Trao Concreto Fck 125mpa

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    12-Sep-2015

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Trao do concreto com fck 125MPa

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  • EDUARDO REBELLO MIGUEL

    CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO

    Trabalho de Concluso de Curso apresentado Universidade Anhembi Morumbi no mbito do Curso de Engenharia Civil com nfase Ambiental.

    SO PAULO 2003

  • EDUARDO REBELLO MIGUEL

    CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO

    Trabalho de Concluso de Curso apresentado Universidade Anhembi Morumbi no mbito do Curso de Engenharia Civil com nfase Ambiental. Orientador: Prof. Eng Fernando Jos Relvas

    SO PAULO 2003

  • AGRADECIMENTOS

    Agradeo ao Professor Engenheiro Fernando Jos Relvas pela orientao

    dada no tema do trabalho.

    Agradeo ao Professor Doutor Mestre Engenheiro Jos Rodolfo Scarati

    Martins pela colaborao e orientao dada na execuo do trabalho.

    Agradeo aos meus pais, Manuel Amilcar Miguel e Ivone M Rebello Miguel,

    por todo apoio e dedicao para a minha formao acadmica.

    Agradeo a minha namorada, Doutora Isabela Gil Rgis do Amaral, por todo

    amor, carinho e apoio.

  • SUMRIO

    RESUMO ...................................................................................................... III

    ABSTRACT .................................................................................................. IV

    LISTA DE FIGURAS......................................................................................V

    LISTA DE FOTOGRAFIAS...........................................................................VI

    LISTA DE TABELAS...................................................................................VII

    1 INTRODUO........................................................................................ 1

    2 OBJETIVOS ........................................................................................... 3

    2.1 Objetivo Geral .............................................................................................. 3

    2.2 Objetivo Especfico .................................................................................... 3

    3 METODOLOGIA DO TRABALHO ......................................................... 4

    4 JUSTIFICATIVA ..................................................................................... 5

    5 REVISO BIBLIOGRFICA .................................................................. 6

    5.1 Definio do CAD........................................................................................ 6

    5.2 Evoluo Histrica ..................................................................................... 8

    5.3 Materiais Empregados............................................................................. 12 5.3.1 Cimento................................................................................................. 13

    5.3.2 Agregados ............................................................................................ 14

    5.3.3 gua ...................................................................................................... 16

    i

  • 5.3.4 Aditivos ................................................................................................. 16

    5.3.5 Adies Minerais ................................................................................. 18

    5.4 Produo, Lanamento e Controle do CAD....................................... 20

    5.5 Propriedades Mecnicas......................................................................... 26

    5.6 Durabilidade ............................................................................................... 28

    5.7 Vantagens do CAD ................................................................................... 31

    6 EXEMPLOS DE OBRAS COM CAD .................................................... 33

    6.1 Edifcio Scotia Plaza................................................................................. 35

    6.2 Edifcio Water Tower Place .................................................................... 38

    6.3 Petronas Tower ......................................................................................... 40

    7 ESTUDO DE VIABILIDADE ECONMICA.......................................... 43

    7.1 Estudo 1....................................................................................................... 44

    7.2 Estudo 2....................................................................................................... 47

    8 CONCLUSES..................................................................................... 55

    REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS............................................................ 57

    ii

  • RESUMO

    Este trabalho define e aborda o uso do Concreto de Alto Desempenho

    (CAD), demonstrando a sua eficincia na construo civil e sua evoluo

    tecnolgica ao longo dos anos. So apresentados os tipos e caractersticas

    especficas dos materiais utilizados na sua composio e alguns parmetros

    considerados para a produo e controle do CAD.

    No trabalho destacado a sua alta resistncia compresso e suas

    propriedades mecnicas diferenciadas do concreto convencional, assim

    como sua alta durabilidade mesmo em ambientes agressivos. So citadas as

    vantagens tcnicas e econmicas ao se especificar o CAD em obras civis.

    So apresentados trs casos que utilizaram este material na sua execuo e

    dois estudos de viabilidade econmica do uso do concreto de alto

    desempenho comparados ao concreto convencional em edificaes. O uso

    do CAD demonstrou uma reduo na quantidade de materiais utilizados e

    economia de custo da ordem de 11% nesses estudos apresentados.

    iii

  • ABSTRACT

    This work defines and it approaches the use of the High-Performance

    Concrete (HPC), demonstrating his efficiency in the civil building and his

    technological evolution along the years. The types and specific

    characteristics of the materials used in his composition are presented and

    some parameters considered for the production and control of HPC.

    In the work his high resistance to the compression is detached and their

    differentiated mechanical properties of the conventional concrete, as well as

    his high durability even in aggressive atmospheres. The technical and

    economical advantages are mentioned when HPC in civil works is specified.

    There are presented three cases that used this material in their execution

    and two studies of economical viability of the use of the high-performance

    concrete compared to the conventional concrete in constructions. The use of

    HPC demonstrated a reduction in the amount of used materials and

    economy in the order of 11% in these presented studies.

    iv

  • LISTA DE FIGURAS

    Figura 5.1: Utilizao de Ao e CAD nos Edifcios mais Altos do Mundo .... 11

    Figura 5.2: Materiais Empregados na Composio do HPC = CAD ............ 12

    Figura 5.3: Influncia do Agregado Grado no Concreto............................. 15

    Figura 5.4: Exemplo de trao do Concreto para fck > 80 MPa..................... 22

    Figura 5.5: Evoluo Relativa de Resistncias ............................................ 24

    Figura 5.6: Faixa entre fck e fcd................................................................... 26

    Figura 5.7: Comparao entre CAD e Concreto Usual, Carbonatao........ 29

    Figura 5.8: Comparao entre CAD e Concreto Usual, Cloretos................. 29

    Figura 7.1: Croqui da Planta do Edifcio Estudado....................................... 47

    Figura 7.2: Redues de Seo para os pilares do Modelo I....................... 49

    Figura 7.3: Distribuio da Resistncia compresso no Modelo II............ 50

    Figura 7.4: Distribuio da Resistncia compresso no Modelo III........... 50

    Figura 7.5: Volume de CAD em comparao ao Volume total de concreto . 51

    Figura 7.6: Custo Total dos Modelos I, II e III .............................................. 53

    Figura 7.7: Custo Total de cada Edifcio (concreto + ao + frmas) ............ 53

    v

  • LISTA DE FOTOGRAFIAS

    Foto 5.1: Diferena de um Concreto sem e outro com Superplastificante ... 23

    Foto 5.2: Concreto com Pigmento e Superplastificante ............................... 23

    Foto 5.3: Comparao da Microestrutura do CAD e Concreto Usual........... 27

    Foto 6.1: Edifcio Scotia Plaza ..................................................................... 35

    Foto 6.2: Edifcio Water Tower Place........................................................... 38

    Foto 6.3: Petronas Tower............................................................................. 40

    Foto 7.1: Foto do Edifcio Estudado ............................................................. 48

    vi

  • LISTA DE TABELAS

    Tabela 5.1: Grupos de Resistncia ................................................................ 6

    Tabela 5.2: Classificao dos Concretos ....................................................... 7

    Tabela 5.3: Evoluo do consumo mdio mundial de cimento, per capita..... 9

    Tabela 5.4: Cimentos Mais Indicados .......................................................... 13

    Tabela 5.5: Limites para produo de 1 m de CAD .................................... 21

    Tabela 5.6: Resistncia do CAD em funo da Relao a/c........................ 26

    Tabela 6.1: Edifcios Executados com CAD................................................. 34

    Tabela 6.2: Dados Edifcio Scotia Plaza ...................................................... 36

    Tabela 6.3: Concreto desenvolvido para o Scotia Plaza.............................. 36

    Tabela 6.4: Evoluo da Idade do Concreto ................................................ 37

    Tabela 6.5: Dados Edifcio Water Tower Place............................................ 39

    Tabela 6.6: Dados Petronas Tower.............................................................. 41

    Tabela 7.1:Consumo de Materiais para Execuo de um Pavimento.......... 44

    Tabela 7.2: Custo Comparativo da Estrutura ............................................... 46

    Tabela 7.3: Consumo e Custo do Concreto nos Modelos............................ 51

    Tabela 7.4: Consumo e Custo do Ao nos Modelos .................................... 52

    Tabela 7.5: Consumo e Custo de Frmas nos Modelos .............................. 52

    vii

  • 1 INTRODUO

    O concreto foi inventado em meados do sculo XIX e os primeiros edifcios

    em concreto armado foram construdos h pouco mais de um sculo

    (SERRA, 1997). Desde ento o concreto permaneceu uma mistura de

    cimento, agregados diversos e gua. Contudo, nos ltimos anos a pesquisa

    vem propondo alteraes significativas nessa situao.

    Os avanos tecnolgicos na rea da engenharia civil no ficam por conta

    apenas da utilizao de novos equipamentos e processos construtivos. Este

    avano pode ser percebido tambm no uso de novos materiais e na melhoria

    das qualidades dos materiais j existentes. Atualmente, encontramo-nos

    numa etapa de desenvolvimento da tecnologia do concreto na qual no s o

    proporcionamento dos materiais e suas propriedades so estudadas, mas

    aonde a prpria utilizao de materiais, at ento no presente nas fases

    constituintes de concretos tradicionais, so utilizados.

    A necessidade de promover avanos na qualidade do concreto foi percebida

    em funo de dois aspectos, sua resistncia mecnica e durabilidade. Era

    necessrio superar as limitaes do concreto quando comparado ao ao,

    principalmente na estrutura de edifcios muito altos e quanto durabilidade,

    era necessrio superar o rpido envelhecimento das estruturas de concreto

    armado, decorrente da infiltrao de gua nos capilares, carbonatao,

    despasivao e conseqente corroso das armaduras.

    O concreto de alto desempenho (CAD), foi desenvolvido na Noruega na

    dcada de 1950 e adotado no Brasil h cerca de dez anos, era conhecido no

    incio como concreto de alta resistncia (CAR) devido sua alta resistncia

    caracterstica compresso. Durante muito tempo essa vantagem suplantou

    outras de igual importncia como durabilidade e compacidade, at que a

    1

  • nova definio se tornasse consenso no meio tcnico (TCHNE, 2002).

    Assim, concretos com resistncia a compresso em torno de 100 MPa

    podem ser obtidos e utilizados em obras comuns, com uma srie de

    vantagens em relao aos concretos normais, dentre elas a sua maior

    durabilidade.

