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Texto integral - Repositório Aberto da Universidade do Porto

1. Armazenamento 4 __ Peneira o lt _ Arrefecimento Figura 2 16 Esquema de fabrico em fornos coaxiais Na figura 2 17 pode se observar o aspecto exterior do forno rotativo utilizado no fa brico dos agregados leves empregues no presente trabalho Figura 2 17 Forno rotativo coaxial Maxit As principais vantagens e inconvenientes deste processo de cozedura s o as seguin tes e Vantagens fabrico de gr os de forma relativamente esf rica utiliza o simples 2 30 Propriedades e aplica es estruturais dos bet es leves possibilidade de recupera o de calor controlo em geral f cil dos fen menos de expans o possibilidade de fabrico de gr os de massas vol micas diferentes e Inconvenientes os fornos monotubo s o muito longos os fornos coaxiais em duas ou tr s partes p em problemas de estanqui dade os fornos em cascata requerem equipamento mais delicado e est o mais sujeitos a avarias Um outro sistema menos utilizado o da grelha m vel Trata se de um transportador com grelha em a o especial atrav s do qual o ar pode circular Sobre esta grelha s o colo cados os materiais a expandir numa espessura de cerca de 300 mm O tapete avan a para o forno no qual os queimadores verticais cozem medida do seu avan o Para uma boa co zedura necess rio uma aspira o potente dos gases sobre a grelha O
2. Figura 2 15 Fases de prepara o da mat ria prima segundo os tr s processos O processo por via seca percurso A resume se a uma britagem e moagem de mat ria prima seguido de peneira o Este tipo de prepara o exclui a possibilidade de eventu ais correc es atrav s de aditivos S pode ser aplicado a mat rias primas homog neas e naturalmente expansivas como s o exemplo certas argilas endurecidas certos xistos e ard sias O procedimento por via semi h mida percurso B indicado para poeiras finas e homog neas Podem ser efectuadas eventuais correc es por incorpora o de agentes ex pansivos na mat ria prima ou simplesmente uma parte do combust vel necess ria ao tra tamento t rmico posterior A moldagem dos gr os conseguida atrav s da adi o de gua 2 27 Capitulo 2 a argila moida humidade de 10 aproximadamente O principio de funcionamento con siste na aglomera o espont nea do p na presen a de uma ligeira quantidade de gua em geral menos de 10 no interior de um tambor circular de fundo plano em rota o cont nua O processo de prepara o por via h mida percurso C o utilizado no nosso pa s Consiste inicialmente na prepara o de uma pasta pl stica homog nea na qual s o eventu almente incorporados os aditivos necess rios expans o Na prepara o as t cnicas e equipamento utilizados s o id nticos aos utilizados na in
3. M dulo de deforma o dos inertes M dulo de deforma o da matriz gt inene Tens o te rica do inerte H T fkinne Resist ncia do inerte oa e im gt a __ _ Resist ncia da matriz O Kan no 2 60 o p a O S u Oo U c gt 22 EL D 40 N TT Te 2 l T e o Tens o instalada no inerte q di f o RY 8 Sy is Sy cS amp DO cy a x no 20 sO D feb BS OD Einere gt Ematiz x amp finere lt fkinene Ry o Einete lt Ematiz A D 2 D D use nat 2 at 3 finere lt fkcinerte oO E fists flint amp S amp S 0 20 40 60 Resist ncia do bet o MPa Figura 3 7 Rela o simplificada entre a resist ncia do bet o resist ncia da matriz e a ten s o no agregado 9 Outro aspecto a ter em conta a quantidade de gua absorvida pela generalidade dos agregados leves muito superior dos agregados normais Este facto altera as rela es gua cimento habituais e obriga decomposi o da gua total em gua livre ou efectiva e gua contida nos poros dos gr nulos do agregado Este problema ainda mais delicado pelo facto da absor o inicial de gua ser significativa existindo migra es de gua mes mo durante o fabrico do bet o que fazem variar a quantidade de gua livre em fun o do tempo de amassadura 7 65 Pelo descrito anteriormente importa referir que a quantidade de gua a utilizar na composi o dos bet es leves
4. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Idade do bet o dias Figura 4 4 Coeficientes de endurecimento 4 5 Capitulo 4 No EC2 4 est o definidas as v rias classes de resist ncia compress o para bet es leves atrav s de valores caracter sticos inferiores quadro 4 2 Estes valores caracter sti cos devem relacionar se com o valor m dio esperado a partir de uma dispers o que se pode definir em fun o do controlo utilizado na produ o caracterizado por um desvio pa dr o Quadro 4 2 Classes de resist ncia compress o para bet es leves adaptado de EN 206 1 63 Classes de resist ncia fickcil fick cubo Do bet o leve MPa MPa LC12 13 12 13 LC16 18 16 18 LC20 22 20 22 LC25 28 25 28 LC30 33 30 33 LC35 38 35 38 LC40 44 40 44 LC45 50 45 50 LC50 55 50 55 LC55 60 55 60 LC60 66 60 66 LC70 77 70 77 LC80 88 80 88 No quadro 4 3 apresentam se os valores m dios obtidos para a resist ncia 4 com press o em cilindros e os respectivo desvio padr o para a idade de 28 dias Importa salien tar que foram ensaiados um m nimo de tr s provetes cil ndricos para cada composi o Na figura 4 5 apresenta se um diagrama tens o extens o para os cilindros referidos anteriormente para duas das composi es em estudo composi o 1 e 4 Pode se verificar que os bet es leves com agregados de argila expandida apresentam uma rotura fr gil apre sent
5. 111 O EC2 4 especifica valores mais reduzidos das tens es de ader ncia o que tem como consequ ncia directa a realiza o das amarra es com comprimentos superiores no caso dos bet es leves 4 21 Capitulo 4 De uma maneira geral a tens o de ruptura por ader ncia menor para bet es leves do que para os bet es normais sendo essa diferen a menos n tida para as armaduras de alta ader ncia do que para as restantes e para as armaduras de di metro menor 6 At 10 12 mm de di metro a ader ncia praticamente id ntica para os dois bet es para di metros superiores as redu es ser o em m dia de um ter o 111 Isto deve se provavelmente dificuldade de ader ncia s armaduras e fragilidade dos agregados O EC2 4 fornece a express o 4 7 que permite calcular o valor de dimensionamento da tens o de ader ncia ltima para var es nervurados em bet o leve No presente trabalho adoptou se a mesma f rmula para valores m dios Joa 225MMo fia MPa 4 7 onde n um coeficiente relacionado com as condi es de ader ncia e com a posi o do var o durante a betonagem sendo igual a 1 0 em boas condi es de ader ncia e igual a 0 7 em caso contr rio 2 1 0 para di metros inferiores ou iguais a 32 mm n2 132 100 para di metros superiores a 32 mm ficta fictk 0 05 Ye sendo o valor de fictk o 05 fornecido pela tabela 11 3 1 do EC2 4 4 2
6. 39 40 41 42 43 44 45 46 Coutinho A 1988 Fabrico e propriedades do bet o Volume I Laborat rio Nacional de Engenharia Civil Lisboa Neville A M 1995 Properties of Concrete Edt Longman England Rossi M 2000 As Argilas Informativo da Pascoal Equipamentos e Massas Cer mi cas www pascoalmassas com br Ediclube 1995 Nova Enciclop dia Portuguesa Volume 2 Arnould M e Virgoleux M 1986 Le B ton L ger Presses de l cole Nationale de Ponts et Chauss es Paris Cruz P e Jalali S 2000 Bet es leves para aplica es estruturais Encontro nacional bet o estrutural Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Porto NF P 18 309 1982 Granulats Granulats d argile ou de schiste expans s fabriqu s en four rotatif destin s la confection de b tons AFNOR Paris NP EN 933 5 2002 Ensaios das propriedades geom tricas dos agregados Parte 5 De termina o da percentagem de superf cies esmagadas e partidas nos agregados grossos Instituto Portugu s da Qualidade Lisboa NP EN 933 1 2000 Ensaios das propriedades geom tricas dos agregados Parte 1 An lise granulom trica M todo de peneira o Instituto Portugu s da Qualidade Lisboa NP EN 12620 2004 Agregados para bet o Instituto Portugu s da Qualidade Lisboa Louren o J 2000 Estu
7. aspecto duma rocha rugosa mas n o vitrificada O tratamento a que tem de ser submetido restringe se a uma mera manipula o me c nica tritura o e separa o a fim de obter agregados As propriedades f sicas da pedra pomes s o governadas pela estrutura celular da ma triz Este aspecto influencia a sua uniformidade microsc pica O di metro dos poros b si cos varia entre 1 10 mm e a densidade real da pedra pomes pr xima de 2 56 29 Apre senta uma baridade que varia entre 500 a 900 kg m e a absor o pode atingir 30 a 40 em peso As variedades de pedra pomes s o muito fracas do ponto de vista estrutural e produ zem bet es com massa vol mica entre 800 a 1800 kg m3 com boas caracter sticas isolan tes com elevada absor o e grande retrac o O uso de pedra pomes remonta at antiga Roma onde foi utilizada na produ o de bet es leves em coberturas e paredes nos edif cios Romanos dos quais se destaca a aplica o destes bet es na c pula do Pante o e no Coliseu em Roma figura 2 12 2 17 Capitulo 2 eg et ig ji 1 Figura 2 12 Coliseu de Roma Os bet es produzidos com este agregado s o hoje quase exclusivamente usados em elementos n o armados tal como pr fabricados leves para alvenarias lajetas para isolamento e pain is pr fabricados Em Portugal Continental n o conhecida a aplica o deste agregado leve enquanto no arquip lago dos A ores devido sua
8. es finais do que os bet es normais com igual resist ncia 2 No quadro 4 8 calcula se o valor do m dulo de elasticidade atrav s das express es fornecidas pelo EC2 4 para as diferentes composi es em estudo comparando se os va lores obtidos com os obtidos experimentalmente Analisando os resultados obtidos chega se conclus o que os valores adquiridos experimentalmente s o superiores aos obtidos pelo EC2 4 entre 13 e 22 No quadro 4 8 o valor de Ecm foi obtido atrav s da express o 4 3 sendo os valores de fem os valores m dios da resist ncia compress o de cilindros aos 28 dias E 22 f 710 GPa 4 3 cm Quadro 4 8 Compara o entre os valores obtidos do m dulo de elasticidade e os fornecidos pelo EC2 para as composi es em estudo Composi o M dulo de elasticidade obtido Avalia o do Eem EC2 Compara o aos 28 dias experimentalmente ficm cil Ne Ecm Eim GPa MPa GPa GPa 31 6 0 56 31 1 34 9 0 61 32 0 51 3 0 64 35 9 38 6 0 66 33 0 4 2 4 Determina o da resist ncia trac o por flex o A resist ncia trac o de um bet o fundamental para avaliar o comportamento em servi o das estruturas de bet o armado Efectivamente a resist ncia trac o importante no tratamento dos estados limites de fendilha o que tem uma implica o directa na dura bilidade das estruturas Estas quest es assumem especial
