentos eexperimentao. So Carlos. Tese (Doutorado) - Escola de Engenharia de SoCarlos, USP.

METHA, P. K.; MONTEIRO, P. J. M. (1994). Concreto: estrutura, propriedade emateriais.So Paulo, Pini.

PAIVA, Nadjara M. B. (1994). Pilares de concreto de alta resistncia com seotransversal retangular solicitados compresso simples. Campinas. Dissertao(Mestrado) Faculdade de Engenharia Civil, Universidade Estadual de Campinas.

PINTO JR., N. O. (1992). Flexo de vigas de concreto de alta resistncia. SoPaulo. Tese (Doutorado) - Escola Politcnica, Universidade de So Paulo.


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CONCRETO COM AGREGADO GRADORECICLADO: PROPRIEDADES NO ESTADOFRESCO E ENDURECIDO E APLICAO EM

PR-MOLDADOS LEVES

Luciano M. Latterza 1 & Eloy Ferraz Machado Jr. 2

R e s u m o

Este trabalho relata a influncia do agregado grado, reciclado de entulhos de

construo e demolio, nas propriedades fsicas e mecnicas do concreto fresco e

endurecido, observada durante a investigao do potencial de utilizao de rejeitos de

obras, como agregado grado no preparo de concretos de baixa e mdia resistncias.

O agregado reciclado utilizado na pesquisa foi resultante da triturao de entulhos de

obra, na Estao de Reciclagem de Entulhos da cidade de Ribeiro Preto-SP. Foi

utilizada a graduao Dmxigual a 9,5 mm. Para isto foram analisados concretos com

substituio de 100% e 50% de agregado grado natural, utilizado no concreto de

referncia. Ensaios de perda do abatimento, massa especfica no estado fresco,

resistncia compresso, com determinao do mdulo de elasticidade, trao na

compresso diametral e trao na flexo, mostraram a influncia do reciclado no

desempenho, frente ao concreto de referncia. Comprovou-se, tambm, a resistncia

abraso em funo da dureza superficial dos concretos. Por fim, o material concreto

com agregados reciclados foi utilizado em uma aplicao prtica, na fabricao de

painis leves de vedao, avaliando-se seu desempenho estrutural flexo. Tanto o

programa experimental para a realizao dos ensaios, quanto os resultados obtidos,

so tambm apresentados. Concluiu-se, assim, pela viabilidade do emprego de

agregado grado reciclado em substituio, total ou em parte, ao equivalente natural

em concretos estruturais de baixa e mdia resistncias.

Palavras-chave: agregados reciclados; resduos de construo e demolio;

reciclagem de entulhos; concreto com agregados grados reciclados.

1 INTRODUO

A no muito distante conscientizao, por parte da indstria da ConstruoCivil, do conhecido problema do desperdcio nas obras civis, tem estimulado aes nosentido da implantao de programas de gesto da qualidade, que procuram acabar,

1Mestre em Engenharia de Estruturas - EESC-USP2Professor Doutor do Departamento de Engenharia de Estruturas da EESC-USP, [email protected]


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Luciano M. Latterza & Eloy Ferraz Machado Jr.


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ou diminuir, a gerao de rejeitos decorrentes da construo. Por outro lado, aestabilidade econmica tem provocado um considervel crescimento na produo ecomercializao de materiais de construo, fato que tem sido divulgado nas matriaseconmicas da imprensa brasileira. Notadamente, o crescimento na comercializaovem se verificando no pequeno e mdio varejo, localizado, na maior parte, na periferia

urbana dos municpios de grande e mdio porte.Conseqentemente, apesar dos programas de gesto da qualidade e de

gestes ambientais, a gerao de resduos slidos inertes, popularmente conhecidoscomo entulhos de obra, tem crescido assustadoramente, refletindo-se na perda daqualidade ambiental dos espaos urbanos, atravs do descarte clandestino dosrejeitos em terrenos baldios, nas margens de pequenos cursos dgua e ao longo dasvias pblicas perifricas. Alm da degradao ambiental, tais descartes oneram asadministraes municipais com o custo do gerenciamento das disposies irregulares,traduzido pelo espalhamento, transporte e combate s zoonoses que proliferam nosambientes propcios das montanhas de entulho.