    2

  • 2 OBJETIVOS

    2.1 Objetivo Geral

    Abordar o uso do Concreto de Alto Desempenho (CAD) demonstrando a sua

    eficincia na construo civil e apresentar algumas informaes de estudos

    realizados sobre o CAD, sua conceituao e suas principais caractersticas,

    destacando sua elevada resistncia compresso e sua alta durabilidade.

    Fornecer exemplos de utilizao deste material e um comparativo de custos

    de um mesmo caso dimensionado para concreto usual e concreto de alto

    desempenho.

    2.2 Objetivo Especfico

    Como objetivos especficos deste trabalho sobre o Concreto de Alto

    Desempenho destacam-se:

    Definio e principais caractersticas; Evoluo histrica; Os materiais utilizados na sua elaborao; Produo, lanamento e controle; Caractersticas fsicas e mecnicas; Exemplos de obras que utilizaram este material; Vantagens tcnicas e econmicas ao especificar este tipo de

    concreto.

    3

  • 3 METODOLOGIA DO TRABALHO

    A metodologia do trabalho foi desenvolvida considerando diversas fontes de

    pesquisa.

    Os conceitos bsicos que norteiam o tema do estudo foram extrados de

    livros tcnicos. Os sites da Internet contriburam na busca de artigos e

    informaes adicionais sobre o tema.

    As normas tcnicas com especificaes sobre temas relacionados ao estudo

    foram coletadas para elucidar o trabalho.

    Anais de congressos foram de grande valia para apresentao de relato de

    casos prticos da aplicao do concreto de alto desempenho, assim como

    depoimentos na utilizao do material estudado proporcionaram demonstrar,

    exemplificar e ilustrar o estudo.

    4

  • 4 JUSTIFICATIVA

    Talvez poucas pessoas tenham conhecimento disso, mas o concreto o

    segundo material mais utilizado no mundo, atrs apenas da gua

    (MONTEIRO, 2003). Atravs do emprego do concreto armado tem sido

    construda a maioria das obras de infra-estrutura dos pases, assim como

    edificaes residenciais, comerciais e industriais. Essa enorme aceitao do

    concreto justifica-se pelas suas caractersticas excepcionais de versatilidade,

    durabilidade, economia e resistncia.

    A durabilidade do concreto usual est se tornando um assunto de

    preocupao na maioria dos pases porque um nmero muito grande de

    estruturas de concreto apresenta srios sinais de deteriorao. Nos ltimos

    tempos a questo da durabilidade tem ganhado nfase e devido a sua

    importncia j absorve grande parte da ateno dos engenheiros.

    Outra caracterstica fundamental do concreto a sua resistncia, visto que

    um concreto mais resistente proporciona estruturas mais esbeltas, levando a

    um melhor aproveitamento das reas a serem projetadas. Nos ltimos anos

    tem havido uma maior utilizao de concretos com resistncia compresso

    acima de valores que antes eram normalmente empregados.

    Considerando que a meta ideal construir estruturas resistentes, com maior

    durabilidade, potencializando o espao arquitetnico e reduzindo os custos

    de manuteno, o Concreto de Alto Desempenho pode ser uma boa

    alternativa, por apresentar propriedades relativamente superiores s do

    concreto tradicional. Portanto divulgar informaes sobre este material

    relativamente novo no Brasil de grande valia, contribuindo para o

    desenvolvimento da Engenharia Civil.

    5

  • 5 REVISO BIBLIOGRFICA

    5.1 Definio do CAD

    Para definir o concreto de alto desempenho (CAD) ou high-perfomance

    concrete (conhecido internacionalmente como HPC) deve ser feita uma

    definio de concreto de alta resistncia, pois o CAD no apenas um

    concreto com uma resistncia mecnica elevada.

    Definem-se concretos de alta resistncia aqueles que apresentam mdias de

    resistncia compresso unixial acima das usuais em um dado local ou

    poca (DAL MOLIN et alli, 1997).

    Conforme a NBR 8953 (1992), os concretos so classificados em dois

    grupos conforme a tabela abaixo:

    Tabela 5.1: Grupos de Resistncia

    Grupo I de Resistncia

    Resistncia caracterstica a

    compresso (MPa)

    Grupo II de Resistncia

    Resistncia caracterstica a

    compresso (MPa)

    C10 10 C55 55

    C15 15 C60 60

    C20 20 C70 70

    C25 25 C80 80

    C30 30

    C35 35

    C40 40

    C45 45

    C50 50

    Fonte: NBR 8953, 1992.

    6

  • A classificao proposta por AMARAL FILHO (1997) tem uma certa

    coerncia com a tendncia norueguesa sempre respeitvel por ser o centro

    mais avanado do mundo em concretos de alto desempenho.

    Tabela 5.2: Classificao dos Concretos

    Classe Resistncia compresso

    (MPa)

    Equipamentos de produo

    Materiais Diagrama Tenso x

    deformao x

    Diagramas de tenses de

    compresso na flexo simples

    Tipo de ruptura

    compresso

    Baixa

    < 25

    Canteiro Comum

    Cimento Portland

    areia agregados

    comuns

    Parablico c/ ntido

    patamar longo da

    plastificao

    Retangular

    (estdio III)

    Fratura spera

    com agregados

    intactos

    Mdia

    25 50

    Centrais com bom

    controle

    tecnolgico

    Cimento Portland

    areia agregado

    comum

    superplastificante

    (com ou sem m.s.

    ou Fly Ash)

    Parablico c/ patamar

    ntido, mas menor

    Retangular

    (estdio III)

    Fratura spera

    com parte dos

    agregados

    rompidos

    Alta

    50 90

    Centrais com

    rigoroso controle

    tecnolgico

    Cimento Portland

    areia agregado

    muito bom

    superplastificante

    Microslica Baixo

    teor a/c

    Triangular c/ pequeno

    patamar

    Triangular ou

    trapezoidal

    Fratura lisa

    com agregados

    cisalhados

    (ruptura frgil)

    Ultra

    Alta

    90 100

    Fbricas de pr-

    moldados e

    instalaes

    especiais

    Cim. Portland

    Areia de bauxita

    calcinado

    agregado idem ou

    de ferro

    superplastificante

    microsilica

    Baixssimo teor

    a/c

    Diagrama x a

    determinar em cada

    caso

    A determinar

    Diferente em

    cada caso

    ruptura

    totalmente

    frgil

    Fonte: AMARAL FILHO, 1997.

    DINIZ (1997) destaca que se costuma distinguir a diferena de concreto de

    alto desempenho e concreto de alta resistncia, sendo alto desempenho

    relacionado principalmente durabilidade do concreto e que alguns

    7

  • concretos atingem um bom desempenho a partir de uma resistncia de

    compresso aos 28 dias de 35 MPa e os concretos de alta resistncia so

    considerados acima dos 55 MPa de resistncia compresso.

    Atualmente aplica-se o conceito ampliado de concreto de alto desempenho,

    que alm do aumento da resistncia mecnica contempla tambm uma

    maior durabilidade.

    A reduo na quantidade de gua, isto , a reduo na relao gua/cimento

    (a/c), aumenta a resistncia do concreto, mas reduz a trabalhabilidade do

    concreto fresco. Por isso os concretos de alto desempenho so produzidos

    com aditivos que permitem reduzir a quantidade de gua mantendo e at

    melhorando a trabalhabilidade.

    A adio da slica ativa ou outros fillers preenche os vazios da zona de

    transio do aglomerante/agregado, proporcionando uma estrutura mais

    compacta.

    Pode-se dizer que CAD sinnimo de concreto com slica ativa, pois esta,

    como regra geral, a nica forma de obter-se as qualidades requeridas

    dentro do enfoque custo-benefcio (AMARAL FILHO, 1998).

    5.2 Evoluo Histrica

    A partir do patenteamento do cimento Portland por Joseph Aspdin em 1824

    na Inglaterra e a conseqente difuso da fabricao mundial, o concreto tem

    sido o material de construo civil mais utilizados em todas as regies do

    mundo (HELENE, 1997). As estatsticas demonstram que o consumo de

    cimento mdio mundial, per capita, tem aumentado progressivamente neste

    8

  • sculo, estando em 1990 com 210 kg/habitante/ano, quase quatro vezes o

    consumo em 1950, conforme mostra a tabela (HELENE,1997).

    Tabela 5.3: Evoluo do consumo mdio mundial de cimento, per capita

    Ano/dcada 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990

    Consumo - kg/hab/ano 19 38 40 55 104 158 203 210

    Fonte: HELENE, 1997.

    S no ano de 2000 o Brasil produziu cerca de 39,6 milhes de toneladas de

    Cimento Portland (ABCP, 2003).

    O concreto de alto desempenho (CAD), foi desenvolvido na Noruega na

    dcada de 1950 (TCHNE, 2002) e FREEDMAN (apud AITCIN, 2000) diz

    que no incio de 1960 comeou a ser usado em quantidades significativas

    em estruturas importantes nos EUA.

    Naquele tempo muitos projetistas estavam satisfeitos em projetar estruturas

    baseadas em concretos de 15 a 20 MPa, os quais eram bem conhecidos,

    econmicos e seguros (AITCIN, 2000). No era bvio para a maioria dos

    engenheiros que o concreto um dia deslocaria o ao na construo de

    arranha-cus, a sabedoria daquela poca era que o concreto era bom

    apenas para ser usado nas fundaes e na construo dos pisos dos

    edifcios de grande altura ou para proteger elementos estruturais contra o

    fogo.

    AITCIN (2000) diz que as resistncias compresso pararam de crescer em

    torno dos 60 MPa porque uma barreira tcnica foi encontrada, que somente

    poderia ser superada com a disponibilidade de novos materiais.

    No comeo de 1970 era impossvel fazer concreto com uma resistncia

    compresso maior que 60 MPa porque os redutores de gua de que se

    dispunha normalmente poca no eram capazes de reduzir mais a relao

    gua/cimento (a/c) BLICK (apud AITCIN, 2000).

    9

  • BLICK (apud AITCIN, 2000) diz tambm que era necessrio encontrar

    redutores de gua que apresentassem os menores efeitos indesejveis,

    objetivando reduzir a relao a/c tanto quanto possvel, pois os concretos de

    alto desempenho eram entregues com um abatimento muito baixo,

    tipicamente de 75 mm a 100 mm.