9. lt 1200 lt 1400 lt 1600 lt 1800 lt 2000 Os valores da massa vol mica foram obtidos atrav s do procedimento indicado na norma NP EN 12390 7 87 utilizando se cubos de 150 mm de aresta Os valores m dios das massas vol micas e respectivo desvio padr o determinados para as idades de 3 e 28 dias apresentam se no quadro 4 6 arredondados ao m ltiplo de 10 mais pr ximo estando os resultados expressos em kg m Importa ainda referir que para cada uma das composi es os ensaios foram realizados sobre um n mero m nimo de cinco provetes 4 8 Ensaios para caracteriza o dos bet es leves em estudo Quadro 4 6 Massas vol micas kg m 10 1 70 2 10 80 3 10 20 4 20 70 Pela observa o dos resultados apresentados pode se afirmar que se est perante composi es da classe de massa vol mica D1 8 A composi o 4 encontra se exactamente no limite superior para esta classe Importa tamb m referir que as composi es com maior dosagem de ligante apre sentam massas vol micas superiores como era esperado embora essa diferen a n o seja muito acentuada 4 2 3 M dulo de elasticidade A diferen a de comportamento em servi o compress o entre bet o leve e bet o normal resulta da diferen a do valor relativo dos m dulos de elasticidade da argamassa pasta de cimento e agregados finos e dos agregados gr os de argila expandida No bet o normal o m dulo de elasti
10. muito superior de um bet o nor mal uma vez que parte da gua pressionada para dentro dos agregados ficar retida nes sas part culas O conhecimento da capacidade de absor o de gua dos gr os de extrema impor t ncia Na normaliza o tal capacidade est limitada pois pode ter efeitos nefastos nas propriedades do bet o endurecido de destacar por exemplo que um teor elevado de gua nos poros dos gr os potencia o aumento das tens es internas por retrac o n o uni forme no processo de secagem aumentando assim o risco de fissura o A gua absorvida aumenta ainda a massa vol mica e a condutibilidade t rmica A gua retida nos poros tem tamb m influ ncia na evolu o da resist ncia do bet o com o tempo revelando estes be t es tend ncias para um maior crescimento da resist ncia A determina o da absor o de gua press o atmosf rica foi realizada segundo a 3 10 Caracteriza o dos agregados de argila expandida Composi o e fabrico dos bet es NP 581 45 efectuando se medi es desta propriedade para v rios per odos de tempo com o objectivo de avaliar a sua evolu o O ensaio consistiu essencialmente na secagem numa estufa a 110 C de uma amostra de argila expandida at esta atingir temperatura constante Em seguida pesou se a amostra e colocou se dentro de um cesto imerso em gua Como a argila expandida tem uma densi dade inferior da gua os seus gr
11. o por capilaridade DD Composi o 1 Composi o 2 Composi o 3 Composi o 4 Equa o Y 0 1244x 0 1111 Y 0 16x 0 1333 y 0 1422x 0 1 Y 0 1778x 0 1111 R 0 996 0 991 0 971 0 956 Os coeficientes de absor o S obtidos apresentam se na figura 4 30 Em qualquer tipo de ensaio de absor o por capilaridade verifica se que a absor o elevada se os capilares s o maiores e mais lenta se s o de dimens es mais reduzidas e portanto poder se inferir da qualidade do mesmo de acordo com os resultados obtidos para a absor o ou coeficiente de absor o 123 Coeficientes de absor o 28 dias 0 2 0 18 0 16 0 14 0 12 E Composi o 1 E Composi o 2 0 1 0 08 0 06 0 04 0 02 Composi o 3 Composi o 4 mg mm2Xmin Figura 4 30 Coeficientes de absor o para as diversas composi es Tendo em aten o a classifica o poss vel dos bet es estabelecida por Browne 141 que classifica a qualidade do bet o em fun o do coeficiente de absor o pode se concluir que se est perante bet es de qualidade m dia ver figura 4 31 4 47 Capitulo 4 S 0 2mg mm x min qualidade m dia S 0 1mg mm x min Absor ao mg mm 0 0 5 10 15 t min Figura 4 31 Qualidade do bet o em fun o do coeficiente de absor o S 123 Conv m ainda referir que a porosidade do agregado um par metro condicionante na capacidade
12. trac o por flex o a ader ncia armaduras bet o a retrac o e a flu ncia Na segunda parte s o indicadas as caracter sticas relativas durabilidade dos bet es em estu do nomeadamente a difusibilidade de cloretos a resist ncia carbonata o a profundida de de penetra o de gua sob press o a absor o capilar e a absor o por imers o Neste trabalho s o ainda apresentadas de forma sistem tica os principais aspectos regulamentares a ter em conta no dimensionamento de estruturas em bet o leve compara tivamente com bet es normais de acordo com o EC2 O benef cio obtido com a utiliza o de bet o leve em edif cios em alternativa ao uso de bet o normal avaliado atrav s da realiza o de dois estudos de quantidades tendo se conclu do por uma redu o significativa de materiais estruturais bet o e a o Finalmente descrita a aplica o de uma das composi es estudadas em prelajes uti lizadas na realiza o de um tabuleiro de uma ponte ABSTRACT A study has been conducted in which the potential and performance of a composi tion of lightweight concrete with expanded clay aggregates are evaluated Compositions for concrete of different compressive strength classes that can be used in common struc tures are studied The advantages and disadvantages of the use of lightweight concrete are described and special emphasis is given to lightweight concrete with expanded clay aggregate
13. Capitulo 5 Como exemplo podemos referir que os bet es estudados no presente trabalho com massas vol micas aos 28 dias compreendidas entre 1650 e 1790 kg m3 pertencem classe de massa vol mica D1 8 sendo o valor da massa vol mica para efeitos de c lculo destes bet es leves 1850 kg m para bet o simples e 1950 kg m para bet o armado 5 2 3 2 Resist ncia trac o No ponto 11 3 1 3 o EC2 fornece o coeficiente pelo qual devem ser multiplicados os valores da resist ncia trac o do bet o normal fe dados na tabela 3 1 do EC2 para se obter a resist ncia trac o do bet o leve 1 0 40 0 60p 2200 5 1 sendo p o limite superior da densidade do bet o seco da classe relevante de acordo com a tabela 11 1 do EC2 Tomando em aten o o descrito anteriormente apresenta se em seguida o quadro 5 2 com os valores dos coeficientes pelos quais dever ser multiplicada a resist ncia trac o de um bet o normal para se obter a resist ncia trac o de um bet o leve com a mes ma resist ncia compress o Quadro 5 2 Valores do coeficiente para determina o da resist ncia trac o 5 2 3 3 M dulo de elasticidade No ponto 11 3 2 1 o EC2 indica que se pode obter uma estimativa dos valores m dios do m dulo de elasticidade secante Em para bet es leves multiplicando os valores da tabela 3 1 do EC2 para bet o normal por um coeficiente n p 2200 5 2 ond
14. F U Universidade do Porto Faculdade de Engenharia Bet o Leve Estrutural Com Agregados de Argila Expandida Bruno Miguel Martins Silva Disserta o apresentada Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto para obten o do grau de Mestre em Estruturas de Engenharia Civil realizada sob supervis o dos Professores Afonso Serra Neves e Joana Sousa Coutinho do Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Maio de 2007 Aos meus Pais INDICE GERAL INDICE GERAL tais ig T A O SAD v RESUMO A E A E EAE vii ABSTRACTE An Septet Rath E AE N e E A T a AO ix INE TND O VIDINA KON aeee reatar eia rea enreenis xi INDICE DE TE 4 K ONE xiii CAP TULO INTRODU O 25 06 sxe RS DCE 1 1 CAP TULO 2 PROPRIEDADES E APLICA ES ESTRUTURAIS DOS BETOES LEVES assis cite os beets E id depuis oo pu Da deb E soon Dede geo eae asce aes 2 1 CAP TULO 3 CARACTERIZA O DOS AGREGADOS DE ARGILA EXPANDIDA COMPOSI O E FABRICO DOS BET ES i teens 3 1 CAPITULO 4 ENSAIOS PARA CARACTERIZA O DOS BET ES LEVES EM ES EU DO redes 20 A Sa ode cate da E pt ad ease dc ade dels Rides doada Ss DN 4 1 CAPITULO 5 PROJECTO DE ESTRUTURAS COM BET O LEVE ESTUDOS COMPARA TV OS a areta aa ena cab he La Ee EO EA A EE E E aetna lan 5 1 CAPITULO 6 CONCEUSOES ss naa n e aa ee 6 1 REFER NCIAS BIBLIOGR FICAS oisicsiessesckscessscvinedes spent toseletsidasathectavwewsteesteveiauer
15. constru da e Constru da para durar 70 anos numa zona com a profundidade de 300 m e com ondas de at 30 m 2 13 Capitulo 2 e O peso da estrutura de bet o de 656 000 toneladas e O volume de bet o de 245 000 m que corresponde a cerca de 215 000 sapatas de edif cios correntes e 100 000 toneladas de armaduras que corresponde a aproximadamente 15 torres Eiffel e Foram usadas 230 000 toneladas de brita e 215 000 toneladas de areia O bet o mais leve que os bet es correntes usado nesta plataforma tinha uma massa vol mica de 2250 kg m e uma tens o caracter stica aos 28 dias medida em cubos com 100 mm de aresta de 75 MPa Figura 2 10 Plataforma Troll Zz Uma outra estrutura importante deste tipo a plataforma Hibernia figura 2 11 Am rica do Norte Utilizou se um bet o semi leve constitu do por uma mistura de 50 de xisto expandido Stalite com 50 de agregado de massa vol mica normal conferindo lhe uma resist ncia compress o de 80 MPa A t tulo de curiosidade refere se que o peso total da plataforma 1 2 milh es de toneladas 185 000 m3 de bet o e 50 000 toneladas de armaduras de referenciar que esta estrutura foi dimensionada para uma vida til de 30 anos e para resistir ao impacto directo de um iceberg com 6 milh es de toneladas que s est previsto acontecer uma vez em cada 10 000 anos 12 25 2 14 Propriedades e aplica es estruturais dos bet es leve
16. da LECA 2 4 Analisando os resultados conclui se que os agregados LECA absorvem uma quan tidade de gua muito significativa o que obriga a ter cuidados especiais aquando da produ 3 11 Capitulo 3 o de bet o leve para que as rela es A C possam ser controladas Muitos investigadores defendem uma pr molhagem dos agregados de forma a que a quantidade de gua absorvi da por estes durante a amassadura seja m nima Atrav s da figura 3 4 estimou se uma equa o aproximada que traduz os valores esperados da absor o a em fun o do tempo min para cada um dos agregados nas pri meiras 24 horas No quadro 3 8 apresentam se as equa es referidas bem como os valores do coeficiente de correla o R para um crescimento polinomial LECA 2 4 E LECA 3 8 Absor o 3 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 Tempo minutos Figura 3 4 Evolu o ao longo das primeiras 24 horas da absor o dos agregados de argila expandida Quadro 3 8 Equa es da absor o em fun o do tempo para os agregados estudados AGREGADOS EQUA O ts 24 horas LECA 2 4 a 0 2148 t 1 1793 t 7 7729 0 9275 LECA 3 8 a 0 2826 1 1 375 t 9 4582 0 9032 Para concluir importa ainda referir que esta propriedade deve ser controlada cons tantemente porque existem grandes varia es de lote para lote de agregado atingindo dife ren as muito signific