Recentemente, algumas administraes de municpios de mdio e grandeporte esto procurando equacionar o problema instalando usinas de processamentode entulhos, para o reuso do material reciclado em pavimentao urbana, fabricaode blocos de vedao e outras aplicaes. De acordo com PINTO (1997), aparticipao dos resduos de construo no total dos resduos slidos urbanos,tomados em massa, pode chegar a valores entre 50% e 80%, em cidades de grande emdio porte. Parte de todo este material, reciclado em estaes de processamento,pode significar uma fonte emergente de agregado para a Construo Civil,notadamente quela destinada populao de baixa renda.

Mostrar a viabilidade da utilizao da frao grada, do reciclado, comomaterial de construo para concretos estruturais de baixa e mdia resistncias, econsequentemente, sua influncia nas propriedades do concreto fresco e endurecido,e tambm a aplicao deste material em painis leves de vedao, constitui-se opropsito desse trabalho.

2 IMPORTNCIA DA PESQUISA

Ao contrrio do volume crescente de resduos gerados pela construo edemolio, as jazidas de agregados naturais, para concreto, esto se tornando muito

escassas, fazendo com que se busque este material em lugares cada vez maisdistantes, aumentando seus custos de produo e comercializao. O reflexo nocusto total da construo considervel, incidindo com maior peso nas obrasdestinadas s faixas de menor renda. Estimulando, ainda mais, o reuso do entulhoreciclado, est a constatao de que o custo da reciclagem, por tonelada, menorque o custo para gerenciar as disposies irregulares. Procurando definir usos paraos reciclados grados, como agregado para concreto de baixa e mdia resistncias,com os devidos cuidados e restries, a pesquisa pretende formular sugestes erecomendaes tcnicas para a aplicao deste novo material de construo.


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Concreto com agregado grado reciclado: propriedades no estado fresco e endurecido...


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3 PROGRAMA EXPERIMENTAL

Com o objetivo inicial de investigar a influncia do agregado grado reciclado,proveniente de entulho de construo e demolio, nas propriedades fsicas emecnicas do concreto fresco e endurecido, trs concretos foram preparados para a

graduao 0 (Dmx= 9,5 mm), da NBR 7211/83. Em cada concreto variou-se o tipo deagregado grado, tendo-se assim, um concreto de referncia, com 100% de agregadogrado natural, um com 100% de agregado grado reciclado e outro com metade deagregado grado natural e metade reciclado.

4 MATERIAIS

4.1 Agregados naturais

Os agregados, mido e grado, naturais utilizados no trabalho foram obtidosna regio de So Carlos-SP. O agregado mido era uma areia, de origem quartzosa,proveniente do rio Mogi-Guau, com mdulo de finura (MF) igual a 2,34 e dimensomxima caracterstica (Dmx) igual a 2,4 mm, classificada como areia fina a mdia.Para o concreto de referncia foram utilizados agregados grados de origembasltica, com Dmxigual a 9,5 mm.

As caractersticas fsicas, determinadas de acordo com as normas NBR7251/82, NBR 7810/83 e NBR 9776/87, so apresentadas na Tabela 1, e as curvasgranulomtricas dos agregados esto mostrados nas Figuras 1 e 2:

TABELA 1 - Caractersticas fsicas dos agregados mido e grado naturais

Caractersticas fsicas areia natural agregado grado

Dmx = 2,4 mm Dmx = 9,5 mm

Massa unitria estado solto (kg/dm3) 1,46 1,34

Massa unitria estado compactado (kg/dm3) - 1,53

Massa especfica (kg/dm3) 2,60 2,92


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0

10

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30

4050

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70

80

90

100

4.82.41.20.60.30.150Abertura das peneiras (m m)

Porc.retidaac

umulada

Figura 1 - Curva granulomtrica do agregado mido

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12.59.506.304.802.4Abertura das peneiras (m m)

Porc.retidaacumulada

Figura 2 - Curva granulomtrica do agregado grado natural, Dmx= 9,5 mm

4.2 Agregados reciclados

A Estao de Reciclagem de Entulho de Ribeiro Preto-SP, em operaodesde o final de 1996, produz agregados reciclados oriundos de rejeitos deconstruo e demolio, sem peneiramento, em bica corrida. Diversas amostras

foram analisadas a partir do incio das operaes, podendo-se afirmar que,aproximadamente, 50% do reciclado material mido, passante na peneira 4,8 mm, eaproximadamente 70% do material grado est compreendido entre as peneiras 19,0mm e 4,8 mm.