    Foi no final dos anos 60 que os superplastificantes (superfluidificantes) foram

    pela primeira vez usados no concreto, a sua introduo ocorrendo quase

    que simultaneamente no Japo e na Alemanha. HATTORI, MEYER (apud

    AITCIN, 2000).

    Durante a dcada de 1980, a dosagem dos superplastificantes foi

    aumentando pouco a pouco e comeou-se a perceber que poderiam ser

    usados como um redutor de gua de grande efeito RONNEBERG (apud

    AITCIN, 2000). Com o uso de uma dosagem elevada de superplastificante

    descobriu que era possvel reduzir a relao a/c do concreto at 0,30 e ainda

    obter um abatimento inicial de 200 mm, visto que antes os concretos com

    redutores de gua eram entregues com abatimento inicial de apenas 75 mm

    a 100 mm. BLICK (apud AITCIN, 2000).

    AITCIN (2000) relata que um concreto com relaes de a/c to baixas,

    alguns cimentos Portland comerciais comeavam a deixar a desejar em

    termos de resistncia compresso, entretanto com uma seleo cuidadosa

    do cimento e do superplastificante era possvel diminuir a relao a/c.

    No inicio dos anos 80 a slica ativa comeou a ser utilizada na Amrica do

    Norte, embora ao final dos anos 70 na Escandinvia, a slica ativa comeou

    a ser utilizada como material cimentcio suplementar no concreto (AITCIN,

    2000).

    Foi rapidamente reconhecida a vantagem particular de usar a slica ativa

    como uma pozolana muito fina e reativa no concreto de alto desempenho, foi

    10

  • mostrado que possvel tornar trabalhveis concretos com resistncias

    compresso acima de 100 MPa (TCHNE, 2002).

    A figura 5.1 mostra a mudana gradual da utilizao do ao por concreto,

    baseada na publicao de BEEDLE (apud DAL MOLIN et alli, 1997) sobre os

    cem edifcios mais altos do mundo.

    Figura 5.1: Utilizao de Ao e CAD nos Edifcios mais Altos do Mundo

    Fonte: BEEDLE (apud DAL MOLIN et alli, 1997).

    A aceitao e o uso do CAD est crescendo devagar em muitos pases: na

    verdade, seu uso ainda representa uma percentagem muito baixa do

    mercado do concreto, entretanto vrios pases lanaram importantes

    programas de pesquisa especficos sobre o CAD no final dos anos 80

    (AITCIN, 2000).

    11

  • 5.3 Materiais Empregados

    De forma geral, os materiais utilizados no concreto de alto desempenho so

    os mesmos utilizados no concreto convencional.

    Figura 5.2: Materiais Empregados na Composio do HPC = CAD

    Fonte: ABCP, 1997.

    Os CADs requerem materiais constituintes de boa procedncia e alta

    qualidade. So utilizados cimentos Portland, agregados midos e grados,

    gua potvel, aditivos plastificantes redutores de gua e, eventualmente,

    adies de slica ativa e aditivos superplastificantes.

    A seleo de materiais para produo do CAD no simples, pois existem

    cimentos e agregados com grandes variaes nas suas composies e

    propriedades e ainda no foi estabelecida, na opinio de AITCIN (2000),

    uma diretriz clara do tipo de cimento e agregado mais apropriado para

    utilizao em CAD.

    AITCIN (2000) ressalta, deve ser admitido que, at o presente momento, o

    progresso no campo do CAD tem sido fruto de uma abordagem emprica

    mais do que fundamental e cientfica.

    12

  • 5.3.1 Cimento

    Os tipos de cimento atualmente produzidos no Brasil so o cimento Portland

    comum, cimento Portland comum com adies, cimento Portland de alto-

    forno, cimento Portland composto, cimento Portland pozolnico e cimento

    Portland de alta resistncia inicial. Dentre dessas categorias, so fabricados

    ainda cimentos resistentes a sulfatos (SOUZA, 1998).

    Na opinio de HOWARD (apud DAL MOLIN et alli, 1997), no existem

    critrios cientficos que especifiquem o cimento mais adequado para a

    produo do CAD.

    Segundo AMARAL FILHO (1997) podem ser utilizados os do tipo Portland

    comuns com as pequenas adies permitidas pelas normas.

    Em geral, so utilizados cimentos Portland de hidratao rpida e com

    menores teores de pozolana ou escria, mas essas adies aumentam a

    durabilidade do concreto em ambientes agressivos onde h altos teores de

    sulfatos e cloretos (TCHNE, 2002).

    A tabela 5.4 mostra os cimentos fabricados no Brasil mais indicados para a

    produo do concreto de alto desempenho.

    Tabela 5.4: Cimentos Mais Indicados

    Cimento Classe de Resistncia Norma

    CP I e I.S 40 NBR 5732

    CP II.E 40 NBR 11578

    CP V ARI NBR 5733

    Fonte: ABCP, 1999.

    SIMPLICIO (2003) no indica o uso do cimento aluminoso justificando para

    isto que o mesmo no de uso corrente, e vrias normas o probem devido

    13

  • possibilidade de corroso por lcalis e por causa do fenmeno de

    converso que uma perda de resistncia geralmente inevitvel em climas

    temperados.

    5.3.2 Agregados

    A qualificao dos agregados para o emprego em concretos de alto

    desempenho baseia-se no atendimento das exigncias mnimas prescritas

    nas normas atuais para concretos convencionais (NBR 7211, 1983; NBR

    12654, 1992). Alm destas exigncias, outros aspectos devem ser

    considerados para elaborao do CAD.

    A seleo dos agregados particularmente resistentes no necessria para

    a produo do concreto usual. Geralmente, apenas necessrio verificar se

    as exigncias de desempenho das normas para agregados esto sendo

    atendidas. Por outro lado, no CAD, a pasta hidratada de cimento e a zona de

    transio podem ser to resistentes que, se os agregados, particularmente

    os grados, no forem suficientemente resistentes, eles podem tornar-se o

    elo mais fraco dentro do concreto (AITCIN, 2000).

    De acordo com SIMPLICIO (2003), os agregados so os componentes que

    iro limitar a resistncia compresso do concreto. O mdulo de

    elasticidade (E) vai depender quase exclusivamente do tipo de agregado

    utilizado na produo do CAD (AMARAL FILHO, 1998).

    a) Agregados Grados

    Os agregados grados devem apresentar elevada resistncia compresso,

    baixo ndice de abraso Los Angeles, baixo teor de materiais friveis e boa

    aderncia pasta de cimento. As maiores resistncias so obtidas com

    basaltos e diabsios. Os agregados devem ser sos e no-reativos com os

    lcalis do cimento, apresentando gros com dimenso mxima caracterstica

    14

  • de 25 mm, o que reduz os efeitos negativos da zona de transio

    pasta/agregado e propicia concretos de resistncia mais elevada. So

    recomendadas as britas de gros prximos a uma esfera, mas com boa

    rugosidade superficial para proporcionar uma boa aderncia. Seixos rolados

    e pedregulhos em geral no propiciam concretos com resistncia

    compresso maior que 50 MPa, dentro de condies economicamente

    viveis (TCHNE, 2002).

    De acordo com OREILLY DAZ (1998) para os agregados grados naturais,

    comumente empregados nos concretos convencionais, tem-se conseguido

    resistncias em torno de 120 MPa.

    Figura 5.3: Influncia do Agregado Grado no Concreto

    Fonte: ABCP, 1999.

    Em concretos de at 20 MPa conveniente desde que a geometria da

    estrutura assim o permita, produzir concretos com agregados de tamanho

    grande, porm no caso de concretos de alto desempenho prefervel utilizar

    agregados grados de pequena dimenso (ABCP, 1999).

    AITCIN (2000), relata que quanto mais alta for resistncia compresso

    pretendida, menor deveria ser o tamanho mximo do agregado grado.

    Concretos com resistncia compresso de mais de 125 MPa tm sido

    15

  • produzidos at hoje, com agregado grado tendo tamanho mximo de 10mm

    a 14mm

    b) Agregados Midos

    Os agregados midos devem demandar a menor quantidade possvel de

    gua para obteno de mxima plasticidade e fluidez do concreto.

    importante que uma grande quantidade de gros fiquem retidos nas peneiras

    de malhas de abertura 2,4; 0,30 e 0,15 mm. Em contrapartida deve-se evitar

    a reteno de elevados teores nas peneiras 1,2 e 0,6 mm. So preferveis

    areias de gros arredondados, e devem-se evitar agregados midos modos

    ou artificiais (TCHNE, 2002).

    A granulometria da areia deve crescer proporcionalmente resistncia

    compresso e ao consumo de cimento, prefervel o mdulo de finura na

    faixa de 2,70 a 3,00 quando disponvel (AITCIN, 2000).

    Para as areias, por exemplo, resistncias de at 170 MPa podem ser

    atingidas utilizando-se areias naturais, para valores maiores de resistncia

    torna-se necessrio a utilizao de areia artificial (OREILLY DAZ, 1998).

    5.3.3 gua

    De acordo com o ACI 363 (1991) os requisitos de qualidade da gua para

    concretos de alto desempenho so os mesmos que para concretos

    convencionais.

    5.3.4 Aditivos

    De acordo com J.Calleja (apud SOUZA, 1998), os aditivos so produtos

    que, acrescentados aos aglomerantes no momento de sua elaborao, e em

    condies adequadas, nas formas convenientes e nas doses precisas, tem

    16

  • por finalidade modificar ou implementar, em sentido positivo e em carter

    permanente, certas propriedades do conglomerado, para seu melhor

    comportamento em todos ou em algum aspecto, tanto no estado fresco

    como endurecido.

    Os superplastificantes so produtos qumicos adicionados ao concreto em

    teores que no ultrapassam 5 % em relao massa de cimento. Os

    superplastificantes permitem a execuo de concretos de elevada

    resistncia e baixssimo teor gua/cimento (TCHNE, 2002).

    Recomenda-se estudar a compatibilidade cimento/aditivo, pois os aditivos

    superplastificantes so sensveis composio dos cimentos e vice-versa.

    Esses estudos experimentais podem ser realizados em pastas atravs do

    ensaio do mini slump ou atravs do ensaio do Cone de Marsh, utilizado no

    estudo da fluidez de caldas de injeo de bainhas de cabos de protenso. O

    ideal, no entanto, estudar a eficincia desses aditivos em concretos, mas

    este estudo mais oneroso e mais demorado que o simples e rpido estudo

    em pastas (ABCP, 1999).