17. talvez a vari vel de mais dif cil determina o pela apet ncia que os agregados leves t m para a sua absor o Se este aspecto n o for cuidadosamente considerado poder acontecer que a gua dispon vel para a hidrata o do cimento seja in suficiente com efeitos negativos nas caracter sticas mec nicas ou na trabalhabilidade do bet o 3 3 22 Caracteriza o dos agregados de argila expandida Composi o e fabrico dos bet es 3 4 3 Refer ncia a m todos de estudo de composi es A pesquisa bibliogr fica efectuada em trabalhos da especialidade permitiu concluir que h v rios m todos que estudam as composi es de bet es leves sendo em seguida des critos alguns O ACI 64 apresenta dois m todos para o estudo de composi es de bet es leves O primeiro m todo denominado de m todo das massas utilizado para agregados grossos leves e para agregados finos de massa vol mica normal enquanto que o segundo m todo denominado de volum trico usado em bet es constitu dos exclusivamente por agregados leves Um outro m todo foi elaborado por Dreux 66 que se baseia na massa vol mica dos agregados leves e na quantidade de cimento para a obten o da resist ncia e massa vo l mica final do bet o Este m todo tem em conta a quantidade de gua que os agregados absorvem durante a amassadura n o devendo esta entrar no c lculo da rela o A C Neste processo necess rio conhecer extremamen
18. temperatura de 20 1 C e humidade relativa a rondar os 98 at ao momento de realiza o do ensaio de acordo com a norma EN 12390 2 81 Foram ensaia dos pelo menos tr s provetes c bicos para cada idade As idades em estudo foram de 3 7 28 e 90 dias para os cubos e de 28 dias para os cilindros Os ensaios foram realizados numa prensa hidr ulica existente no Laborat rio de Ma teriais de Constru o da FEUP da marca SEIDNER figura 4 1 e foi seguido o procedi mento descrito na norma EN 12390 3 82 Figura 4 1 Equipamento usado no ensaio de resist ncia compress o No quadro 4 1 s o apresentados os valores m dios da resist ncia compress o para os cubos sa da da c mara h mida bem como o respectivo desvio padr o Quadro 4 1 Resist ncia compress o para cubos de 15 x 15 cm MPa 25 8 1 7 32 3 2 7 33 6 1 4 350419 29 0 1 4 34 2 2 5 37 8 3 0 41 4 1 9 40 9 3 0 46 5 3 0 48 0 2 3 49 0 0 7 35 2 3 4 41 3 3 4 42 1 2 7 44 3 1 7 Pela an lise dos resultados apresentados pode se verificar que a resist ncia com press o aos 7 dias j muito pr xima da verificada aos 28 dias sendo em percentagem 4 3 Capitulo 4 superior a 96 excepto para a composi o 2 em que este valor apenas ultrapassa ligeira mente os 90 Este crescimento mais rapido da resist ncia compress o dos bet es leves relativamente aos bet
19. 2 24 Propriedades e aplica es estruturais dos bet es leves forma o Os barreiros s o seleccionados de forma a garantir as caracter sticas qu micas necess rias produ o Figura 2 14 Vista do barreiro de onde prov m a argila expandida utilizada nos ensaios O fabrico dos gr os de argila expandida requer uma argila expansiva Esta expans o pode ser ajudada artificialmente misturando argila hematite dolomite calcite carv o ou combust veis l quidos em pequena percentagem como fuel oil nafta etc 6 A expans o da argila um fen meno complexo em que numerosos factores actuam simultaneamente o que torna a compreens o das influ ncias respectivas mais dif cil A expans o tem origem numa liberta o gasosa no seio da mat ria mais ou menos viscosa ap s a ocorr ncia de uma s rie de reac es qu micas provocadas por um aumento impor tante de temperatura A composi o mineral gica da argila influi notavelmente na expan s o a ela que se deve a forma o de gases de que os principais s o di xido de carbono mon xido de carbono di xido de enxofre enxofre em vapor oxig nio hidrog nio e va por de gua 31 As pequenas cavidades mais ou menos esf ricas que se formam na argi la no estado viscoso originam assim a estrutura celular do material Os factores principais que influenciam a expans o parecem ser a viscosidade a tens o superficial da massa em vias de fus o e a lib
20. Os valores obti dos para as duas composi es em que a percentagem de ligante maior s o quase coinci dentes e razoavelmente melhores que para as outras duas composi es o que era de espe rar devido maior densidade da sua matriz 4 43 Capitulo 4 Tendo em aten o a antiga norma NP ENV 206 137 um bet o deve ser conside rado imperme vel gua se a resist ncia penetra o de gua tiver valores m ximos de penetra o inferiores a 50 mm e valores m dios de penetra o inferiores a 20 mm Logo analisando os resultados obtidos podemos concluir que estamos perante bet es que se po dem considerar imperme veis com excelente resist ncia penetra o de gua sob press o A baixa permeabilidade dos bet es leves o resultado de v rios factores a rela o gua cimento da pasta baixa melhor a qualidade da regi o da interface em torno do agregado relativamente a bet es comuns de modo que n o se formam percursos mais f ceis em volta do agregado e a compatibilidade dos m dulos de elasticidade do agregado e da matriz significam pouca microfissura o sob carga ou por efeito de varia es t rmi cas Al m disso o suprimento de gua pelo agregado possibilita a continua o da hidrata o do cimento com uma consequente redu o da permeabilidade 2 4 3 4 Absor o capilar A absor o capilar muito importante na maioria das obras em bet o na medida em que constitui um d
21. da quantidade tipo de cimento quantidade de C3A e teor de adi es e concentra o de cloretos no exterior 123 O equipamento utilizado id ntico ao do ensaio referido em 4 3 1 2 embora tenham existido algumas altera es no que respeita s solu es utilizadas A solu o cat dica foi substitu da por uma solu o de NaCl a 10 em massa em gua destilada 100 g de NaCl em 900 g de gua Na c mara de v cuo em vez de os provetes serem submersos em gua destilada fervida e arrefecida passaram a estar numa solu o saturada de Ca OH 2 por dissolu o de um excesso de hidr xido de c lcio em gua destilada Todo o procedimento de ensaio foi praticamente igual ao anterior excepto na dife ren a de potencial aplicada que neste caso foi de 30 V durante 24 horas Regista se a corrente final antes de terminar o ensaio Esvaziam se as c lulas e reti ram se os provetes Limpam se as superf cies dos provetes sendo abertos por compress o linear em duas metades numa prensa hidr ulica As superf cies de rotura s o ent o pulverizadas com nitrato de prata guardando se os provetes num local fechado com um foco luminoso durante algumas horas permitindo a visualiza o da frente de penetra o de cloretos reconhecida pela colora o mais clara Na figura 4 21 pode se observar v rios provetes depois de sujeitos ao ensaio descrito anteriormente Figura 4 21 Visualiza o da frente de penetra
22. de Doutor em Engenharia Civil Instituto Superior T cnico Lisboa Johnston C D 1975 Fifty year developments in high strength concrete Proceedings of the ASCE Journal of the Construction Division Vol 101 n C 04 Mehta P K 1986 Concrete Structure Properties and Materials Ed Prentice Hall New Jersey Parrot L J 1969 The selection of constituents and proportions for producing worka ble concrete with a compressive cube strenght of 80 to 110 N mm CCA Technical report 416 R 5 Refer ncias Bibliogr ficas R 6 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 Fiorato A E 1989 PCA Research on high strength concrete Concrete international ACI Vol 11 N 4 Gon alves A F 1987 Resist ncia do bet o nas estruturas Tese Laborat rio Nacio nal de Engenharia Civil Lisboa NP EN 12390 2 2003 Ensaios do bet o endurecido Parte 2 Execu o e cura dos pro vetes para ensaios de resist ncia mec nica Instituto Portugu s da Qualidade Lisboa NP EN 12390 3 2003 NP EN 12390 3 Ensaios do bet o endurecido Parte 3 Resis t ncia compress o dos provetes de ensaio Instituto Portugu s da Qualidade Lisboa Balodeau A et al 1995 Mechanical properties durability and fire resistance of HSLWC International symposium on structural ligh
23. es de agregados leves no retardamento pro paga o das chamas 3 Tendo em aten o o referido anteriormente facilmente se compreende que h dois tipos de estruturas em que o interesse da sua utiliza o ganha especial relevo as estruturas mistas a o bet o e as estruturas pr fabricadas Nas estruturas mistas a redu o do peso do bet o permite o aligeiramento dos elementos met licos podendo conduzir a estruturas mais econ micas Nas estruturas pr fabricadas uma redu o do peso pode conduzir a uma redu o significativa dos custos de transporte e montagem Em ambos os casos a redu o do peso da estrutura pode implicar ainda uma significativa redu o do custo das funda es 1 Uma outra vantagem dos bet es leves a sua durabilidade Uma vez que os bet es leves s o menos perme veis que um bet o convencional as estruturas em que s o utiliza dos requerem em geral uma menor manuten o e t m um melhor desempenho 1 Uma desvantagem dos bet es leves a limita o da resist ncia destes pela resist n cia dos agregados de maiores dimens es podendo este problema ser minorado atrav s da utiliza o de agregado com menor dimens o m xima Uma outra desvantagem o aspecto da utiliza o de mais cimento Como se sabe necess rio reduzir o consumo de cl nquer Portland devido s emiss es de CO que a sua produ o provoca Assim importante considerar a utiliza o de adi es no li
24. es estudadas bem como os valores relativos rela o entre a massa de gua efectiva e o cimento Quadro 3 17 Valores para o abaixamento e rela o Astectiva C BET O SLUMP Astectival C cm Composi o 1 Composi o 2 Composi o 3 Composi o 4 Tendo em conta os valores obtidos para o abaixamento pode se concluir que se est perante bet es flu dos 74 da classe de abaixamento S4 de acordo com a NP EN 206 1 63 excepto a composi o 2 em que o abaixamento de 22 cm logo da classe S5 Por conseguinte pode se concluir que uma das premissas iniciais no estudo das composi es que era o abaixamento rondar os 18 cm encontra se satisfeita 3 28 Caracteriza o dos agregados de argila expandida Composi o e fabrico dos bet es 3 5 4 Execu o e conserva o dos provetes Para cada um dos diferentes ensaios a realizar utilizaram se moldes adequados de acordo com as respectivas normas estando esquematizado no quadro 3 18 a forma dos v rios moldes usados bem como as suas dimens es Estes s o met licos estanques e r gidos untados ligeiramente com leo mineral satisfazendo os requisitos vigentes na norma por tuguesa NP EN 12350 73 Quadro 3 18 Tipo e dimens es dos moldes a utilizar nos ensaios executados cm Absor o capilar 15x 15 Absor o por imers o 15x 15 Absoreaoporimerso Retrac o Flu ncia 15x 15x 45 Para todos os provetes a vi
25. gt 31 5 gt 16 gt 8 gt 4 gt 2 gt 1 gt 0 5 gt 0 25 gt 0 125 100 MF 3 2 Quadro 3 2 Granulometria segundo a EN 933 1 39 Abertura Material passado Do peneiro mm LECA 2 4 LECA 3 8 1 1 s51 634 Pela an lise do quadro 3 2 podemos constatar que a LECA 2 4 tem as caracter sticas granulom tricas que a aproximam de um are o ou bago de arroz enquanto a LECA 3 8 se aproxima de uma brita 1 Este facto mostra nos que pode ser interessante a possibilidade de alternar agregados correntes com agregados LECA nestas classes durante a composi o 41 3 5 Capitulo 3 De acordo com a EN 13055 1 42 podem se designar os agregados de acordo com as suas dimens es minima e maxima d e D respectivamente Estas dimens es s o referidas as s ries de aberturas indicadas na Tabela da sec o 4 3 da referida norma Por conse guinte pode se classificar a LECA 2 4 com a seguinte designa o comum 2 0 8 0 e a LE CA 3 8 por 4 0 16 0 Tendo em considera o a defini o de finos indicada na EN 13055 1 42 como sen do a percentagem de part culas do agregado que passa no peneiro de abertura de 0 063 mm a partir da determina o das curvas granulom tricas registou se a quantidade de finos em cada uma das amostras estando esses valores apresentados no quadro 3 3 Quadro 3 3 Percentagem de finos Agregado Finos As curvas g