O material grado composto por pedaos de argamassa, pedaos deconcreto, britas, cermica porosa e cermica lisa, tendo-se, tambm, observado nasua composio, entre 0,5 % e 1,0 % de outros materiais como: papis, farpas demadeira e isopor. As Figuras 3 e 4 mostram a curva granulomtrica do reciclado embica corrida e a natureza da composio, respectivamente:


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0

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40

5060

70

80

90

100

38.0032.0025.0019.0012.509.506.304.802.401.200.600.300.150.00

Porc.retidaacu

mulada

Abertura das Peneiras (mm )

Figura 3 - Curva granulomtrica do agregado grado reciclado, bica corrida

Argam47.9%Brita

22.5%

Cermica15.0%

Outros0.5%

Concreto14.1%

Figura 4 - Composio caracterstica do agregado grado reciclado,bica corrida

Os agregados grados, reciclados, utilizados neste trabalho foram ospassantes na peneira 9,5 mm e retidos na 4,8 mm, caracterizados como graduao 0da NBR 7211/83. Esta escolha deve-se ao fato que alm de estarem entre a maior

parcela do grado reciclado, as britas 0 so bastante utilizadas em concretos parapr-moldados de pequena espessura.

Os agregados reciclados, assim classificados, foram submetidos anlisegranulomtrica e natureza da composio e suas caractersticas fsicas foramdeterminadas de acordo com as normas brasileiras pertinentes.

A Tabela 2 mostra as propriedades fsicas determinadas e as Figuras 5 e 6mostram as curvas granulomtricas dos reciclados e a natureza da composio.


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TABELA 2 - Caractersticas fsicas dos agregados grados reciclados

Caractersticas fsicas agregado grado

Dmx = 9,5 mm

Massa unitria estado solto (kg/dm3) 1,10

Massa unitria estado compactado (kg/dm3) 1,26Massa especfica (kg/dm3) 2,36

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

12.59.56.34.82.4

Abertura das peneiras (mm )

Porc.re

tidaacumulada

Figura 5 - Curva granulomtrica do agregado grado reciclado, Dmx= 9,5 mm

Argam58%

Concreto12%

Brita16%

Cermica12%

Outros2%

Figura 6 - Composio caracterstica do agregado reciclado, Dmx= 9,5 mm

5 CONCRETO NO ESTADO FRESCO

Em pesquisa anteriormente realizada utilizando-se os mesmos materiais,naturais e reciclados, do trabalho aqui apresentado, foram preparadas misturas parauma resistncia caracterstica, do concreto de referncia, de 15 MPa. Os ensaios,

ento realizados, mostraram que a simples substituio, em massa, dos agregadosgrados naturais pelos reciclados, com pequeno acrscimo na gua de


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amassamento, produziram concretos moldveis, mas com abatimento praticamentenulo.

Nesta fase tinha-se como objetivo inicial a investigao da influncia doagregado reciclado nas propriedades do concreto fresco e endurecido. A partir dasmisturas anteriores todos os concretos foram, ento, ajustados para um abatimento

de (60 10) mm, para um mesmo fator gua/cimento, ainda com fck= 15 MPa para oconcreto de referncia.

A Tabela 3 mostra as quantidades de materiais, em massa, por metro cbicode concreto fresco, adotadas neste trabalho:

TABELA 3 - Quantidade de materiais utilizado em cada concreto

Quantidades de Materiais

Dmx tipo de agregadogrado

cimento

CP II F-32

( kg/m3)

areia natural

( kg/m3)

agregado grado

( kg/m3)

gua

( kg/m3)

natural 358 909 755 269

9,5 mm 50% natural +

50% reciclado

360 882 734 266

100% reciclado 344 843 702 261

5.1 Perda do abatimento (NBR 10342/88)

Sucintamente, o ensaio consiste em se determinar o abatimento, pelo mtododo tronco de cone, a cada 15 minutos a partir da primeira determinao. O ensaio considerado encerrado quando o concreto apresentar abatimento de (30 10) mm.