    Existem quatro famlias principais de superplastificantes comerciais segundo

    BRADLEY (apud AITCIN, 2000):

    1. Sais sulfonados de policondensados de naftaleno e formaldedo,

    usualmente denominados polinaftalenos sulfonados ou mais

    simplesmente superplastificantes de naftaleno;

    2. Sais sulfonados de policondensados de melanina e formaldedo,

    usualmente denominados polimelaninas ou mais simplesmente

    superplastificantes de melanina;

    3. Lignossulfonatos com teores muito baixos de acar e de

    surfactantes;

    4. Poliacrilatos.

    17

  • Atualmente, as bases mais largamente usadas para fazer superplastificantes

    so dos dois primeiros tipos (naftaleno e melanina) e eles podem ser usados

    em conjunto com redutores de gua, com retardadores de pega e ainda com

    aceleradores (AITCIN, 2000).

    Estes aditivos redutores de gua conduzem a um aumento de retrao e so

    teis por permitirem uma reduo do fator a/c. Possuem efeito relativamente

    curto, em torno de 60 minutos e no influenciam de forma nenhuma a

    resistncia final do concreto (SIMPLICIO, 2003).

    5.3.5 Adies Minerais

    Aditivos minerais como a microsslica (slica ativa) ou as cinzas volantes,

    possuem duas formas bsicas de atuao no concreto: uma fsica,

    denominado efeito filler (preenchimento dos vazios), que colabora para

    aumentar a coeso e a compacidade tanto da fase pasta quanto da ligao

    agregado-pasta, e outra qumica, a clssica reao pozolnica de

    transformao do frgil hidrxido de clcio no resistente silicato de clcio

    hidratado (ALMEIDA, 1997).

    A slica ativa um p fino pulverizado de tom cinza, subproduto da

    fabricao do silcio metlico, das ligas de ferro-silcio e de outras ligas de

    silcio (AITCIN, 2000).

    Atua no concreto alterando suas caractersticas tanto no estado fresco

    quanto no estado endurecido e sua ao est diretamente ligada s suas

    caractersticas pozolnicas, com teores de slica amorfa, SiO2, maior ou

    igual a 85 % em sua composio, e de seu efeito microfiller, devido a

    partculas esfricas com dimetro mdio da ordem de 0,2 m que, alm de

    preencherem os vazios, colaboram para maior reatividade do material

    (SOUZA, 1998).

    18

  • Atualmente a slica ativa disponvel em quatro diferentes formas: em bruto,

    como produzida, em forma de nata de slica ativa, em forma densificada e

    misturada com o cimento Portland (AITCIN, 2000).

    Os gros da slica ativa so cerca de cem vezes menores que os do cimento

    e preenchem os espaos vazios existentes na zona de transio entre

    cimento e agregado (TCHNE, 2002).

    De acordo com SOUZA (1998), comparando os concretos convencionais, os

    concretos com slica ativa apresentam as seguintes vantagens:

    Maiores resistncias compresso e trao;

    Menor permeabilidade, porosidade e absortividade;

    Maiores resistncias abraso e eroso;

    Maior resistncia a ataques qumicos, como de sulfatos e de cloretos;

    Maior aderncia concreto novo concreto velho;

    Menor ndice de reflexo no concreto projetado.

    BONINI et all (1999) destaca que um concreto com 8% de slica ativa do

    peso de cimento utilizada na composio de um concreto incrementa 50 %

    na aderncia mdia e 57 % na aderncia de ruptura entre concreto e

    armadura.

    Dados os materiais disponveis atualmente, quase impossvel exceder o

    limite de 100 MPa de resistncia compresso em um determinado

    concreto sem usar a slica ativa na sua composio (AITCIN, 2000).

    19

  • 5.4 Produo, Lanamento e Controle do CAD

    A produo, o transporte e o lanamento do CAD devem ser da mesma

    forma que um concreto usual, com maior ateno no fato da enorme coeso

    das partculas o que exige concretos de abatimento do tronco de cone um

    pouco maior que os usuais, ou seja, mais fluidos (AITCIN, 2000).

    Em geral o CAD muito trabalhvel e de fcil assimilao pela mo de obra

    operacional, que gosta da substituio do concreto convencional pelo CAD

    (ABCP, 1999).

    De acordo com AITCIN (2000), para obter sucesso na produo de um

    concreto de 100 MPa, por exemplo, exige-se:

    Um agregado muito resistente, limpo, spero e cbico (com algumas excees para cascalhos glaciares);

    Um cimento com desempenho notavelmente bom, tanto reologicamente com em termos de resistncia;

    Um superplastificante que seja totalmente compatvel com o cimento selecionado.

    Pouco tem sido feito na rea dos mtodos de dosagem do CAD, at

    recentemente pesquisadores e produtores de concreto tendiam a adotar ou

    modificar formulas convencionais, testadas ao longo do tempo. Em qualquer

    caso, ainda no existem mtodos rpidos e seguros para formular o CAD

    (OREILLY DAZ, 1998). Atravs dos anos, foi desenvolvido e usado com

    sucesso, na Universidade de Sherbrooke, um mtodo semi-emprico que

    simples de compreender e fcil de ser colocado em prtica (AITCIN, 2000).

    Os traos dos CADs so muito sensveis a qualquer variao das

    propores, especialmente na quantidade de gua, um aumento de 3 a 5

    20

  • litros por metro cbico na mistura pode representar um decrscimo de 10 a

    20 MPa na resistncia a compresso (AITCIN, 2000).

    SERRA (1997) indica as propores usuais dos diversos materiais para

    produzir 1 m de concreto de alto desempenho, em mdia, dentro dos

    seguintes limites conforme a tabela 5.5.

    Tabela 5.5: Limites para produo de 1 m de CAD 400 kg < Cimento < 600 kg

    650 kg < Agregado Mido < 750 kg

    1000 kg < Agregado Grado < 1100 kg

    1% < Superfluidificantes < 2%

    (do peso do cimento)

    120 kg < gua < 160 kg

    7% < Slica Ativa < 15%

    (do peso do cimento)

    Fonte: SERRA, 1997.

    O trao exemplificado a seguir da estrutura utilizada no edifcio E-Tower,

    localizado em So Paulo/SP Brasil, no qual obteve resistncia

    compresso de 125 MPa, um valor relativamente alto e portanto nota-se

    uma leve diferena nos limites de trao citado acima por SERRA, 1997.

    21

  • Material Caracterstica Massa (Kg) Proporo

    Cimento CP V ARI Alta Resistncia Inicial - RS 623 1

    Pedra Brita 1basalto (pedreira basalto/Campinas-SP) 1027 1,65

    Areia Quartzo rseo Itaporanga (granulometria constante) 550 0,88

    Slica Ativa Camargo Corra 93 0,15

    Pigmento xido de ferro 4% Bayer 25 0,04

    Gelo Toda gua do trao com relao a/c 0,18

    (gua/aglomerante) 130 0,18

    Aditivo 1 Super plastificante de 3 gerao ( ~ 1%) 6,2 0,01

    Aditivo 2 Estabilizador da hidratao ( ~ 0,5%) 3,60 0,0058

    Figura 5.4: Exemplo de trao do Concreto para fck > 80 MPa Fonte: MEDEIROS, 2002.

    O tempo da mistura usualmente maior para os concretos de alto

    desempenho do que para os concretos usuais sendo recomendvel que o

    CAD seja produzido em centrais de concreto, pois exige controle rigoroso da

    massa dos materiais (AITCIN, 2000).

    Se a Central estiver no local de aplicao, a execuo como a usual. Se a

    Central estiver distante, o ideal trazer o concreto j pronto, com parte da

    gua, at o local de lanamento. Nesse local feita uma lama com o

    restante da gua, os aditivos e a slica ativa. Essa lama obtida num

    misturador de alta turbulncia e lanada no caminho betoneira. Neste, ela

    deve misturar por 8 minutos e sob rotao em torno de 25 rpm. necessrio

    ficar atento ao tempo til de superplastificante (AMARAL FILHO, 1998).

    O slump do CAD tem que ser maior do que o de um concreto convencional,

    pois, em igualdade de slump, o CAD requer maior energia de vibrao. O

    tempo de aplicao funo do tipo de superplastificante usado e, como

    regra geral, inferior a 40 minutos (AMARAL FILHO, 1998).

    22

  • Foto 5.1: Diferena de um Concreto sem e outro com Superplastificante Fonte: SERRA, 1997.

    No h risco de segregao, seja por causa da ferragem densa, altura de

    lanamento ou vibrao exagerada. A vibrao da ferragem tambm

    incua, pois a alta coeso e a ausncia de exsudao impedem o

    isolamento das ferragens por pelcula dgua que se formaria no concreto

    convencional (AMARAL FILHO, 1998).

    Foto 5.2: Concreto com Pigmento e Superplastificante Fonte: MEDEIROS, 2002.

    O lanamento do CAD no difere do lanamento de concretos

    convencionais. Pode-se bombear o CAD, fazer o lanamento por grua,

    correia transportadora, jericas ou caambas. Na etapa de adensamento

    importante evitar o surgimento de bolhas aprisionadas de ar, geradas pela

    23

  • alta viscosidade e coeso da massa, recomendvel a utilizao de

    vibradores de frma.

    O projeto, montagem e desmontagem das frmas para estruturas de CAD

    devem obedecer s tcnicas de bem construir, vlidas para as frmas

    destinadas a concretos convencionais (AITCIN, 2000).

    A retirada das frmas pode se dar precocemente, desde que prevista no

    projeto, pois as resistncias iniciais dos CADs so sempre superiores dos

    concretos convencionais e outra razo que permite a retirada precoce o

    fato de se obterem altos mdulos de elasticidade a baixas idades (ABCP,

    1999).

    Figura 5.5: Evoluo Relativa de Resistncias

    Fonte: ABCP, 1999.

    Um concreto de fck 20 Mpa, por exemplo, pode atingir 40% da resistncia

    aos trs dias, enquanto que um concreto de fck 50 MPa, pode apresentar

    70% de sua resistncia nos mesmo trs dias (ABCP, 1999).

    Se a cura com gua essencial para o concreto usual, ela crucial para o

    CAD. O rigor da cura tem que ser maior do que no concreto convencional. A

    falta de exsudao e a baixa relao a/c obrigam que a cura seja feita

    imediatamente aps a retirada da frma ou acabamento da superfcie

    (AMARAL FILHO, 1998).