26. mermere ee SNS S SS Ane Boe Aas bom San dans E BS yp ay i i trary 2 lt 5 aad o SS ST E WEA Figura 2 2 Edif cio South Western Bell Telephone Building na cidade do Kansas Na Europa come aram se a instalar as primeiras unidades industriais de produ o de agregados leves a partir de 1938 1939 Estas come aram por se desenvolver inicialmente nos pa ses n rdicos devido ao seu clima rigoroso devido necessidade da introdu o na constru o de materiais com boas caracter sticas de isolamento Uma das grandes aplica es dos bet es leves na primeira metade do s culo XX fo ram os navios de bet o figura 2 3 Durante a segunda guerra mundial o a o escasseou come ando a serem constru dos barcos com casco de bet o que requeriam apenas um ter o do a o necess rio para um barco convencional Os americanos chegaram a construir uma frota de 12 cargueiros de longo curso de bet o Este tipo de navios deixou de ser fa bricado devido ao seu tempo de constru o longo e custo elevado quando comparado com navios do mesmo porte executados com a o Apesar de actualmente os bet es leves poderem ser utilizados em grande parte dos dom nios dos bet es normais verifica se que em muitos pa ses o consumo de agregados 2 5 Capitulo 2 leves pouco significativo e orienta se sobretudo para a produ o de produtos n o estrutu rais pr fabricados de bet o blocos de bet o p
27. mesma tens o e deter minada na idade de aplica o da carga Em geral todos os factores que afectam a retrac o dos bet es afectam tamb m a flu ncia Os principais entretanto parecem ser e a dosagem e a natureza do ligante 77 90 113 e arela o A C 77 79 114 e a natureza dosagem e m xima dimens o dos agregados 77 114 115 e a ader ncia agregado pasta 77 94 116 e o volume de pasta 113 117 118 e a resist ncia compress o do bet o 77 79 119 e as condi es de ensaio nomeadamente no que diz respeito dimens o dos provetes humidade relativa do ar idade do bet o no instante da carga e a intensidade dessa carga 77 113 120 Dependendo da situa o a flu ncia dos bet es tanto pode ser considerada como uma vantagem como uma desvantagem Quando prevista com uma certa precis o e adequada mente avaliada num projecto a flu ncia do bet o poder permitir uma melhor distribui o 4 26 Ensaios para caracteriza o dos bet es leves em estudo de tens es nas estruturas de bet o armado aprimorando a sua qualidade global Por outro lado quando as deforma es e flechas causadas pela flu ncia ultrapassam determinados limites o resultado poder ser a necessidade de repara es devidas maior fissura o e s perdas significativas de pr esfor o em pe as estruturais pr esfor adas 90 113 A simples compara o dos coeficientes de flu ncia de bet e
28. na evolu o da resist ncia compress o do bet o leve de argila expandida de acordo com a grande campanha de en saios realizada em Fran a sobre bet es estruturais e de isolamento t rmico 35 indica que estes bet es s o menos sens veis s condi es de conserva o que os bet es correntes 3 30 CAPITULO 4 ENSAIOS PARA CARACTERIZACAO DOS BETOES LEVES EM ESTUDO 4 1 INTRODU O Os aspectos mais marcantes do comportamento do bet o leve dependem de cinco ca racter sticas f sicas particulares cujo conhecimento facilita e nalguns casos antecipa o comportamento do material em estudo 14 e menor rigidez relativa dos agregados face aos do bet o normal e maior quantidade de cimento em compara o com um bet o normal de igual resist ncia e menor porosidade do gel do cimento devido baixa rela o gua efectiva cimento e permuta de humidade entre os agregados porosos e o gel do cimento mesmo sem trocas de gua com o exterior e baixa condutibilidade t rmica dos agregados Neste cap tulo foi efectuado um estudo detalhado dos bet es em an lise no que se refere s suas propriedades f sicas resist ncia compress o massa vol mica retrac o flu ncia m dulo de elasticidade resist ncia trac o por flex o e ader ncia a var es de a o e relativas durabilidade absor o capilar e por imers o penetra o de gua sob press o penetra o de cloretos e resist ncia
29. podemos referenciar a New Eidsvoll Bridge figura 2 7 cons tru da nos anos de 1991 1992 na Noruega sendo elogiada pela sua esbelteza desenvol vendo se totalmente numa curva de raio igual a 278 m 11 A ponte apresenta uma exten s o total de 320 m repartidos por v os de 40 m em que foi utilizado um bet o leve com resist ncia caracter stica de 62 2 MPa m dulo de elasticidade de 21 2 GPa e massa vol mica m dia de 1880 kg m A decis o de utilizar um bet o de agregado leve na superestru tura justificou se pela necessidade de reduzir pesos pr prios de forma a aliviar cargas nas funda es A baridade do agregado utilizado foi de 0 75 g cm e massa vol mica do gr o de 1 30 g cm Outro exemplo de uma estrutura deste tipo a ponte Nordhordland figura 2 8 sobre o fiorde Salhus na Noruega Trata se de uma ponte resultante da combina o de uma parte 2 10 Propriedades e aplica es estruturais dos bet es leves flutuante com uma outra parte atirantada inaugurada em 1994 O comprimento total da ponte de 1615 m apresentando a parte flutuante um comprimento de 1246 m Figura 2 7 New Eidsvoll Bridge A zona atirantada apresenta um v o de 163 m e um canal para passagem de barcos de 50 x 32 m sendo realizada com um bet o da classe LC55 60 com massa vol mica in situ de 1899 kg m e a parte flutuante desenvolve se em curvatura horizontal com raio de 1700 m e com 1246 m de comprimento 11 v
30. respondeu a um ter o da tens o de rotura do bet o obtida anteriormente sendo a carga m nima um d cimo dessa mesma carga Terminados os ciclos os cilindros foram levados rotura por compress o apresentando tens es de rotura muito pr ximas das obtidas nos en saios anteriores de resist ncia compress o em cilindros Os resultados dos ensaios obtidos foram calculados como a m dia geral de 19 leitu ras de tens o e de deforma o n o se considerando o primeiro ciclo Na figura 4 6 pode se observar o equipamento utilizado para a realiza o do ensaio de determina o do m dulo de elasticidade onde se pode observar um dos provetes cil n dricos no decorrer do ensaio Figura 4 6 Equipamento utilizado na determina o do m dulo de elasticidade No quadro 4 7 apresentam se os valores obtidos do m dulo de elasticidade para as diferentes composi es aos 28 dias 4 10 Ensaios para caracteriza o dos bet es leves em estudo Quadro 4 7 M dulo de Elasticidade GPa Composi o M dulo de Elasticidade Atrav s da an lise dos resultados obtidos pode se concluir que os valores obtidos para os m dulos de elasticidade s o inferiores aos que se obteriam para bet es de massa vol mica normal Segundo alguns autores 99 o m dulo de elasticidade dos bet es leves cerca de 25 a 50 inferior ao de um bet o normal com a mesma granulometria dos agregados Isto traduz se num efe
31. s condi es ambientais 4 29 Capitulo 4 No EC2 4 indicado que para um bet o leve o coeficiente de flu ncia q pode ser assumido igual ao coeficiente de flu ncia definido para um bet o normal multiplicado por um factor p 12200 4 8 onde p representa o limite superior da classe de densidade respectiva 4 3 CARACTER STICAS RELATIVAS DURABILIDADE 4 3 1 Difusibilidade de Cloretos 4 3 1 1 Introdu o O excesso de cloretos e a presen a da humidade e oxig nio no interior do bet o pro vocam a corros o das armaduras 26 Os principais mecanismos de penetra o de cloretos s o 122 Absor o de gua do mar por mecanismos de suc o capilar ou atrav s de fissuras caso mais importante para o bet o leve Permea o por diferen as de press o Difus o por diferen as da concentra o de cloretos Electromigra o por diferen as de potencial el ctrico Em geral a penetra o de cloretos resulta da combina o de v rios mecanismos sen do um deles predominante No caso de o bet o ser suficientemente compacto e n o ter fis suras o fen meno da difus o o mais importante Se o bet o de pior qualidade mais po roso ou com fissuras a absor o ser o mecanismo preponderante 123 O bet o tem sempre uma certa capacidade f sica e qu mica de fixar mais i es cloreto Cl formando o sal de Fridell verificando se que somente os i es livres CI s o determi nantes para
32. 2 CASO essssseseseesesoesescesosoesecossossesesossossesoesosoesesossoseese 5 20 5 4 1 Pr dimensionam nt serne nna a i ra angoa i i Sanidade cones iasan boa pedo 5 20 DA Dal Teal ENE E AEE eas EEE A hac atts Wd nad dragao pes dt alates des 5 21 ALD VS ASS seit se techs ego ecg BCP totes te cue tact ute Golo A E EE o ma DS Da cl 5 21 413 Pilares o canes Herts dette NE E E E R E E a 5 22 5 42 Resultados obtido Skaer ipes inerea oneee oiee ieia i Eei iEn 5 24 5 5 APLICA O EM OBRA DE UMA DAS COMPOSI ES ESTUDADAS 5 26 CAP TULO 6 CONCLUS ES 6 1 CONCLUS ES GERAIS ssstisciosssSussssepcesust iavtestosaiosesasaussuss js 6 1 6 1 1 Agregados de argila expandida eee ereeereeeneeereeeraaaraads 6 1 6 1 2 Bet es leves com agregados de argila expandida 6 2 6 2 PERSPECTIVAS DE DESENVOLVIMENTOS FUTUROS cceereerernecreneesess 6 4 xvii CAPITULO 1 INTRODUCAO 1 1 ENQUADRAMENTO A utiliza o de bet o leve de agregados de argila expandida entre n s tem j um enorme historial Este pode ser usado para fabricar qualquer tipo de elemento de bet o ar mado ou pr esfor ado quer seja constru do in situ ou pr fabricado A sua aplica o permite entre outras vantagens a redu o das sec es transversais dos elementos estrutu rais e das dimens es das funda es e a redu o do peso dos materiais a manipular em obra com consequente au
33. B Krause G L e Tadro M K 1994 Lightweight high performance concrete masonry block mix design ACI Materials Journal Videla C e L pez M 2002 Efecto de la resistencia intr nseca del rido ligero en la resistencia a compression y rigidez del hormig n ligero Materiales de Construcci n Vol 52 n 265 Instituto de Ciencias de la Construcci n Eduardo Torroja CSIC Coutinho A 1988 Fabrico e propriedades do bet o Volume II Laborat rio Nacional de Engenharia Civil Lisboa Chandra S e Berntsson L 2002 Lightweight aggregate concrete Science technol ogy and application Chalmers University of Technology Gotenborg Sweden Hoff G C 1992 High strength lightweight aggregate concrete for artic applications Part 1 Structural lightweight aggregate concrete performance ACI SP 136 1 Detroit Evangelista A C J 1996 Produ o e propriedades de concreto leves de alta resist n cia Tese de Mestrado Rio de Janeiro Brasil NP EN 12350 2002 Ensaios do bet o fresco Instituto Portugu s da Qualidade Lis boa American Concrete Institute Recommended practice for selecting proportions for no slump concrete ACI Standard C 211 Almeida I R 1990 Bet es de alta resist ncia e durabilidade Composi o e caracter sticas Tese apresentada Universidade T cnica de Lisboa para obten o do grau