Nestes ensaios, devido a pequena quantidade de materiais, os concretosforam misturados manualmente em amassadeira de chapa.

Os resultados esto representados graficamente, como tempo decorridocontra percentagem da perda de abatimento, em relao primeira leitura.

Os ensaios foram conduzidos at um abatimento de (20 10) mm, com oobjetivo de se ter um maior nmero de pontos para o traado das curvas. A Figura 7mostra os resultados individuais e a comparao entre eles, para cada concreto comagregado grado Dmx= 9,5 mm.


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natural

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0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

tempo (min)

abatimentoemr

ela

oaprimeir

leitura(%

)

100% reciclado

0

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0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

tempo (min)

abatimentoemr

elaoaprimeir

leitura(%

)

50% natural + 50% reciclado

0

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30

40

50

60

70

80

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0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

tempo (min)

abatimento

emr

elaoaprimeir

leitura(%)

0

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20

30

40

50

60

70

80

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100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130tempo (min)

abatimentoemr

elaoaprimeir

leitura(%)

natural

reciclado

50% rec e 50% nat

Figura 7 - Curvas de perda do abatimento individuais e comparao entre as curvas.

Concretos com agregados grados com graduao 4,8mm < D < 9,5mm

5.2 Massa especfica do concreto fresco (NBR 9833/87)

O ensaio consiste na determinao da massa por unidade de volume doconcreto fresco atravs da diviso da massa de concreto, em recipiente, adensado de

acordo com a norma, pelo volume do recipiente, normalizado e compatvel com adimenso mxima caracterstica do agregado grado.

Os ensaios foram realizados com os mesmos concretos da moldagem dosexemplares utilizados na pesquisa, portanto, devido a maior quantidade de materiaisenvolvidos, as misturas foram mecnicas.

Os resultados podem ser vistos na Tabela 4:


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TABELA 4 - Massa especfica do concreto fresco e condies ambiente durante o ensaio


temperaturaambiente

umidaderelativa

abatimentoinicial

massaespecfica

( C ) ( % ) ( mm ) ( kg/dm3)

natural 28,9 57 49 2,292

9,5 mm 50% natural +50% reciclado

28,9 55 68 2,250

100% reciclado 29,1 54 75 2,192

5.3 Anlise dos resultados e comentrios

Como pode-se perceber da anlise das curvas individuais de perda doabatimento, para os concretos com Dmx igual a 9,5 mm, apesar de apresentarem

inclinaes das curvas maiores, e portanto, perda mais rpida, os concretos comreciclados tiveram comportamento semelhante ao concreto de referncia. O ensaioencerrou-se com abatimento de 18 mm para o concreto de referncia, aps 121minutos da adio de gua; com 21 mm, aps 96 minutos, para o concreto com 100%de substituio e com 20 mm, aps 93 minutos, para o concreto com 50% desubstituio. Estes abatimentos representam, respectivamente, 29%, 34% e 31% daleitura inicial.

Comparando-se as curvas, para um tempo prximo a 100 minutos, oabatimento representa 38% para o concreto de referncia contra 34% e 31% para osoutros dois.

Os resultados constatam, com clareza, a influncia da maior absoro doagregado grado reciclado na perda do abatimento do concreto fresco,comportamento semelhante ao observado nos concretos com agregados gradosleves.

Com relao massa especfica no estado fresco, pode-se constatar ainfluncia da menor densidade do agregado reciclado nos resultados obtidos. Amassa especfica do concreto com 100% de agregados reciclados est situada nasproximidades do limite superior dos concretos leves e no limite inferior dos concretosnormais. A massa especfica no estado fresco, estabelecendo uma analogia com osconcretos leves NEVILLE (1997), pode ser uma boa aproximao para o clculo dopeso prprio de concretos com agregados grados reciclados.

6 CONCRETO NO ESTADO ENDURECIDO

6.1 Ensaios realizados e nmero de exemplares

Para estabelecer a influncia do agregado reciclado no comportamentomecnico do concreto endurecido foram programados ensaios para determinao daresistncia compresso axial, com determinao do mdulo de elasticidadetangente, resistncia trao na compresso diametral e mdulo de ruptura flexo.