    24

  • A cura tem que ser feita por 7 dias e 7 noites sem interrupo, nunca sem

    autorizada uma cura mida por menos de trs dias. Uma soluo cmoda e

    eficaz o uso de camadas de aniagem mantidas midas com a circulao

    de gua gotejando de furos em tubos plsticos (AMARAL FILHO, 1998).

    Alm disso, esperar 24 horas para comear a cura mida um grande erro

    porque a retrao autgena do CAD comea to logo a hidratao se inicia e

    isso ocorre bem antes de 24 horas (AITCIN, 2000).

    Segundo AITCIN (2000), quanto mais baixa for relao a/c, maior ateno

    dever ser dada implementao da cura mida o mais cedo possvel.

    A resistncia compresso evolui com a mesma taxa tanto na cura mida

    como na cura seca tendendo a estabilizar nas ltimas idades do concreto

    (SPEGLICH et alli, 1997).

    A cura deve ser feita imediatamente aps o adensamento do concreto

    fresco, para impedir a perda precoce de gua de hidratao, evitar retrao

    e controlar a temperatura do concreto at que alcance o nvel de resistncia

    desejado (AMARAL FILHO, 1998).

    A ABCP (1999) recomenda que o controle da resistncia compresso dos

    concretos de alto desempenho deve seguir as recomendaes da NBR

    12.655 Concreto, Preparo, Controle e Recebimento da ABNT. No caso de

    construo de estruturas de concreto com CAD, recomenda-se implantar um

    controle tipo NBR ISSO 9002.

    Dimensionar e construir com o CAD reduz os riscos de conseqncias

    desastrosas devido a uma eventual entrega de concreto com fck abaixo do

    especificado, conforme a figura 5.6.

    25

  • Figura 5.6: Faixa entre fck e fcd

    Fonte: ABCP, 1999.

    5.5 Propriedades Mecnicas

    AITCIN (2000), destaca que um equvoco acreditar que as propriedades

    mecnicas do CAD so simplesmente aquelas de um concreto mais

    resistente.

    Como para os concretos usuais, a resistncia compresso do CAD

    aumenta medida que a relao a/c diminui, mas diferentemente do

    concreto usual, a lei da relao a/c apenas valida at a resistncia de

    ruptura do agregado grado tornar-se o elo mais fraco dentro do CAD

    (AITCIN, 2000).

    Tabela 5.6: Resistncia do CAD em funo da Relao a/c

    Relao gua/cimento Faixa da Resistncia Mxima (MPa)

    0,40 0,35 50 75

    0,35 0,30 75 100

    0,30 0,25 100 125

    0,25 0,20 > 125 Fonte: AITCIN, 2000.

    26

  • AMARAL FILHO (1998), diz que as resistncias trao e trao na flexo

    seguem aproximadamente as mesmas leis do concreto convencional.

    A designao de mdulo de elasticidade pode e deve ser usada em vez de

    mdulo de deformao, pois, acima de 50 MPa (de fck), os diagramas

    tenso-deformao tendem a ser retos-triangulares, e a Lei de Hook e

    Hiptese de Navier so integralmente obedecidas (AMARAL FILHO, 1998).

    A obteno do mdulo de elasticidade vai depender quase exclusivamente

    do tipo de agregado (AMARAL FILHO, 1998), SIMPLICO (2003), diz que a

    maioria das expresses empregadas para o clculo do mdulo de

    elasticidade so baseadas apenas na resistncia compresso do concreto,

    sem levar em considerao os demais fatores influentes, por isto, torna-se

    necessrio verificar a validade destas expresses aplicadas ao CAD.

    SIMPLICIO (2003) destaca que as diferenas entre os grficos tenso-

    deformao para os concretos normais e de alto desempenho seriam: uma

    maior linearidade para maiores resistncias compresso, uma deformao

    relativa tenso mxima tambm maior e uma reduzida deformao ltima

    comparada dos concretos de baixa resistncia.

    Concreto de Alto Desempenho Concreto Convencional

    Foto 5.3: Comparao da Microestrutura do CAD e Concreto Usual Fonte: ABCP, 1997.

    27

  • As fotos obtidas com microscpio eletrnico (com aumento de 3500 vezes),

    permitem comparar a microestrutura do concreto comum com a

    microestrutura do concreto de alto desempenho.

    O CAD mais compacto, pois tem melhor estrutura granulomtrica e menor

    porosidade decorrente da evaporao de gua. Alm da estrutura mais

    compacta, a interface entre matriz e agregado mais resistente no CAD

    (ABCP, 1997).

    Conforme a Foto 5.3, o CAD muito mais impermevel do que o concreto

    convencional, enquanto a porosidade de um concreto comum est em torno

    de 25 % a 30 % do seu volume, no CAD essa porosidade cerca de 5 %

    (ABCP, 1997).

    5.6 Durabilidade

    A expresso durabilidade do concreto usualmente empregada para

    caracterizar em termos gerais, a resistncia do concreto ao ataque de

    agentes agressivos fsicos e qumicos (AITCIN, 2000).

    Especificar um concreto de alto desempenho com baixa relao a/c uma

    condio necessria para obter-se concreto durvel, mas isso no

    suficiente (AITCIN, 2000).

    28

  • Figura 5.7: Comparao entre CAD e Concreto Usual, Carbonatao Fonte: ABCP, 1999.

    Na comparao entre propriedades do CAD e dos concretos correntes,

    tipicamente relacionadas com a durabilidade das estruturas de concreto, a

    profundidade de carbonatao do CAD no atinge 1 cm em cem anos.

    Figura 5.8: Comparao entre CAD e Concreto Usual, Cloretos

    Fonte: ABCP, 1999.

    Nesta outra figura, a comparao entre propriedades do CAD e dos

    concretos correntes, tipicamente relacionadas com a durabilidade das

    estruturas de concreto prova que o CAD recomendvel para estruturas em

    ambientes martimos, devido baixa profundidade de penetrao dos

    cloretos ao decorrer dos anos.

    29

  • GIAMUSSO (1992) apresenta que nos concretos de alto desempenho, a

    permeabilidade gua e ao oxignio pode ser at 40 vezes menor do que

    os concretos convencionais.

    A importncia da baixa porosidade permitir atingir altos ganhos de

    resistncias mecnicas e proporcionar um concreto com baixa

    permeabilidade garantindo uma proteo de estrutura frente aos agentes

    que promovem a deteriorao do concreto, tornando assim o CAD um

    material com grau de durabilidade muito superior ao dos concretos

    convencionais (JORGE et alli, 2003).

    A baixa porosidade requer cuidados com relao segurana contra fogo

    nas estruturas devido ao risco do spalling, ou seja, o lascamento explosivo

    da pea, pois em presena de fogo intenso o vapor derivado do

    superaquecimento da gua presente na massa do material no encontra

    sada para a superfcie em razo da alta compacidade do concreto

    (TCHNE, 2002).

    Do ponto de vista do material, o CAD definitivamente no to poroso

    quanto o concreto usual, ele no contm praticamente nenhuma gua livre e

    quando submetido a um rpido aumento de temperatura, a sua tendncia

    lascar. Entretanto, as barras da armadura de ao podem parar o

    desenvolvimento deste lascamento e ajudar o elemento estrutural a ganhar

    suficiente resistncia residual para manter a integridade do todo da

    construo (AITCIN, 2000).

    A introduo de uma fibra de polipropileno no CAD aumenta drasticamente a

    sua resistncia ao fogo, quando fundindo ou queimando, as fibras criam

    pequenos canais no CAD atravs dos quais o vapor dgua pode ser

    liberado, evitando o surgimento de presses internas que resultariam

    lascamento do concreto (AITCIN, 2000).

    30

  • 5.7 Vantagens do CAD

    De acordo com ABCP (1999), o concreto de alto desempenho apresenta

    algumas vantagens tcnicas e econmicas.

    As vantagens tcnicas citadas do CAD so:

    Altas resistncias compresso em baixas idades e idades avanadas;

    Retrao de secagem menor que de concretos convencionais; Reduzida deformao lenta (fluncia) sob cargas de longa durao; Ausncia de exsudao desde que bem dosado e com o aditivo

    superplastificante compatvel com o cimento;

    Ausncia de segregao no lanamento e adensamento desde que bem dosado;

    Excelente aderncia ao substrato de concreto j endurecido. Adequado para retomada de concretagens, pisos, revestimentos,

    reparos e reforos;

    Elevada resistncia eltrica; Reduzida carbonatao; Baixo coeficiente de difuso de cloretos; Reduzida permeabilidade a gradientes de presso de gua e gases; Risco de corroso de armadura reduzido; Alto mdulo de elasticidade, ou seja, pequenas deformaes.

    As vantagens econmicas do concreto de alto desempenho so:

    Estruturas durveis com baixo custo de manuteno; Elementos estruturais de menores dimenses; Economia nas fundaes, em frmas de pilares e vigas e em

    armaduras;

    31

  • Reduo do nmero e dimenso dos pilares; Maior resistncia para a mesma dimenso de fundao, o que

    possibilita aumento do nmero de pavimentos;

    Prazos curtos de desforma; A resistncia flexo limita a acentuada esbeltez das estruturas

    horizontais (vigas), exceto em estruturas protendidas onde o uso do

    CAD recomendado;

    Quando se compara o preo da pea pronta, o CAD pode ser mais econmico em pilares. Em lajes e vigas a economia fica dentro de

    certos limites;

    Pode ser econmico quando o peso prprio da pea significativo frente sobrecarga aplicada;

    A utilizao de vigas e lajes deve passar por uma verificao econmica e tcnica criteriosa, pois o aproveitamento total das

    caractersticas de resistncia compresso limitado pela resistncia

    trao, tipo de solicitao de grande importncia nesse tipo de

    estrutura.

    Outra vantagem que AITCIN (2000) destaca em relao ao meio ambiente,

    pois sempre que o CAD usado no lugar do concreto convencional, ficou

    demonstrado que o poder aglomerante do cimento Portland foi usado mais

    eficientemente. O consumo mais elevado de gua no concreto usual resulta

    uma microestrutura fraca e porosa. Uma vez que a produo de cimento

    demanda muita energia, preparar um concreto usual pode ser considerado

    um desperdcio parcial, pois comparando o uso de materiais necessrios

    para suportar uma mesma carga em uma determinada estrutura com

    concreto usual e com CAD, o concreto de alto desempenho usa menos

    cimentos e menos agregados.