34. Comportamento rheol gico de hormigo nes de alta resist ncia Estrutura Revista T cnica Estrutura Ed Ltda Vol 16 N 60 S o Paulo 121 E 399 1993 Bet es Determina o da flu ncia em compress o Laborat rio Nacional de Engenharia Civil Lisboa 122 Salta 2000 Introdu o corros o do a o no bet o Modelos de comportamento s ac es agressivas Laborat rio Nacional de Engenharia Civil Lisboa 123 Coutinho J S 1998 Melhoria da durabilidade dos bet es por tratamento da cofragem Tese de Doutoramento Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Porto 124 C 1202 97 1997 Standard test method for electrical indication of concrete s ability to resist chloride ion penetration American Standard Test Method 125 E 463 2004 Bet o Determina o do coeficiente de difus o dos cloretos por ensaio de migra o em regime n o estacion rio Laborat rio Nacional de Engenharia Ci vil Lisboa R 8 Refer ncias Bibliogr ficas 126 Buenfeld N R e Newman J B 1987 Examination of three methods for studying ion diffusion in cement pastes mortars and concrete Materials and Structures Vol 20 127 Concrete Society 1987 Permeability testing of site concrete A review of methods and experience Concrete Society Technical Report TR 41 128 Geiker M et al 1995 Laboratory test methods
35. Eus o om AN 711 NL 50 Ni 3 5 3 1 2 9 2 7 2 6 Ecs E cus ojuyideo Projecto de estruturas com bet o leve Estudos comparativos 5 2 11 2 Estados Limites ltimos No quadro 5 7 est o descritas as express es a utilizar para os estados limites lti mos Quadro 5 7 Quadro resumo das express es para Estados Limites ltimos Normal Vea E Cea ek 100P fa do kO a 2 Vin KO bad Vra Leve Vird c C rac 1009 fgg ye Ea KO a 2 V sin KO bd Tra Normal ee 2va Fea A tfi sin O cos Leve Tra ma WA fea Artos i SINO COSO puncoamente Normal Vrac Cra k 100p Fo i T ko 2 Vain T koy Lajes sem armadura Leve Virde Cra kM 100P fis ye T k0 2 N V nin ko de puncoamen to Pun oamento Normal Vaso Cha K 100pf 2d la Vy 24 a Sapatas sem armadura Leve Vira Crack 100p fi 2d a gt MV imn 22 de puncoamen E min to Pun oamento d 1 Lajes e Normal Vra cs 0 75V ra 1 5 Ea wS maer ud s n O r 1 Sapatas 1 Re eee Leve Vira es 0 75V rac fe ho f ywd ef SM OF de pun oamen s ud to 5 2 11 3 Estados Limites de Deforma o No quadro 5 8 est o expostas as rela es de base v o altura til para elementos de bet o armado normal sem esfor o normal de compress o Em geral os valores indicados 5 15 Capitulo 5 s o conservativos podendo os c lculos revel
36. Minist rio de Geologia Moscovo E 461 2004 Bet es Metodologias para prevenir reac es expansivas internas Labo rat rio Nacional de Engenharia Civil Lisboa NP EN 1744 1 2000 Ensaios para determina o das propriedades qu micas dos agre gados Parte 1 An lise qu mica Instituto Portugu s da Qualidade Lisboa E 159 1964 Agregados Determina o da reactividade potencial Processo Absorcio m trico Laborat rio Nacional de Engenharia Civil Lisboa NP 1379 1976 Inertes para argamassas e bet es An lise granulom trica Laborat rio Nacional de Engenharia Civil Lisboa NP EN 197 1 2001 Cimentos Parte 1 Composi o especifica es e crit rios de con formidade Instituto Portugu s da Qualidade Lisboa CIMPOR 2004 Ficha t cnica do cimento CEM I 42 5R www cimpor pt NP EN 196 2 1996 M todo de ensaio de cimentos An lise qu mica dos cimentos Instituto Portugu s da Qualidade Lisboa NP EN 196 3 1996 M todo de ensaio de cimentos Determina o do tempo de presa e da expansibilidade Instituto Portugu s da Qualidade Lisboa NP EN 196 1 1996 M todo de ensaio de cimentos Determina o das resist ncias me c nicas Instituto Portugu s da Qualidade Lisboa Comission 11A 1975 Adjuvants Rapport final Mat Const Ess Rech n 48 SIKA 2000 Ficha t cnica do adjuv
37. Na figura 5 6 observa se a realiza o do ensaio n o destrutivo de avalia o da resis t ncia mec nica do bet o endurecido realizado com o escler metro de Schmidt Este en saio permite obter estimativas da resist ncia compress o do bet o atrav s de correla es com medi o da for a de retorno transmitida a um pist o de a o que impulsionado de encontro com a superf cie a testar por uma mola previamente calibrada Figura 5 6 Ensaio realizado com o escler metro de Schmidt 5 27 Capitulo 5 Em seguida as prelajes foram retiradas da mesa de fabrico com os cuidados de ma nuseamento e transporte necess rios sendo posteriormente transportadas para a obra figu ra 5 7 Figura 5 7 Prelajes a Transporte das prelajes do local de fabrico para o dep sito b Local de armazenamento Na figura 5 8 apresenta se uma vista geral da obra onde foram aplicadas as prelajes Figura 5 8 Vista geral da obra Na figura 5 9 pode se observar as faces superior e inferior das prelajes depois do seu assentamento em obra Posteriormente realizaram se as restantes tarefas para a execu o do pavimento nomeadamente a coloca o das armaduras superiores e inferiores do pavimento limpeza e 5 28 Projecto de estruturas com bet o leve Estudos comparativos molhagem da superf cie superior das prelajes por meio de jacto de gua lan amento espa lhamento regulariza o e compacta
38. a usar diminuiria significativa mente apesar da economia em armaduras resultar reduzida O bet o das lajes maci as a executar corresponde aproximadamente a 68 do bet o total a usar na obra Refira se que apesar dos procedimentos de c lculo serem simplificados foram no nos dois cen rios respeitando os mesmos princ pios Assim julga se poder afirmar que 5 25 Capitulo 5 processos de c lculo mais elaborados conduziriam a conclus es finais sobre economia de materiais similares 5 5 APLICACAO EM OBRA DE UMA DAS COMPOSICOES ESTUDA DAS Apresenta se uma aplica o que consistiu no emprego da composi o 3 de bet o leve estudada no quarto cap tulo dosagem de ligante de 593 6 kg m e em que o agregado leve utilizado foi a Leca 2 4 em prelajes de bet o pr esfor ado PPB que servem de cofra gem a lajes maci as Os pavimentos PPB prelajes s o constitu das por lajes maci as executadas a partir de prelajes de bet o pr esfor ado justapostas que servem de cofragem a uma camada de bet o complementar com fun o resistente assente em obra com armaduras complementa res As prelajes s o prefabricadas em bet o e pr esfor ado com fios aderentes O seu funcionamento estrutural compar vel ao de uma laje maci a com armadura resistente unidireccional sendo indispens vel para que tal semelhan a tenha validade que se assegure e mantenha a necess ria ader ncia entre o bet o complementar e a
39. amigo Eng Miguel Valente exprimo o meu agradecimento pela ajuda prestada na formata o do trabalho e Ao meu amigo Eng Helder Sousa e ao Am ndio pela disponibilidade empenho e indispens vel colabora o na realiza o dos ensaios de retrac o e flu ncia e Ao meu amigo Eng Diogo Ribeiro deixo um apre o especial pelo grato acompanhamento desde os anos da licenciatura bem como todo o incentivo e apoio que me deu durante a execu o do trabalho e funcion ria do Departamento de Materiais de Constru o da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto D Maria Teresa pelo apoio prestado no fornecimento de material bibliogr fico necess rio para o trabalho e Ao Instituto Nacional de Engenharia Tecnologia e Inova o pela disponibilidade para a realiza o gratuita dos ensaios qu micos presentes no trabalho Agradecimentos xii Gostaria tamb m de expressar o meu agradecimento s seguintes entidades pelo apoio material que possibilitou a produ o dos bet es estudados que a seguir enuncio MAXIT e SIKA A minha irm Carina pela colabora o na parte gr fica do meu trabalho e incentivo na realiza o do mesmo Aos meus pais pelo apoio carinho e amizade recebidos ao longo de toda a minha vida exprimo o meu sincero e reconhecido agradecimento Agrade o lhes ainda toda a compreens o incentivo nimo e palavras amigas que me dispensaram sobretudo nos momentos mais dif ce
40. ao esmagamento das bielas de comprimidas de bet o e est de acordo com 11 6 2 1 5 10 Projecto de estruturas com bet o leve Estudos comparativos 5 2 6 2 Elementos que requerem armadura de corte Em 11 6 2 1 indicado que o factor de redu o da resist ncia ao esmagamento das bielas de comprimidas de bet o v sendo o valor recomendado v 0 50 I fia 250 5 14 5 2 6 3 Torsao Em 11 6 3 1 referido que para bet es leves na express o 6 30 v considerado igual a v de acordo com 11 6 2 1 5 2 6 4 Puncoamento 5 2 6 4 1 Resist ncia ao corte por pun oamento de lajes ou sapatas sem armadura de pun coamento Em 11 6 4 1 1 indicado que a resist ncia ao corte por pun oamento por unidade de rea de uma laje de bet o leve dada por Vira e Cora KM 100p Six ye kO y E TAAN E ko 5 15 onde n definido pela express o 11 1 e Cira Vimin s o dados em 11 6 1 1 O valor recomendado para kz 0 08 Em 11 6 4 1 2 referido que a resist ncia ao corte por pun oamento de sapatas de bet o leve dada por Vira Cora KM 1009 fret ye 2dla gt ThY 1min 2dla 5 16 onde n definido pela express o 11 1 p gt 0 005 e Cirac Vimin prov m de 11 6 1 1 5 2 6 4 2 Resist ncia ao corte por pun oamento de lajes ou sapatas com armadura de pun coamento Em 11 6 4 2 1 referido que onde requerida armadura de pun oamento a resis t ncia a
41. armados Editora Gustavo Gili S A Barcelona Oliveira J C G 1999 Pain is Alveolares de Bet o Leve Tipo Premolde 3 Jorna das de Estruturas de Bet o Porto Watanabe S Yamamoto S e Suzuki T 1999 Retroffiting Strctural Walls with Lightweight Precast Concrete Panels Kajima Technical Research Institute Cruz P Jalali S e Magalh es A 2000 BET ES LEVES Estado do conhecimento e aplica es estruturais Departamento de Engenharia Civil da Universidade do Minho Holm T A Bremner T W 1992 1992 High Strenght Lightweight Concrete High Performance Concrete and Aplications Ed S Ahmad and S P Shah Malhotra V M 1987 CANMET Investigations in the Development of High Strength Lightweight Concrete Symposium in Utilization of High Strenght Concrete Stavanger Noruega Aitcin 1998 Modern technology HPC E amp FN SPON Arlita 2000 Dossier t cnico Hormig n ligero estretural ARLITA Marques et al 1999 BLER utilizado no refor o da ponte 25 de Abril Bet o Revista da APEB EuroLightCon 1998a LW AC properties state of art Noruega EuroLightCon 1998 LWA Datasheets Documento BE96 3942 EuroLightCon 1998b Definitions and International Consensus Report Noruega Refer ncias Bibliogr ficas 31 32 33 34 35 36 37 38