Os exemplares eram cilndricos, de (100 x 200) mm, para realizao dos ensaios de


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compresso axial e diametral, e prismticos, de (150 x 150 x 750) mm, para osensaios de flexo.

A Tabela 5 mostra o nmero de exemplares, por ensaio, para cada concretoanalisado:

TABELA 5 - Nmero de exemplares para cada tipo de ensaio

Nmero de Exemplares por Tipo de Ensaio

Dmx tipo deagregado

grado

compressoaxial

compressodiametral

mdulo deruptura

flexo

mdulo deelasticidade

7 d 28 d 28 d 28 d 28 d

natural 2 3 3 2 3

9,5 mm 50%natural +50% reciclado

3 3 3 2 3

100% reciclado 3 3 3 2 3

Os concretos foram misturados mecanicamente, sem que tenha havidoimerso prvia dos agregados grados reciclados, que estavam secos ao ar. Atcnica para lanamento do material na misturadora foi a mesma adotada para osagregados naturais. Aps a adio total da gua os concretos foram misturadosdurante trs minutos. Todos os exemplares foram moldados sob as mesmascondies de temperatura ambiente e umidade relativa, tendo sido adotado oadensamento mecnico, com vibrador de agulha, de acordo com a NBR 5738/84.Aps 24 horas da moldagem os exemplares foram desmoldados e mantidos imersosem gua at a data dos ensaios.

6.2 Resistncia compresso e mdulo de elasticidade (NBR 5739/80)

A Tabela 6 mostra os resultados mdios, obtidos com os concretos ensaiados,para resistncia compresso e mdulo de elasticidade:

TABELA 6 - Resistncia compresso e mdulo de elasticidade


resistncia compresso( MPa )

mdulo de elasticidade( Gpa )

7 d 28 d 28 d

natural 16,0 24,7 (1,00) 13,1


21,3 29,2 (1,18) 12,8

100% reciclado 21,0 29,0 (1,17) 13,4

6.2.1 Anlise dos resultados e comentrios

O concreto de referncia atingiu a resistncia de dosagem prevista aos 28

dias. Entre os concretos com agregados reciclados, no houve diferenassignificativas, no entanto, superaram os valores de resistncia do concreto de


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referncia em 17% e 18%. Isto se deve quantidade de gua retirada, da gua deamassamento, pela alta absoro do agregado reciclado. A gua retida nos porosdestes agregados no est disponvel para a hidratao do cimento, mas na fase deendurecimento da pasta, provavelmente, a gua no interior do agregado recicladocontribui para a hidratao, como se fosse uma cura mida interna, conforme

descreve NEVILLE (1997), ao se referir aos concretos de agregados leves de altopoder de absoro.

Quanto ao mdulo de elasticidade, no se observou variao entre o concretode referncia e os contendo 100% e 50% de grados reciclados; isto pode ser devido pasta que penetra nos poros superficiais dos reciclados, garantindo maior interaoentre a pasta e o agregado. A cura mida interna tambm pode favorecer aaderncia entre a matriz de cimento e o agregado.

Para Dmx= 9,5 mm o comportamento, quanto s propriedades elsticas, foisemelhante para os trs concretos, como pode-se observar na Figura 8:

0 2.50 5.00 7.50 10.00

16.00

24.00

32.00

40.00

8.00

D = 9,5mmmx.

TENSOAXIAL(M

Pa)

DEFORM.AXIAL (mstr)

Agreg.grado

100% reciclado

Agreg.gradonatural

Agreg.grado 50

%nat.+50% rec.

Figura 8 - Grfico Tenso Deformao

6.3 Resistncia trao (NBR 7222/83 e ASTM C 78-94)

Para avaliar o desempenho frente ao concreto convencional de mesmaclasse, quanto resistncia trao, foram realizados ensaios compressodiametral, em corpos-de-prova cilndricos e flexo, com carregamento nos teros dovo, em corpos-de-prova prismticos.

Os ensaios foram conduzidos de acordo com as prescries da NBR 7222/83(compresso diametral) e da ASTN C 78-94 (flexo com carregamento nos teros).