    32

  • 6 EXEMPLOS DE OBRAS COM CAD

    O CAD apesar de ter tido um desenvolvimento relativamente recente e de

    ainda estar sendo intensamente investigado em muitos centros de pesquisa

    de todo o mundo, vem sendo a cada dia que passa mais utilizado nas obras

    civis realizadas em diversos pases.

    O CAD pode ser utilizado em vrios tipos de estruturas: Edifcios altos com

    poucos pilares ou de dimenses reduzidas; Estruturas de concreto aparente

    em ambientes agressivos; Estrutura de concreto para desforma precoce;

    Pontes e viadutos de grandes vos, protendidas, que necessitam de longa

    vida til; Soleiras de vertedouros de barragens que exigem reduzido

    desgaste por abraso; Pisos industriais com reduzida abraso e elevada

    resistncia qumica; Obras martimas, devido proteo que confere as

    armaduras contra corroso eletroqumica; Obras de reparo e reforos

    estruturais devido excelente aderncia ao concreto j endurecido;

    Estruturas protendidas e pr-fabricadas, onde confere maior durabilidade,

    permite protenso e desforma precoces e apresenta reduzida deformao

    (TCHNE, 2002).

    Apesar do CAD ser um material relativamente novo no Brasil, em prdios

    comerciais e pblicos, recuperaes estruturais, lajes, bases de mquinas,

    plataformas offshore, pavimentos de aeroporto, estruturas martimas,

    tanques e silos, barragens, pontes, paredes diafragma, estacas, vigas,

    frmas, anis e aduelas pr-moldadas, reservatrios, revestimentos, pisos

    industriais, etc., em todas essas aplicaes o CAD vem sendo utilizado no

    Brasil. Se o volume ainda no grande, pelo menos a diversidade de uso j

    pode ser considerada (ALMEIDA et alli, 1995).

    33

  • A tabela 6.1 apresenta as caractersticas de alguns edifcios realizados no

    Brasil e no exterior com o CAD.

    Tabela 6.1: Edifcios Executados com CAD

    EDIFCIO

    LOCAL

    ANO

    No Pav. fck

    (MPa)

    a/(c+ag.) C

    (kg/m3) Adies (kg/m3)

    MASP So Paulo 1963 45 0,32 565 Lake Point Tower Chicago 1965 70 52

    Water Tower Place Chicago 1975 79 62 0,35 505 CV-12% River Plaza Chicago 1976 56 62+ 0,35 505 CV-12%

    Columbia Center Seattle 1983 76 66 0,25 384 CV-20% Interfirst Plaza Dallas 1983 72 69

    311 South Wacker Drive Tower

    Chicago 1989 79 83 272 MS

    Grand Arche de la Dfense

    Paris 1988 65 0,40 425 MS-7%

    Two Union Square Seattle 1989 58 115 0,20 513 MS-8% Pacific First Center Seattle 1989 44 115 534 CV-11%

    MS-1% Scotia Plaza Building Toronto 1988 70 0,30 315 E-43% MS-

    11% One Wacker Place Chicago 1990 100 80

    CNEC So Paulo 18 60 0,28 523 MS-12% 225 W. Wacker Drive Chicago 1989 31 96++ MS

    Melbourne Central Tower

    Melbourne 1990 55 80 0,33 MS

    Cond. Emp. Previnor Salvador 18 60 0,32 560 MS-10 a 12%

    Suarez Trade Salvador 1993 31 60 0,29 540 MS-11% First Republic Bank

    Plaza Dallas 1986 72 69 0,35 354 CV-42%

    One Peachtree Center

    Atlanta 1991 95 83 0,29 MS-8,7%

    LEGENDA: CV - Cinza Volante; MS - Microsslica; E - Escria. NOTA: +. dois pilares experimentais de 76 MPa; ++. pilar experimental de 117 MPa.

    Fonte: DAL MOLIN et alli, 1997.

    Neste trabalho ser relatado caractersticas e especificaes de trs

    edifcios executados em concreto de alto desempenho no mundo.

    34

  • 6.1 Edifcio Scotia Plaza

    O Scotia Plaza um edifcio de 68 andares e 275 m de altura, construdo

    entre 1986 e 1987 no centro de Toronto, Canad. Esse edifcio de grande

    altura foi inteiramente projetado em concreto com resistncia especificada

    de 70 MPa. Foi o primeiro edifcio de grande altura canadense para o qual

    era especificada uma resistncia compresso to alta. Recentemente, tem

    sido construdos diversos outros edifcios de grande altura com concretos

    com resistncia compresso de 70 MPa ou ainda mais alta, mas em

    muitos aspectos a construo do Scotia Plaza representa uma realizao

    significativa no domnio da tecnologia do CAD no Canad e um dos

    primeiros usos de escria de alto-forno na composio de um concreto de

    alto desempenho (AITCIN, 2000).

    Foto 6.1: Edifcio Scotia Plaza

    Fonte: CITIES, 2003.

    35

  • Tabela 6.2: Dados Edifcio Scotia Plaza

    Cidade: Toronto

    Pas: Canad

    Ano: 1989

    Altura: 275,0m

    Andares: 68

    Arquitetos: Webb Zerafa Menkes Housden Partnership Engenherios: Quinn Dressel Associates

    Clients/Developers: Campeau Corporation and the Bank of Nova Scotia Custo Inicial: US$ 200.000.000,00

    Fonte: STRUCTURAE, 2003.

    O estudo apresenta as caractersticas deste concreto utilizado na construo

    do Scotia Plaza e dados do controle tecnolgico que foi feito neste concreto.

    O concreto desenvolvido especificamente para este projeto foi, de fato,

    preparado com uma mistura de cimento Portland, escria de alto-forno

    finamente moda e slica ativa, cuja composio apresentada na tabela

    abaixo.

    Tabela 6.3: Concreto desenvolvido para o Scotia Plaza

    gua Materiais Cimentcios Agregados kg/m Aditivos l/m

    Kg/m Cimento Slica* Escria Grados Finos Redutor** Super***

    145 315 36 135 1130 745 0,835 6,0

    * Slica Ativa ** Redutor de gua *** Superfluidificante

    Fonte: AITCIN, 2000.

    De acordo com AITCIN (2000) esse concreto foi preparado numa central

    dosadora, o que significa que o concreto foi misturado no caminho

    betoneira. Tiveram que ser desenvolvidos uma seqncia e procedimentos

    especiais de carregamento para se obter um trao reprodutvel. O

    procedimento desenvolvido teve sucesso porque a resistncia a compresso

    36

  • das 142 partidas de concreto que foram ensaiadas apresentou uma mdia

    de 93,6 MPa aos 91 dias, com um coeficiente de variao de 7,3 %.

    Durante a construo foi desenvolvido um extensivo programa de controle

    de qualidade. Os resultados mostraram que o fornecedor do concreto estava

    apto a manter um controle de trao, considerando que a concretagem

    estendeu-se por 20 meses.

    Tabela 6.4: Evoluo da Idade do Concreto

    Idade em dias 2 7 28 56 91

    N de cargas testadas 124 149 149 146 142

    fck (MPa) 61,8 67,1 83,7 89,5 93,6

    s (MPa) 5,5 4,7 6,1 6,1 6,8

    V (%) 8,9 7,0 7,3 6,8 7,3 Fonte: AITCIN, 2000.

    O cliente afirmou que o fato de que a resistncia do concreto fosse mais alta

    do que a necessria era para ele um grande conforto. Alm disso, o

    construtor afirmou ser razovel o custo do CAD por metro quadrado,

    enquanto os benefcios eram significativos (AITCIN, 2000).

    Segundo AITCIN (2000), para resistir as cargas causadas por ventos de alta

    velocidade, um concreto de 70 MPa resultaria uma alternativa no

    competitiva para um edifcio de estrutura metlica, enquanto, com uma

    resistncia compresso de 85 MPa, a alternativa de concreto parecia ser

    mais econmica e poderia fornecer algumas vagas de estacionamento a

    mais nos subsolos.

    37

  • 6.2 Edifcio Water Tower Place

    Os dados deste edifcio foram retirados do estudo de AITCIN (2000).

    O edifcio Water Tower Place foi construdo em 1970, possui 86 andares e

    situado em Chicago, EUA. Apesar de que pelos padres atuais os 60 MPa

    de resistncia compresso de concreto utilizado nas colunas dos andares

    inferiores no representam uma conquista principal, necessrio lembrar

    que essa resistncia a compresso foi obtida numa poca em que os

    superplastificantes ainda no eram usados na produo do CAD. Na poca

    em que este edifcio foi construdo, somente plastificantes baseados em

    lignossulfonatos estavam sendo usados no concreto e no era fcil obter

    resistncias a compresso muito altas. Para atingir altos nveis de

    resistncia usando plastificante comum, a composio do concreto tinha que

    ser cuidadosamente otimizada e um programa de qualidade rigoroso tinha

    que ser implementado. A idia foi concebida para produzir a mais alta

    resistncia compresso, por meio da reduo da relao gua/cimento,

    tanto quanto possvel.

    Foto 6.2: Edifcio Water Tower Place

    Fonte: CITIES, 2003.

    38

  • Tabela 6.5: Dados Edifcio Water Tower Place

    Cidade: Chicago

    Pas: EUA

    Ano: 1976

    Altura: 261,1 m

    Andares: 86

    Arquitetos: Loebl Schlossman Dart & Hackl Fonte: STRUCTURAE, 2003.

    O cimento foi cuidadosamente selecionado dentre os disponveis na regio

    de Chicago naquela poca. Cerca de dez diferentes cimentos foram testados

    para determinar as suas caractersticas reolgicas e mecnicas. Diversos

    plastificantes comerciais disponveis foram testados com o cimento

    selecionado, com vistas a escolher o aditivo mais conveniente. Os objetivos

    desse programa de ensaios era produzir um abatimento de 100 mm na obra,

    para reduzir a quantidade de gua de mistura necessria para obter este

    abatimento, aproximadamente 15 % de cinza volante classe F de alta

    qualidade foi colocada em substituio de um peso igual de cimento.

    Essa cinza volante ASTM classe F tinha uma cor cinza clara, uma baixa

    perda ao fogo e um baixo teor de lcalis. A cinza volante se mostrou

    eficiente para permitir uma reduo suficiente da gua da mistura,

    necessria para se obter o abatimento exigido. A areia usada foi natural,

    silicosa e relativamente grossa. O agregado grado foi calcrio dolomtico

    britado com um tamanho nominal de 10 mm. Era limpo, razoavelmente

    cbico e muito resistente.