42. b sico das argilas a caulinite A argila um silicato de alum nio hidrata do composto por alum nio xido de alum nio s lica xido de sil cio e gua Uma part cula de argila formada por uma mol cula de alum nio que cont m dois tomos de alu m nio e tr s de oxig nio duas mol culas de s lica que cont m um tomo de sil cio e dois de oxig nio e duas mol culas de gua 33 Em Portugal encontram se minas de caulino especialmente em Aveiro Senhora da Hora Viana do Castelo e Ovar 34 2 6 2 Descri o do Processo de Fabrico Os agregados leves de argila expandida obt m se a partir da cozedura de argilas que favorecem a expans o por desenvolverem gases numa fase de amolecimento da mat ria a temperaturas de fus o incipiente seguidamente d se um r pido arrefecimento obtendo se assim um produto superficialmente duro e leve porque fica com uma textura interna celular No processo de fabrico dos agregados leves de argila expandida os procedimentos adoptados dependem segundo ALBENQUE et al 35 dos seguintes aspectos e das mat rias primas utilizadas essencialmente quando se trata de argilas ou xis tos cuja extrac o e prepara o sejam condicionadas pela natureza da rocha e do modo de prepara o em que se pode utilizar a via seca a via semi seca gra nula o e via h mida extrus o ou prensagem e do sistema de cozedura o qual compreende a secagem a cozedura
43. baixa e retrac o muito grande mas um excelente isolante t rmico 3 Dadas as suas boas caracter sticas t rmicas e elevado ponto de fus o aplicada na constru o em elementos prefabricados ou n o ou em aplica es onde se pretenda optimi zar o comportamento t rmico ou a protec o contra inc ndios 2 19 Capitulo 2 Este mineral encontra se na Am rica em Africa e tamb m na Europa junto dos Piri n us n o sendo conhecido em Portugal a sua produ o ou aplica o 2 5 2 2 Perlite A perlite um mineral proveniente de uma rocha vulc nica v trea muito leve rica em s lica que quando aquecida rapidamente at a fus o incipiente 900 a 1100 C se ex pande devido liberta o de gua sob a forma de vapor formando um material celular com baridade compreendida entre 30 a 240 kg m A estrutura interna formada por capas conc ntricas que relembram uma cebola apresentando um alto teor de humidade 2 a 6 A absor o de gua pela perlite expandida em volume ap s 24 horas de imers o igual a 170 em peso 31 Os bet es realizados com este agregado t m resist ncia baixa grande retrac o e s o usados principalmente para fins de isolamento t rmico Uma vantagem deste bet o ga nhar presa rapidamente permitindo um acabamento r pido Este mineral encontra se em quase todo o mundo sendo de destacar os Estados Uni dos Irlanda do Norte It lia Gr cia Jap o e Nova Z
44. caracter sticas mais satisfat rias que as duas restantes sendo de destacar a composi o 3 que apresenta uma penetrabilidade de i es cloreto baixa Comparando os resultados obtidos com valores j existentes para bet es normais pode se afirmar que estamos perante bet es com excelentes qualidades no diz respeito penetra o de cloretos 119 123 130 De facto por exemplo para um bet o da classe de resist ncia C30 37 com 420 kg de cimento por metro c bico de bet o obtiveram se valores de penetra o de cloretos m dios de 3732 Coulombs 130 o que bastante superior a qualquer uma das composi es em estudo 4 3 1 3 M todo CTH NT Build 492 e E463 Este ensaio baseia se na metodologia proposta por Luping 131 consistindo numa rela o te rica entre os fen menos de difus o e migra o que permite o c lculo do Coefi ciente de Difus o Aparente Dns ap s ensaio acelerado 4 34 Ensaios para caracteriza o dos bet es leves em estudo O coeficiente de difus o de cloretos fun o do tempo e em geral vai diminuindo com ele Pensa se que a causa ser a hidrata o cont nua do cimento Al m disso o coefi ciente de difus o de cloretos varia com a concentra o de cloretos diminuindo com o au mento da concentra o O coeficiente de difus o varia com o tipo de cimento usado e por tanto ser fun o da combina o de cloretos na pasta ciment cia Essa combina o de clo retos depender
45. carbonata o Importa referir que as caracter sticas f sicas referidas anteriormente n o foram avali 4 1 Capitulo 4 adas em todas as composi es em estudo referenciadas de 1 a 4 no Cap tulo 3 A flu ncia e retrac o apenas foram estudadas na composi o 1 As restantes propriedades foram es tudadas em todas as composi es em an lise Procurou se ao longo do cap tulo sempre que poss vel relacionar as caracter sticas f sicas e mec nicas do bet o leve em estudo com os aspectos regulamentares descritos no EC2 4 nomeadamente no que diz respeito s propriedades mais importantes e determi nantes do material e aos aspectos regulamentares inerentes ao seu emprego na perspectiva do dimensionamento de estruturas 4 2 CARACTER STICAS F SICAS E MEC NICAS DO BET O LEVE 4 2 1 Resist ncia compress o A resist ncia compress o dos bet es em geral afectada por um vasto conjunto de factores Os principais s o natureza e dosagem do ligante granulometria m xima dimen s o forma textura superficial resist ncia e rigidez das part culas do agregado rela o gua cimento porosidade rela o cimento agregados idade grau de compacta o condi es de cura 75 76 77 78 79 80 Em bet es leves de destacar como factores principais a massa vol mica e a resis t ncia dos agregados leves utilizados sendo poss vel a realiza o de bet es com elevada resist ncia comp
46. cementitious systems Structure and per formance of cements P Barnes Ed Applied Science Publishers Essex Russell H G Gebler S H e Whiting D 1989 High strength concrete weighing the benefits Civil Engineering ASCE vol 59 N 11 Refer ncias Bibliogr ficas 96 Detwiler R J e Mehta P K 1989 Chemical and physical effects of silica fume on the mechanical behaviour of concrete ACI Materials Journal vol 86 N 6 97 Marro P 1987 Bending and shear tests up to failure of beams made with high strength concrete Trondheim Noruega 98 E 397 1993 Bet es Determina o do m dulo de elasticidade em compress o Labo rat rio Nacional de Engenharia Civil Lisboa 99 Daly A F 2000 Use of lightweight aggregate concrete in bridges Second Interna tional Symposium on Structural Lightweight Aggregate Concrete 100 NP EN 12390 5 2003 NP EN 12390 3 Ensaios do bet o endurecido Parte 5 Resist ncia flex o de provetes Instituto Portugu s da Qualidade Lisboa 101 Walker S e Bloem D L 1957 Studies of flexural strength of concrete Part 3 Effects of variations in testing procedures Proc Am Soc Test Mat Vol 57 102 C 234 1991 Standard test method for comparing concretes on the basis of the bond developed with reinforcing steel American Standard Test Method 103 Robins P J e
47. classe granulom trica grossa de um agregado de massa vol mica corrente por um determinado tipo de agregado leve de classe granulom trica equivalente Conhecido o volume absoluto deste agregado de argila 3 23 Capitulo 3 expandida e determinada a sua resist ncia aos 7 dias pode se inferir a percentagem de re sist ncia atingida por este bet o em rela o ao bet o de massa vol mica corrente 3 4 4 M todo adoptado e par metros usados Neste trabalho a determina o das composi es foi efectuada recorrendo ao m todo das curvas de refer ncia de Faury m todo de simples aplica o e que se encontra bem im plantado entre n s Para a sua utiliza o necess rio conhecer experimentalmente a curva granulom trica de cada classe dos agregados dispon veis determinando a m xima dimen s o D destes O m todo tamb m entra em conta com par metros relativos trabalhabili dade requerida pot ncia da compacta o e ao raio m dio do molde O m todo baseia se no tra ado de uma curva constitu da por dois segmentos de rec ta num diagrama em que as ordenadas e abcissas t m o significado habitual nas curvas granulom tricas As abcissas t m in cio no ponto 0 0065 mm ordenada O por se supor que a menor dimens o das part culas de toda a mistura que constitui a parte s lida do be t o 69 O ponto de encontro dos dois segmentos de recta de abcissa D 2 aquele que separa os agregados constituint
48. de absor o do bet o podendo dizer se que para bet es com elevada dosa gem de cimento quanto mais poroso o agregado grosso menos absorvente o respectivo bet o Pensa se que a porosidade da superf cie do agregado permite a penetra o da matriz no seu interior baixando tamb m a rela o gua cimento nessa zona estas causas origi nam uma zona de transi o entre o agregado e a matriz de melhor qualidade relativamente aos bet es comuns Por outro lado o agregado poroso cont m uma reserva de gua que pode fomentar uma cura interna do bet o melhorando a sua compacidade e evitando que a matriz seque 142 4 3 5 Absor o por imers o A absor o de gua por imers o a diferen a entre a massa do provete de bet o en durecido imerso em gua e a massa do mesmo provete quando seco expressa em termos de volume do provete O ensaio foi realizado sobre cubos de 15 cm de aresta 3 por composi o tendo estes a idade de 28 dias Seguiu se o disposto na especifica o LNEC E394 143 O ensaio consiste em colocar os provetes num recipiente e ench lo com gua da rede p blica at estes ficarem totalmente submersos ficando o n vel final da gua aproxi madamente 2 cm acima das faces superiores dos provetes Em seguida realizou se pesa gens intervaladas de 24 horas at os provetes saturados alcan arem massa constante Ap s esta ser alcan ada pesou se os provetes dentro de gua 4 48 Ensaios par
49. determination of water perme ability of concrete ACI Materials Journal ACI 137 NP ENV 206 1993 Bet o Comportamento produ o coloca o e crit rios de conformidade Instituto Portugu s da Qualidade Lisboa 138 E 393 1993 Bet es Determina o da absor o de gua por capilaridade La borat rio Nacional de Engenharia Civil Lisboa 139 TC 116 PCD 1999 Permeability of concrete as a criterion of its durability RILEM Technical Committees Vol 32 R 9 Refer ncias Bibliogr ficas 140 Hall C 1989 Water absortivity of mortars and concretes Revew Magazine of concrete Research Vol 41 N 147 141 Browne R D 1991 Field investigations site amp laboratory tests maintenance repair and rehabilitation of concrete structures CEEC Lisboa 142 Vieira M e Gon alves A 2001 Durabilidade de bet es com agregados le ves Constru o 2001 Congresso Nacional da Constru o Instituto Superior T cnico Lisboa 143 E 394 1993 Bet es Determina o da absor o de gua por imers o Ensaio press o atmosf rica Laborat rio Nacional de Engenharia Civil Lisboa 144 FIB CEB FIP 1999 Lightweight aggregate concrete Codes and Standards State of art report prepared by Task Group 8 1 bulletin 4 145 Costa An bal 1999 Estruturas de edif cios Apontamentos Para a Disciplina de Co