Os resultados, apresentados pelos valores mdios, so mostrados na Tabela7. A Figura 9 ilustra o ensaio de flexo:


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TABELA 7 - Resistncia trao

Resistncia Trao

Dmx tipo deagregadogrado

por compressodiametral( MPa )

na flexo

( MPa )

28 d 28 dnatural 2,3 3,3


2,5 3,4

100% reciclado 2,2 3,3

Figura 9 - Aparato para ensaio flexo


No ensaio de compresso diametral a ruptura ocorre por trao horizontalatravs do fendilhamento segundo o plano diametral vertical do carregamento. Ateoria da elasticidade bi-dimensional fornece a expresso da tenso de trao

horizontal, em um elemento plano, infinitesimal, do dimetro vertical do corpo-de-prova, como sendo:

ftD=2P

DL

onde:

P = fora mxima no ensaio;

L = altura do corpo-de-prova;

D = dimetro do corpo-de-prova.


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No ensaio de flexo, com carregamento nos teros, a tenso de traomxima na face tracionada do corpo-de-prova dada pela teoria elementar da flexo,e conhecida como mdulo de ruptura.

A ASTM C 78-94 prescreve o clculo do mdulo de ruptura comoPL

bd2, se a

ruptura ocorrer no tero mdio. Se a ruptura ocorrer fora do tero mdio, no mais

que 5% do vo, o mdulo calculado como3

2

Pa

bd

sendo:

P = fora mxima no prisma;

L = vo;

b = largura da seo transversal;

d = altura da seo transversal;

a = distncia mdia da linha de ruptura, na face tracionada, ao apoio mais prximo.

Analisando a Tabela 7, percebe-se que a qualidade do agregado grado noinfluenciou os resultados dos ensaios na graduao estudada. Os concretos comagregados reciclados tiveram desempenho igual, ou ligeiramente superior, caso doconcreto com 50% de substituio. Este fato, certamente, devido boa adernciaentre a pasta e o agregado, anteriormente comentada. Reforando essa hiptese,pode-se citar que durante os ensaios, tanto de compresso diametral, quanto deflexo, observou-se que as rupturas davam-se atravs dos agregados.

As relaes tericas, baseadas em resultados de ensaios, entre resistncia trao direta (ftT) ( considerada o valor real da tenso de trao no concreto),resistncia trao na compresso diametral (ftD), resistncia trao na flexo (ftF) eresistncia compresso (fc), encontradas por RAPHAEL (1984), como tambm aspropostas de reviso da NB1/78, comprovam que os concretos com agregadosgrados reciclados seguem as mesmas leis. Uma constatao gratificante, verificadadurante a comparao entre os resultados experimentais e tericos, que aresistncia trao na compresso diametral, quando o ensaio bem conduzido,pode representar, ela mesma, a resistncia trao direta do concreto. A Tabela 8apresenta as comparaes entre os resultados experimentais e os tericos deRaphael e, em seguida, apenas para a resistncia trao por compresso diametral,

esses valores so tambm comparados com os da proposta de reviso da NB1/78,Tabela 9:


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TABELA 8 - Relaes entre valores tericos e experimentais

Valores de Resistncia Trao

EXPERIMENTAL TERICO (Raphael)

Dmx tipo de

agregadogrado

fc ftD ftF ftF =

0,44 fc2/3

ftT=

0,33 fc2/3

ftT=

0,75 ftF

(mm) ( MPa ) ( MPa ) ( MPa ) ( MPa ) ( MPa ) ( MPa )

natural 24,7 2,3 3,3 3,7 2,8 2,5

9,5 50% natural +50% reciclado

29,2 2,5 3,4 4,2 3,1 2,6

100% reciclado 29,0 2,2 3,3 4,2 3,1 2,5

onde:

fc = resistncia compresso axial aos 28 dias

ftD = resistncia trao por compresso diametral

ftF = resistncia trao na flexo (mdulo de ruptura)

ftT = resistncia trao direta

TABELA 9 - Resistncia trao aos 28 dias - Comparao entre os valores experimentais deresistncia trao por compresso diametral, RAPHAEL e proposta da reviso da NB-1/78