    O CAD somente foi usado para os pilares dos 13 primeiros andares. Para os

    andares seguintes a seo dos pilares foi mantida constante mais a

    resistncia a compresso aos 28 dias foi reduzida aos poucos para 50, 40,

    35 e 30 MPa. Manter a seo das colunas constante permitiu usar apenas

    um conjunto de formas metlicas para toda a altura do edifcio e dessa forma

    39

  • reduzir o custo da obra. Alm disso, manter a seo dos pilares constante

    resultou em economias por ocasio do acabamento e no custo dos pisos,

    uma vez que cada andar tinha geometria e rea exatamente iguais. Alguns

    dos pilares foram instrumentados para monitorar o comportamento a longo

    prazo deste concreto de alto desempenho pioneiro.

    6.3 Petronas Tower

    A construo das duas torres foi iniciada em 1993 e em 1998, na cidade de

    Kuala Lumpur, Malsia, concluiu-se um empreendimento composto de duas

    torres de escritrios. Petronas Tower foi desenvolvido com concreto de alto

    desempenho de 80 MPa. Apesar de ser uma das edificaes mais alta do

    mundo com 452 m, seus 88 andares perdem para a Sears Tower de

    Chicago, que tem 110 (VSL, 1999).

    Foto 6.3: Petronas Tower Fonte: CITIES, 2003.

    40

  • Tabela 6.6: Dados Petronas Tower

    Cidade: Kuala Lumpur

    Pas: Malsia

    Ano: 1998

    Altura: 452,0 m

    Andares: 88

    Arquitetos: Cesar Pelli & Associates, Inc.Engenherios: Ranhill Bersekutu Sdn. Bhd. ; Thornton-Tomasetti Engineers

    rea Total: 341.760 m Volume de concreto: 160.000 m

    Custo Inicial: US$ 1.200.000.000,00 Fonte: AITCIN, 2000.

    O custo do projeto das Petronas Towers foi de US$ 1,2 bilho com uma rea

    construda de 341.760 m, para o deslocamento interno, as torres possuem

    29 elevadores double-deck em cada uma e a equipe de engenheiros e

    arquitetos conceberam uma ponte metlica, batizada com skybridge, que

    interliga as duas torres gmeas entre os andares 41 e 42 (STRUCTURAE,

    2003).

    A ponte exigiu um ano de preparativos e 32 horas de trabalho, ela possui

    58,4 m de comprimento e pesa 750 t, sustentada por dois grandes braos

    dispostos num ngulo de 63 e fixados ao nvel do 29 andar. Esses braos

    pesam cerca de 60 t e so dotados de terminaes artificiais, capazes de

    compensar as movimentaes entre as duas torres e a ponte (TCHNE,

    1997).

    No desenvolvimento da estrutura participaram a norte-americana Thornton

    Tomasetti em parceria com a Ranhill Bersekutu, da Malsia. Aps quase

    dois anos de estudos, ensaios dinmicos em modelos e testes em tnel de

    vento, a equipe chegou a uma soluo mista, que combina concreto e ao,

    tomando partido das melhores caractersticas dos materiais. Como as torres

    41

  • medem 452 m a partir do solo e quase 530 m se consideradas as fundaes,

    o problema de vibraes poderia tornar-se critico nos andares do topo. Alm

    disso, era necessrio reduzir a movimentao das torres em funo da ponte

    metlica de ligao, disposta nos 41 e 42 andares (STRUCTURAE, 2003).

    Por fim optou-se por uma estrutura em CAD com fck = 80 MPa at o 60

    andar, ponto de transio para uma estrutura em ao-carbono. Os pilares de

    concreto so dispostos em circulo e interligados por vigas de ao, sobre os

    quais repousam lajes de concreto moldadas em frmas metlicas

    incorporadas estrutura, essa soluo foi aplicada at o 88 pavimento

    (VSL, 1996).

    Abaixo do solo, as fundaes consistem de 208 estacas-barrete com

    profundidades variando entre 60 e 115 m, sobre as quais apiam-se blocos

    de concreto (fck = 60 MPa) com 4,5 m de altura e volume de 13.200 m.

    Todo o conjunto circundado por uma parede-diafragma com 0,8 m de

    espessura (TCHNE, 1997).

    42

  • 7 ESTUDO DE VIABILIDADE ECONMICA

    Os CADs so viveis tecnicamente e economicamente, no s a longo prazo

    em funo da sua alta durabilidade reduzindo os custos de manuteno,

    mas tambm e principalmente h curto prazo na prpria implantao do

    empreendimento. Estudos de viabilidade comparando custos de construo

    com concretos de resistncia compresso usuais com os concretos de alto

    desempenho com fck de 50, 60 e 65 MPa esto concluindo que os CADs

    vm trazendo economias j na etapa de implantao.

    As seguintes vantagens decorrentes resultam na otimizao dos custos de

    implantao (ABCP, 1999):

    A diminuio das dimenses implica menor peso da estrutura; em conseqncia, permite substancial economia nas fundaes quando

    essa carga for relevante no conjunto;

    Substancial economia em frmas para vigas e pilares e armadura em pilares;

    A reduo de dimenses em pilares, e do nmero de pilares, permite ampliao de reas teis das edificaes, aspecto de grande

    importncia para os pavimentos inferiores e de especial significado na

    utilizao de garagens;

    A maior resistncia do CAD admite, para as mesmas dimenses dos pilares na fundao, edificaes com maior nmero de pavimentos;

    A maior resistncia do concreto nas primeiras idades permite prazos mais curtos de desforma dos elementos estruturais, implicando

    maiores velocidades de construo e otimizao do reaproveitamento

    de frmas.

    43

  • Neste captulo, sero apresentados dois estudos de viabilidade econmica

    do CAD, com dados e custos comparativos com estruturas de concretos

    convencionais.

    7.1 Estudo 1

    Para efeitos de um estudo econmico comparativo entre a execuo de um

    edifcio convencional com concreto usual e CAD foi selecionado um prdio

    de 15 andares com rea do pavimento tipo de 320 m, cujo clculo referia-se

    ao 3 pavimento do prdio, tendo sido utilizado fck de 21 e 60 MPa (DAL

    MOLIN et alli, 1997). Os resultados obtidos de consumo de concreto,

    armadura e frmas constam na tabela abaixo.

    Tabela 7.1:Consumo de Materiais para Execuo de um Pavimento

    CONCRETO (m3) ARMADURA (kg) FRMAS (m2)

    fck 21 fck 60 % fck 21 fck 60 % fck 21 fck 60 %

    PILARES 13,2 6,8 -49 2.981 1.192 -60 137 93 -32

    VIGAS 14,9 12,1 -19 1.623 1.623 - 180 149 -17

    LAJES 27,0 26,1 -3 994 994 - 281 281 -

    TOTAL 55,1 45,0 -18 5.598 3.809 -32 598 523 -12

    Fonte: DAL MOLIN et alli, 1997.

    DAL MOLIN et alli, 1997, relata que as teorias utilizadas para o clculo foram

    convencionais, no sendo ajustados os valores do mdulo de elasticidade,

    comprimento de ancoragem, coeficientes de fluncia, etc, que se alteram na

    medida que a resistncia se eleva, o que resultaria em valores mais

    favorveis de consumo para o CAD. Alm disso, as sees das vigas

    externas que servem como verga foram mantidas constantes, embora

    pudessem sofrer redues significativas com o fck de 60 MPa. Por fim, a

    locao dos pilares no foi alterada, resultando muitas peas estruturais com

    seo mnima de armadura e concreto ao passar-se de um fck de 21 MPa

    44

  • para o de 60 MPa. Mesmo assim nota-se uma economia significativa de

    concreto, armadura e frmas, principalmente nas peas submetidas

    essencialmente a esforos de compresso e cisalhamento.

    As caractersticas dos materiais utilizados so as seguintes (DAL MOLIN et

    alli, 1997):

    a) CONCRETOS:

    ; fck 21 MPa

    trao - 1:2,2 : 4,29 - a/c=0.62

    C = 292 kg/m

    Areia do Jacu e brita basltica

    Custo estimado: US$ 36,00/m

    ; fck 60 MPa trao - 1:1,58 : 3,42 - a/c+ms = 0.40

    aditivo/cimento = 0.0154

    adio de 10% de microsslica (sobre o peso de cimento)

    Areia do Jacu e brita basltica

    Custo estimado: US$ 68,00/m

    b) ARMADURAS:

    Ao CA-50, disponvel no mercado.

    c) FRMAS:

    Convencionais plastificadas.

    45

  • A partir da tabela de consumos dos materiais e do preo dos materiais

    constituintes do concreto e mo-de-obra pela cotao de setembro de 1991 -

    Porto Alegre/RS, realizada por DAL MOLIN et alli foram calculados os

    valores da tabela abaixo.

    Tabela 7.2: Custo Comparativo da Estrutura

    CONCRETO ARMADURA FRMAS TOTAL

    fck 21 fck 60 fck 21 fck 60 fck 21 fck 60 fck 21 fck 60

    MAT. 468 464 1.591 636 3.871 2.628 5.931 3.728

    PILARES M.O. 507 261 1.163 465 774 525 2.443 1.251

    MAT. 528 826 867 866 5.086 4.210 6.481 5.903

    VIGAS M.O. 572 464 633 633 1.016 841 2.221 1.939

    MAT. 958 1.782 531 531 7.940 7.940 9.428. 10.252

    LAJES M.O. 1.036 1.002 388 388 1.587 1.587 3.011 2.976

    MAT. 1.954 3.073 2.989 2.034 16.896 14.777 21.839 19.884

    TOTAL M.O. 2.115 1.727 2.184 1.486 3.377 2.395 7.675 6.166

    TOTAL GERAL 4.069 4.800 5.173 3.520 20.273 17.730 29.515 26.050 *Valores em dlares.

    Fonte: DAL MOLIN et alli, 1997.

    Pela anlise dos valores obtidos nas tabelas pode-se chegar s seguintes

    constataes em relao substituio de um concreto convencional de

    fck21 por um concreto de alto desempenho com fck60 na estrutura estuda

    por DAL MOLIN et alli (1997).

    A alternativa do pavimento em CAD apresentou uma economia de 11,73% em relao a um concreto usual;

    Para peas submetidas compresso, a reduo do consumo de concreto da ordem de 50%, simultaneamente o consumo de

    armaduras representa uma reduo de 60%.