50. e inerte Durante o processo de fabrico as part culas com maiores dimens es rompem pelo que existe sempre uma determinada percentagem de material com forma an gular As diferen as da porosidade e das caracter sticas da superf cie externa governam o comportamento dos bet es leves Assim o seu conhecimento fundamental para definir procedimentos correctos de amassadura transporte bombagem e coloca o 36 Na primeira parte deste cap tulo far se um estudo detalhado dos agregados de argila expandida a utilizar no fabrico de bet o leve nomeadamente no que se refere s suas caracter sticas f sicas qu micas e mec nicas Em seguida descrevem se os v rios constituintes que entram nas amassaduras es tudadas apresentando se um quadro que resume as quatro composi es que vir o a ser alvo de estudo Faz se ainda refer ncia ao processo de execu o do bet o leve bem como s clas ses de abaixamento e rela es gua cimento A C para cada composi o 3 1 Capitulo 3 3 2 CARACTERIZACAO DOS AGREGADOS DE ARGILA EXPANDIDA 3 2 1 Forma e aspecto exterior dos gr os A forma e o aspecto exterior dos gr os s o dependentes do processo usado no seu fabrico podendo variar desde a angulosa quase perfeitamente esf rica sendo esta ltima a ideal para o fabrico de bet es de agregado leve de elevado desempenho Os industriais t m a capacidade de promoverem modifica es nestes materiais conforme as apl
51. e de di xido de carbono s o alimentados atrav s de tubagens em silicone estanques e resistentes a partir das respectivas botijas sa da dos quais se encontrava adaptado um man metro redutor de press o O flux metro de ar comprimido encontra se ligado a montante do frasco de lavagem onde o ar se mistura com o di xido de carbono Ambos os flux metros est o equipados entrada de uma v lvula reguladora de flu XO Para cada uma das composi es usaram se quatro provetes cil ndricos protegidos com um revestimento isolante tinta epox dica a dois componentes para que o acesso do di xido de carbono se fizesse unicamente pela superf cie lateral Na figura 4 24 pode se observar os provetes inseridos no interior da c mara de car bonata o durante o decorrer do ensaio Os provetes foram mantidos na c mara de carbonata o por um per odo de 120 dias Os resultados obtidos s o efectuados sobre as leituras obtidas atrav s de amostras retiradas dos provetes com cerca de 1 cm de espessura cada partindo se esta em quatro partes iguais Cada amostra aspergida com uma solu o de fenolftale na medindo se a profun didade de carbonata o com o aux lio de uma r gua na superf cie de fractura 4 39 Capitulo 4 Figura 4 24 C mara de carbonata o No caso da frente de carbonata o se desenvolver paralelamente superf cie o re sultado encontrado pelo valor da dist ncia entre a super
52. em rela o ao que seria necess rio com a utiliza o de bet o de densidade normal A utiliza o deste tipo de bet es possibilita ainda meios de eleva o de menor capacidade 10 A utiliza o do bet o leve em edif cios deve se n o s redu o do peso pr prio que permite novas solu es estruturais para diversas propostas arquitect nicas como tam b m aos menores esfor os ao n vel das funda es Al m disso as melhores capacidades de isolamento t rmico e de resist ncia ao fogo justificam o uso deste tipo de bet es Um exemplo de aplica o de bet es leves em edif cios de grande altura a Torre Pi casso em Madrid figura 2 4 Esta possui 45 andares e foi projectada pelo arquitecto Mi noru Yamasaki tamb m famoso pelas Twin Towers do World Trade Center de Nova Iorque 11 Neste edif cio foi utilizada Arlita F 7 com uma baridade de 0 75 g cm uma massa vol mica do gr o de 1 38 g cm e uma granulometria compreendida entre 3 e 8 mm Este material foi pr molhado at cerca de 40 do seu peso para garantir a bombagem Foram utilizados cerca de 10 000 m de bet o leve de classe de consist ncia S4 clas se de densidade D2 0 e classe de resist ncia LC20 22 em lajes mistas com 11 cm de espes sura reduzindo o peso total do edif cio em cerca de 50 MN levando a uma not vel eco nomia do custo das funda es 12 Na sua composi o entraram os seguintes constituintes cimento CEM I 320
53. em todas as fases desde o fabrico at coloca o do bet o A massa vol mica do bet o leve depende da densidade dos agregados utilizados nas composi es e das propor es da mistura Tamb m o teor de gua inicial e final dos agre gados afecta a densidade do bet o pois uma quantidade de gua acima da satura o na mistura pode levar forma o de vazios no bet o reduzindo a sua densidade 86 Recorrendo argila expandida poss vel fabricar os mais diversos tipos de bet es leves com uma gama alargada de massas vol micas desde bet es estruturais at bet es com fun es exclusivamente de isolamento t rmico ou de enchimento Este facto associa do disponibilidade de mat ria prima faz com que os bet es de argila expandida sejam o tipo de bet o leve mais divulgado a n vel mundial 9 Podemos classificar os bet es leves em fun o de classes de massas vol micas de acordo com o preconizado na EC2 4 e EN 206 1 63 No quadro 4 5 apresentam se as v rias classes de acordo com as normas referidas No dom nio dos bet es leves estruturais apenas interessam as tr s ltimas classes is to bet es cuja massa vol mica seja superior a 1400 kg m Quadro 4 5 Classifica o dos bet es leves pela massa vol mica de acordo com EC2 4 e EN206 1 63 Classe de massa vol mica Massa vol mica gt 800e gt 1000e gt 1200e gt 1400 e gt 1600 e gt 1800 e kg m lt 1000
54. es tradicionais deve se ao car cter isolante do bet o leve que arma zena mais calor da reac o de hidrata o do cimento e ainda devido resist ncia do bet o ser limitada superiormente pela resist ncia dos agregados leves 5 22 As composi es 3 e 4 constitu das por quantidades superiores de ligante apresen tam resist ncias finais mais elevadas que as composi es 1 e 2 cerca de 20 como era esperado Para as duas dosagens de ligante pode se verificar que as composi es constitu das s por LECA de menor dimens o mais densos apresentam resist ncias compress o si gnificativamente superiores o que est de acordo com a bibliografia da especialidade 83 84 Importa ainda referir que a configura o t pica da forma de rotura de todos os pro vetes ensaiados foi considerada satisfat ria de acordo com a EN 12390 3 82 Considera se importante tamb m salientar que nos bet es ensaiados ap s a rotura dos provetes observaram se dois tipos de comportamento para uma mesma superf cie de rotura no primeiro caso uma parte do agregado grosso destacou se nitidamente da matriz de argamassa deixando nela a impress o perfeita da sua textura superficial o segundo caso foi que parte significativa do agregado grosso se apresentou fragmentado ou visivel mente fracturado mantendo se parte da pel cula do agregado fortemente fixada matriz de argamassa Portanto a rotura deu se no mesmo provete pelos ag
55. est o definidos os valores de n em fun o da classe de massa vo l mica seca do bet o 5 12 Projecto de estruturas com bet o leve Estudos comparativos Quadro 5 5 Valores de ng 0 15 5 2 8 Pormenoriza o das armaduras Em 11 8 1 1 definido que para bet o leve o di metro de dobragem dos var es in dicados em 8 4 4 para evitar o destacamento de bet o junto a cotovelos ganchos e la os devem ser aumentados em 50 5 2 9 Tens o de ader ncia ltima Em 11 8 2 1 definido que o valor de c lculo da tens o de ader ncia ltima para var es em bet o leve pode ser calculado atrav s da express o 8 2 substituindo o valor feta por ficta COM ficta fictk 0 05 Yc Os valores para fictk o 05 encontram se na tabela 11 3 1 5 2 10 Pormenoriza o de elementos e regras especiais Em 11 9 1 descrito que o di metro dos var es embebidos em bet o leve n o deve normalmente exceder 32 mm indicado ainda que os agrupamentos de var es n o devem consistir de mais de dois var es e que o di metro equivalente n o deve exceder 45 mm 5 2 11 Resumo Final 5 2 11 1 Tabela Resumo Neste ponto transcreve se a tabela 11 3 1 do EC2 como resumo descrevendo se os valores referentes a bet es normais entre par ntesis 5 13 vI S CLASSES DE RESIST NCIA PARA BET O LEVE
56. expans o e o arrefecimento As tr s fases de tratamento t rmico cozedura podem ser efectuadas por v rios pro cedimentos e em forno rotativo e em forno rotativo mas acompanhado por um processo de secagem e arrefeci mento separado e por interm dio de uma grelha de cozedura Os diversos sistemas assentam contudo nos mesmos princ pios 2 23 Capitulo 2 e necessidade de conformar os gr os antes da cozedura e assegurar a elimina o da gua de modela o de forma suficientemente lenta para evitar a explos o dos gr os durante a cozedura e provocar um aquecimento r pido no fim da cozedura para que a superf cie dos gr os possa tornar se estanque com uma pel cula dura e resistente sem que os gr os se aglomerem O processo global de fabrico da argila expandida pode ser esquematizado de acordo com a figura 2 13 Barreiro v Extrac o v Prepara o das mat rias primas v Modela o dos gr os v Secagem v Pr aquecimento Expans o Vv Arrefecimento v Armazenamento Figura 2 13 Esquema geral de fabrico dos agregados de argila expandida 35 2 6 2 1 Mat ria prima e sua aptid o para a expans o O processo de fabrico inicia se com a extrac o da mat ria prima no barreiro figura 2 14 seguindo para a f brica onde as argilas s o seleccionadas e preparadas para a con
57. fix MPa 12 16 20 25 30 35 40 45 50 55 60 70 80 fa MPa 12 16 20 25 30 35 40 45 50 55 60 70 80 fick cubo MPa 13 18 22 28 33 38 44 50 55 60 66 77 88 fox cubo MPa 15 20 25 0 37 45 50 55 60 67 75 85 95 fem MPa 17 22 28 33 38 43 48 53 58 63 68 78 88 Para fix gt 20 MPa fom MPa 20 24 28 33 38 43 48 53 58 63 68 78 88 ficm fick 8 MPa ficim fem ficam MPa fam MPa n1 0 40 0 60p 2200 ai 1 6 1 9 2 2 2 6 2 9 3 2 3 5 3 8 4 1 4 2 4 4 4 6 4 8 fictk 0 05 MPa fictk 0 05 fetk 0 05 N1 fork 0 05 MPa 1 1 1 3 1 5 1 8 2 0 2 2 2 5 2 7 2 9 3 0 3 1 3 2 3 4 fic 0 95 MPa fictk 0 95 fotk 0 95 N1 Fax 0 95 MPa 2 0 2 5 2 9 3 3 3 8 4 2 4 6 4 9 5 3 5 5 5 7 6 0 6 3 Elem GPa Elem Ecm NE o p Ecm GPa 27 29 30 31 33 34 35 36 37 38 39 41 42 ne p 2200 Eic1 0 Kfiem Elci ne Ec1 0 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 25 2 3 2 4 2 45 2 5 2 6 2 7 2 8 Ecu o ter 0 Ecu1 o 3 5 3 2 3 0 2 8 2 8 Fier o 2 0 2 2 2 3 2 4 2 5 Eez 0 2 0 2 2 2 3 2 4 2 5 N fe 1 Elcuz 0 3 5 m1 3 171 2 91 21 2 6m Ecu2 0 3 5 3 1 2 9 2 7 2 6 iji 2 0 1 75 1 6 1 45 1 4 n 2 0 1 75 1 6 1 45 1 4 ne see eis o 1 75 1 8 1 9 2 0 2 2 Oc Es 0 1 75 1 8 1 9 2 0 2 2 Le seg Oto 3 5 3 1 29 27 26
58. grande abund ncia incorporado na pr fabrica o Os bet es leves incorporando este tipo de material est o extremamente bem caracte rizados e desenvolvidos na Alemanha 3 2 5 1 2 Esc rias vulc nicas A esc ria um material encontrado no interior das crateras vulc nicas Distingue se da pedra pomes por ser um agregado mais denso e com estrutura de poros diferente Os poros das esc rias s o de maior dimens o e as paredes v treas entre eles s o mais espessas De um modo geral as resist ncias s o superiores s da pedra pomes As esc rias resultam da mistura da lava com pouca s lica e basalto o que lhe confere uma tonalidade mais escu ra que a da pedra pomes 30 A massa vol mica dos gr os varia entre 1300 e 2400 kg m e do bet o resultante en tre os 1100 e os 1800 kg m 2 18 Propriedades e aplica es estruturais dos bet es leves 2 5 2 Agregados produzidos artificialmente Estes agregados s o muitas vezes conhecidos por uma grande variedade de nomes comerciais mas s o melhor classificados segundo a mat ria prima e o processo de fabrico que causa a expans o e portanto uma redu o da baridade O desenvolvimento dos agregados leves est intimamente relacionado com os recur sos dispon veis em cada pa s Na Alemanha e Noruega os agregados leves mais frequentes s o as argilas expandidas Liapor e Leca existindo uma ampla gama de resist ncias Em Espanha e Portugal s se usam argila