Valores de Resistncia TraoEXPERI-MENTAL

TERICO

Dmx tipo deagregado

compressodiametral

Raphael Reviso da NB - 1/78

grado ftD ftT=0,75 ftF

ftT=0,33 fc

2/3

ftT=0,9 ftD

ftT=0,7 ftF

ftT=0,3 fc

2/3

(mm) ( MPa ) ( MPa ) ( MPa ) ( MPa ) ( MPa ) ( MPa )

natural 2,3 2,5 2,8 2,1 2,3 2,5

9,5 50% natural +50% reciclado 2,5 2,6 3,1 2,3 2,4 2,8100% reciclado 2,2 2,5 3,1 2,0 2,3 2,8

Observa-se na tabela 9 que os valores de resistncia compresso diametral,obtidos experimentalmente, so praticamente idnticos aos propostos pela reviso daNB-1/78, tomando-se a resistncia trao direta em relao resistncia traona flexo (mdulo de ruptura). Para melhor visualizao, apresentamos esses valoresseparadamente na Figura 10:


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2,3

2,5

2,2

2,3 2,32,4

2,5 2,52,6

1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

2,00

2,20

2,40

2,60

2,80

3,00

3,20

3,40

3,60

3,80

4,00

Natural 50% + 50% 100%

ResistnciaTrao

(MPa)

ftD Experim

ftT=0,7 f tF (Rev.NB-1)

ftT=0,75 ftF (Raphael)

Figura 10 - Grfico comparativo de resistncia trao- D

mx= 9,5 mm

A atual, e ainda em vigor, NB-1/78 estabelece uma relao de 0,85 entre os

valores de resistncia trao direta e os obtidos por compresso diametral, para

concretos. Mesmo propondo alterao deste coeficiente de 0,85 para 0,90 (vide

Tabela 9), estes valores ainda se mantm conservadores. A proposio da RILEM

(1993), (Tabela 10-reproduzida aqui para melhor visualizao), prope que a relao

entre trao direta e trao por compresso diametral, mesmo que para concretos

com agregados reciclados, seja diretamente proporcional (relao 1:1). Este fato pde

ser verificado e constatado pelos resultados obtidos, tambm para concretos que

utilizaram agregados reciclados em suas misturas.

TABELA 10 - Coeficientes de relao propostos por RILEM (1993)

Valores de Projeto Tipo I Tipo II Tipo III

resistncia trao 1 1 1

mdulo de elasticidade 0,65 0,8 1

6.4 Resistncia abraso do concreto com agregado grado reciclado

Para avaliar indiretamente a resistncia abraso dos concretos comagregados reciclados, valeu-se da relao direta entre a abraso e a dureza

superficial, SADEGZADEH, M.; KETTLE, R. (1986). Foram, portanto, realizados

ensaios escleromtricos, com finalidade apenas comparativa, no concreto de

referncia e nos concretos com reciclados.

Os exemplares para execuo do ensaio foram os prismas utilizados nos

ensaios de flexo. No total foram realizados seis ensaios escleromtricos nos

concretos com Dmxigual a 9,5 mm.

Os resultados da avaliao, conduzidos segundo a NBR 7584/95, esto

apresentados na Tabela 11:


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TABELA 11 - Valores dos ndices escleromtricos


nodoprisma

idade(dias)

ndiceescleromtrico

natural 1 29 18,92 29 19,1

9,5 mm50% natural +50% reciclado

34

2929

22,622,8

100% reciclado 5 29 20,86 29 20,6


A uniformidade dos valores, para cada grupo, demonstra a homogeneidadedo concreto dos exemplares ensaiados.

Os resultados maiores, nos concretos com reciclados, correspondem maiorresistncia compresso dos mesmos e indicam dureza superficial, no mnimo, igualaos concretos de referncia.

7 APLICAO DO CONCRETO COM AGREGADO RECICLADO NAFABRICAO DE PAINIS LEVES DE VEDAO

A fim de dar uma aplicao prtica aos estudos at agora conduzidos e,dados os bons resultados apresentados pelo material reciclado, nesta fase props-se

um modelo de painel nervurado com o objetivo de se realizar ensaios para anlise dodesempenho flexo. Os painis confeccionados com concreto utilizando-seagregado grado reciclado, foram avaliados comparando o seu desempenho frente aum painel de referncia moldado com concreto confeccionado com agregadosnaturais.

O componente utilizad

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