    46

  • 7.2 Estudo 2

    Este estudo realizado por FERREIRA et alli (2001), apresenta comparaes

    de custos totais, a partir dos resultados de clculos de dimensionamento

    realizados para trs modelos adotados para um mesmo edifcio. Foram

    empregados no dimensionamento do edifcio, os aspectos, propriedades e

    critrios de clculo sugeridos por normas e pesquisadores do CAD.

    A estrutura utilizada para estudo foi a de um edifcio real de 33 pavimentos,

    composto de: cintamento, trreo, dois pavimentos garagem, 25 pavimentos-

    tipo, dois pavimentos referentes a apartamentos duplex, alm dos

    pavimentos referentes casa de maquinas e reservatrio. Foi especificado,

    no projeto original deste edifcio, um concreto de fck 30 MPa para pilares,

    vigas e lajes, em todos os pavimentos. A planta do pavimento-tipo, de rea

    igual a 310,3 m, mostrada na figura 7.1.

    Figura 7.1: Croqui da Planta do Edifcio Estudado

    Fonte: FERREIRA et alli, 2001.

    47

  • Foto 7.1: Foto do Edifcio Estudado

    Fonte: FERREIRA et alli, 2001.

    Os trs modelos de estruturas adotadas para clculo por FERREIRA et alli

    (2001) so:

    Modelo I: Concreto de resistncia compresso de 30 MPa para pilares vigas e lajes (edifcio com a estrutura original);

    Modelo II: CAD aplicado somente nos pilares da estrutura. Variao da resistncia ao longo da altura (65, 45 e 30 MPa);

    Modelo III: CAD aplicado nos pilares e vigas da estrutura. Variao da resistncia por pavimento ao longo da altura (65, 45 e 30 MPa).

    FERREIRA et alli (2001) procurou empregar nos clculos de

    dimensionamento do edifcio adotado, os aspectos, propriedades e critrios

    de calculo sugeridos por diversas normas e pesquisadores do CAD. Alguns

    fatores como o modelo estrutural adotado, o mdulo de elasticidade, o

    coeficiente de Poisson dos concretos.

    48

  • MODELO I

    Este Modelo adotado para o edifcio se constituiu em uma repetio do seu

    clculo original, utilizando fck = 30 MPa em todos os pavimentos. Foram

    mantidas as mesmas sees transversais dos elementos estruturais, bem

    como o mesmo nmero de redues de seo sofridas pelos pilares ao

    longo da altura.

    Figura 7.2: Redues de Seo para os pilares do Modelo I

    Fonte: FERREIRA et alli, 2001.

    MODELO II

    O objetivo do Modelo II o de fazer com que as sees dos pilares fiquem

    constantes ao longo da altura do edifcio, inibindo, assim, os gastos

    adicionais com frmas, decorrentes da reduo das sees dos pilares e

    tambm os gastos elevados com consumo de ao.

    As variaes de resistncia ao longo dos pavimentos so apresentadas na

    figura 7.3.

    49

  • Figura 7.3: Distribuio da Resistncia compresso no Modelo II

    Fonte: FERREIRA et alli, 2001.

    MODELO III

    No Modelo III adotou-se tambm concretos com classes de resistncia

    variando de 65 a 30 MPa ao longo da altura do edifcio, contudo, neste

    modelo considerou-se os pilares e as vigas compartilhando das mesmas

    classes de resistncias em seus concretos.

    Figura 7.4: Distribuio da Resistncia compresso no Modelo III

    Fonte: FERREIRA et alli, 2001.

    50

  • Resultados Obtidos

    No Modelo II o volume total de CAD pequeno se comparado ao volume de

    concreto convencional utilizado (fck 30 MPa). O volume total de CAD,

    somando-se os volumes correspondentes aos concretos de resistncias de

    45 e 65 MPa, cerca de 13,7% neste modelo em relao ao volume total de

    concreto consumido no edifcio. No Modelo III o volume total de CAD

    utilizado correspondente a 29,18% do volume total de concreto usado no

    edifcio.

    Figura 7.5: Volume de CAD em comparao ao Volume total de concreto

    Fonte: FERREIRA et alli, 2001.

    Comparando-se globalmente os trs modelos com relao aos volumes

    consumidos de concreto, independentemente da classe de resistncia,

    verifica-se que o edifcio calculado a partir do Modelo II apresentou um

    volume total de 2089,3 m contra 2247,8 m no Modelo I, uma reduo de

    7,05% no volume total de concreto empregado. O Modelo III apresentou um

    volume total de 1969,7 m, representando uma reduo maior no volume

    total de concreto em relao ao Modelo I, de 12,37%.

    Tabela 7.3: Consumo e Custo do Concreto nos Modelos

    Modelo Consumo Concreto (m) Custo Concreto (R$)

    I 2247,8 314.706,00

    II 2089,3 298.371,44

    III 1969,7 287.484,47

    Fonte: FERREIRA et alli, 2001.

    51

  • Em relao ao custo do ao, o Modelo II apresenta uma economia de

    11,48% em relao ao Modelo I. J o Modelo III mostra uma economia ainda

    maior em relao ao Modelo I, 14,22%.

    Tabela 7.4: Consumo e Custo do Ao nos Modelos

    Modelo Consumo Ao (kg) Custo Ao (R$)

    I 186.066,68 236.304,70

    II 164.703,66 209.173,65

    III 159.606,84 202.700,68

    Fonte: FERREIRA et alli, 2001.

    Conforme a tabela 7.5, referente ao custo de frmas, o Modelo III foi o que

    consumiu menos frma por pavimento, logo sendo o mais econmico dentre

    os Modelos estudados.

    Tabela 7.5: Consumo e Custo de Frmas nos Modelos

    Modelo Consumo Frma (m) Custo Ao (R$)

    I 25.176,7 246.741,66

    II 24.193,6 237.097,28

    III 23.026,2 225.656,76

    Fonte: FERREIRA et alli, 2001.

    Os Modelos II e III apresentam, desde os andares iniciais at os ltimos,

    custos por pavimento significativamente menores do que os do Modelo I,

    conforme a figura 7.7.

    52

  • Figura 7.6: Custo Total dos Modelos I, II e III

    Fonte: FERREIRA et alli, 2001.

    Figura 7.7: Custo Total de cada Edifcio (concreto + ao + frmas)

    Fonte: FERREIRA et alli, 2001.

    53

  • Foram comparados tambm os resultados relativos s cargas solicitantes

    nas fundaes dos Modelos I e III. Com relao ao peso prprio, as

    fundaes do Modelo I sofrem um total de 5871,01 tf de carregamento,

    contra 5133,72 tf nas fundaes do Modelo III.

    Comparando-se as cargas mximas nas fundaes, correspondentes

    soma das cargas devidas ao peso prprio, cargas permanentes e cargas

    acidentais, foi verificado que as fundaes do edifcio calculado a partir do

    Modelo I so solicitadas com um total de 11244,07 tf, contra 10505,42 tf nas

    fundaes do Modelo III.

    Pela anlise dos valores obtidos no estudo de FERREIRA et alli (2001)

    pode-se chegar s seguintes concluses em relao aos trs Modelos de

    estruturas.

    O CAD promoveu uma economia de consumo de matrias em ambos os edifcios em que foi empregado;

    Em relao ao edifcio com concreto convencional, os ndices globais de economia de custos obtidos foram de 6,7% no Modelo II (CAD s

    nos pilares) e de 10,37% no Modelo III (CAD aplicado nos pilares e

    nas vigas);

    O edifcio do Modelo III apresentou uma suavizao de carga em suas fundaes de cerca de 12,56% relativamente ao peso prprio e

    de 6,57% relativamente s cargas mximas atuantes (peso prprio +

    cargas permanentes + cargas acidentais), em relao ao Modelo I

    (concreto convencional).

    54

  • 8 CONCLUSES

    O Concreto de Alto Desempenho um concreto com relao gua/cimento

    baixa, com utilizao de componentes qumicos e slica ativa, ou outros

    fillers, no seu trao.

    Sua densa microestrutura alm de conferir-lhe uma alta resistncia e reduzir

    a permeabilidade, resulta numa durabilidade mais elevada do que um

    concreto usual, apresentando tambm melhor trabalhabilidade devido ao

    emprego de aditivos e adies minerais na sua composio.

    A eficincia do CAD na construo civil pde ser constatada na reviso

    bibliogrfica. A utilizao proporciona estruturas mais resistentes, esbeltas e

    durveis alm de outras vantagens, devido as suas caractersticas e

    propriedades mecnicas terem um desempenho relativamente melhor que

    um concreto convencional.

    Ao contrrio do conceito de que o CAD para construo de estruturas de

    concreto gera custos maiores, os dois estudos de viabilidade econmica

    com emprego do CAD apresentados no trabalho mostraram uma tendncia

    clara de benefcios tanto sob ponto de vista da economia de custo como a

    garantia da durabilidade das estruturas, quando comparado a um concreto

    usual. As economias em relao ao consumo de materiais nas alternativas

    com o CAD mostraram uma significativa reduo. Com relao ao custo

    global, os estudos de casos apresentaram uma economia da ordem de 11%

    em relao ao emprego de um concreto usual e conseqentemente

    redues nos custos de futuras manutenes devido as suas vantagens

    perante um concreto convencional.

    55

  • O CAD j uma realidade no meio da Engenharia Civil e cada dia que passa

    vem sendo utilizado em maior escala em diversas aplicaes. Apesar da sua

    tecnologia para produo ser rigorosa, no difere muito da produo dos

    concretos convencionais. Por se tratar de um dos materiais que mais

    evoluram nos ltimos anos e com um volume cada vez maior de

    informaes disponveis, deixou de ser um grande desafio utilizar o CAD.

    56

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    60

    INTRODUOOBJETIVOSObjetivo GeralObjetivo Especfico

    METODOLOGIA DO TRABALHOJUSTIFICATIVAREVISO BIBLIOGRFICADefinio do CADEvoluo HistricaMateriais EmpregadosCimentoAgregadosguaAditivosAdies Minerais

    Produo, Lanamento e Controle do CADPropriedades MecnicasDurabilidadeVantagens do CAD

    EXEMPLOS DE OBRAS COM CADEdifcio Scotia PlazaEdifcio Water Tower PlacePetronas Tower

    ESTUDO DE VIABILIDADE ECONMICAEstudo 1Estudo 2

    CONCLUSES