59. import ncia em pe as de bet o armado sujeitas a tens es de trac o e de uma maneira mais gravosa em pe as de bet o armado pr esfor ado Os bet es leves apresentam valores de resist ncia trac o ligeiramente inferiores aos bet es de densidade normal para o mesmo n vel de resist ncia compress o 26 A resist ncia trac o dos bet es de agregados leves influenciada pela resist ncia trac o dos agregados da argamassa e da ader ncia entre os agregados e a matriz 19 4 12 Ensaios para caracteriza o dos bet es leves em estudo Dada a dificuldade em obter a resist ncia do bet o por ensaio directo de trac o ge ralmente obt m se por forma indirecta atrav s do ensaio de rotura em flex o No entanto existem dois inconvenientes A tens o de rotura assim determinada depende da rela o en tre a altura e o v o da viga e depende da distribui o dos momentos ao longo do provete De acordo com a norma NP EN 12390 5 100 o ensaio realiza se sobre prismas cuja sec o transversal de 15 x 15 cm e com um comprimento de 55 cm O prisma en saiado sob a ac o de 2 cargas concentradas aplicadas a ter os de v o sendo o v o de en saio de 45 cm cargas essas sucessivamente crescentes at se atingir o momento m ximo que conduz rotura da viga por flex o A face inferior da viga na zona do ter o central do v o sujeita a uma tens o m xima e a fenda cr tica onde come a a rotu
60. kg m cinzas volantes 120 kg m areia 900 kg m Arlita 345 kg m gua 190 kg m para a amassadura e 138 kg m na pr molhagem e agente de coes o 0 3 kg m 2a Capitulo 2 Figura 2 4 Torre Picasso No Nationsbank figura 2 5 constru do no in cio dos anos noventa nos EUA com 60 andares e 252 m de altura foram usados 23 000 m de bet o LC45 50 em lajes de 12 cm de espessura Apesar do bet o ter sido bombado para o sexag simo andar foram con seguidas resist ncias compress o aos 28 dias na ordem dos 43 2 a 51 4 MPa 12 Um outro exemplo o edif cio Marina City constru do em 1962 constitu do por duas torres cil ndricas com 64 andares e 180 m de altura onde foram utilizados 19 000 m de LC25 28 com lajes de espessura 12 7 cm e com v os de 2 44 m a 6 5 m 12 2 8 Propriedades e aplica es estruturais dos bet es leves O One Shell Plaza de 52 pisos constru do em 1969 em Houston foi constru do to talmente em bet o leve contendo um bloco de 70 x 52 x 2 5 m em bet o leve 18 m abai xo do solo A resist ncia compress o aos 28 dias do bet o leve das paredes de contra ventamento e pilares tinha uma resist ncia de 41 2 MPa e nas estruturas dos pisos de 32 3 MPa Se se tivesse utilizado bet o de densidade normal s se teria podido construir 35 pi sos devido reduzida capacidade de carga do solo 13 A emblem tica membrana que constitui a cobertura do
61. massa vol mica do bet o seco As extens es de flu ncia resultantes devem ser multiplicadas por um factor n2 dado por N2 1 3 para bet es de classe igual ou inferior a LC 16 20 1 0 para bet es de classe superior a LC 16 20 5 2 3 6 Retraccao Em 11 3 3 2 indicado que os valores da retrac o de secagem final para bet es leves podem ser obtidos multiplicando os valores associados a bet es normais da tabela 3 2 por um factor nz dado por 5 5 Capitulo 5 13 1 5 para bet es de classe inferior ou igual a LC16 20 1 2 para bet es de classe superior a LC16 20 Em 11 3 3 3 referido que as express es 3 11 3 12 e 3 13 do EC2 que fornecem informa o sobre a retrac o autog nea d o valores m ximos para um bet o leve onde n o poss vel haver transfer ncia de gua dos agregados para a micro estrutura em seca gem Se forem usados agregados leves saturados ou parcialmente saturados de gua os valores da retrac o ser o consideravelmente reduzidos 5 2 3 7 Rela es tens o extens o para an lise estrutural n o linear Em 11 3 4 1 indicado que para bet es leves os valores de amp 1 cui para bet es de massa vol mica normal devem ser substitu dos por 1 icui dados na tabela 11 3 1 do EC2 Os valores de ici Eicu1 S o obtidos pelas express es seguintes Exc e Kem ME ne o 5 3 Ei Eri Zoo 5 4 onde k 1 1 para bet o de agregado leve e
62. mec nico das alvenarias por actua o na geometria dos elementos Aplica o a blocos de bet o de argila expandida Tese de Doutoramento Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Porto 10 Heimdal et al 1999 Balconies in LWC SINTEF Re 150 p gina Web Refer ncias Bibliogr ficas R 2 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 CEB FIP 2000 Lightweight Aggregate Concrete Working Group on Lightweight Aggregate Concrete bulletin 8 FIB F deration internationale du b ton Lausanne Maage et al 1998 Chloride penetration into concrete with LWA EuroLightCon Noruega Silva R 1986 Avan os em tecnologia do concreto Louren o J Julio E e Maranha P 2004 Bet es de agregados leves de argila expan dida Guia para a sua utiliza o Associa o Portuguesa das Empresas de Bet o Pronto Murillo J A Thoman S Smith D 1994 Lightweight Concrete for a Segmental Bridge American Society of Civil Engineers Arlita 2001 Dossier t cnico Hormig n ligero estretural ARLITA Schnellenbach H 2000 HSLWAC New opportunities in construction and architec ture Congresso do ACI E U A Fergestad 2000 LWC in Norwegian bridges Congresso do ACI E U A Weigler H e Karl S 1984 Hormigones ligeros
63. o 1 PF1 Composi o 1 S20 ie ss hs Sm Sos Ds SOP ee me Se Sg Pauh a POR SS eap Sud yp saree Sele of aigh eun tempo dias 0 t t t o S rc No a 150 180 i T o N Figura 4 18 Confronta o dos resultados dos prismas de flu ncia Composi o 1 Atrav s da figura 4 18 pode se observar que ambos os prismas de flu ncia apresen tam curvas bastante semelhantes apesar de ap s a aplica o da carga os valores de exten s o do prisma 2 apresentarem valores ligeiramente inferiores No quadro 4 17 pode se observar a evolu o num rica ao longo do ensaio Os valo res apresentados referentes aos primeiros 14 dias de ensaio s o referentes apenas retrac o sofrida pelos prismas Quadro 4 17 Resultados num ricos do ensaio de flu ncia Importa referir que analisando o quadro 4 17 pode se real ar que os valores finais para os dois prismas s o muito semelhantes bem como durante toda a realiza o do en saio Pode se ainda notar que o crescimento dos valores resultantes do ensaio de flu ncia apenas come aram a estabilizar a partir dos 60 dias de ensaio 46 dias ap s a aplica o da carga apresentando para idades anteriores crescimentos acentuados O comportamento diferido dos elementos de bet o leve apresenta uma variabilidade consider vel com grande sensibilidade s caracter sticas do bet o s dimens es e forma da sec o e tamb m
64. o a o fica indefeso frente corros o A ocorr ncia deste fen meno depende do excesso de humidade e da presen a de di xido de carbono Em ambientes ur banos este ltimo ainda mais presente Neste caso a protec o depender somente do recobrimento da armadura e da impermeabilidade do bet o 26 A difus o do di xido de carbono no bet o d se do exterior para o interior e portanto a carbonata o come a desde a superf cie e vai penetrando lentamente para o interior se gundo a velocidade de difus o do di xido de carbono As reac es de carbonata o s o muito lentas e medida que a carbonata o avan a essas reac es s o dificultadas em virtude da forma o de calcite carbonato de c lcio em substitui o do hidr xido de c lcio cristalizado e consequente diminui o de porosidade e permeabilidade dificultando o acesso de di xido de carbono 123 Foram realizados ensaios de carbonata o seguindo a especifica o LNEC E391 134 na parte aplic vel Estes consistem em colocar os provetes durante um determinado per odo de tempo num ambiente que favore a uma carbonata o acelerada medindo se em seguida a profundidade de carbonata o observada Os ensaios foram realizados em carotes com dimens es aproximadas de 7 5 cm de di metro por 7 5 cm de altura O equipamento necess rio para a realiza o deste ensaio constitu do por c mara de carbonata o acelerada botijas de ar compr
65. o de 16 mm todos os provetes rom peram por trac o transversal durante os ensaios dando se a ruptura pelos agre gados n o dando por conseguinte a indica o da tens o de rotura por ader ncia Para os var es de di metro inferior estudados 10 e 12 mm a forma de ruptura foi totalmente distinta os var es escorregaram sem levar o bet o rotura permi tindo avaliar a ader ncia entre o var o e o bet o Os bet es em estudo apresentaram comportamento bastante satisfat rio no que diz respeito penetra o de cloretos especialmente quando a qualidade da ma Capitulo 6 triz boa caso em que as composi es possuem cerca de 600 kg m de ligante nomeadamente a composi o 3 e O bet o leve por apresentar um conjunto de caracter sticas interessantes cada vez mais utilizado entre n s proporcionando a redu o dos esfor os nos ele mentos estruturais e conduzindo a uma redu o de custos Tal redu o de esfor os conduz a uma economia global da constru o das estruturas em geral e de es truturas de edif cios em particular como se demonstrou 6 2 PERSPECTIVAS DE DESENVOLVIMENTOS FUTUROS No contexto dos estudos realizados at data apresentam se algumas sugest es com vista ao desenvolvimento de trabalhos futuros com o objectivo de aprofundar os conheci mentos sobre os bet es com agregados leves de argila expandida e Estudo detalhado com vista implementa o de produ o con
66. o de cloretos 4 35 Capitulo 4 A medi o da profundidade de penetra o de cloretos efectuada de acordo com o disposto na figura 4 22 o 20 mto 210 210 110 10 110 4 20 nl Figura 4 22 Ilustra o da medi o das profundidades de penetra o dos cloretos Na figura 4 23 apresentam se os valores m dios obtidos para a profundidade de pe netra o para os provetes nas diversas composi es 2 1 8 1 6 1 4 E 2 oc1 so mc2 g oOC3 0 8 oc4 0 6 0 4 0 2 0 1 2 3 Figura 4 23 Profundidades m dias de penetra o dos cloretos Depois de determinada a profundidade de penetra o dos cloretos xa resultante da m dia das diferentes medi es realizadas calcula se o coeficiente de difus o em regime n o estacion rio D utilizando a seguinte equa o simplificada 273 T L p 002392734 T L 0238 273 T Lx 49 U Dt 4 36 Ensaios para caracteriza o dos bet es leves em estudo onde D coeficiente de difus o no estado n o estacion rio x 107 m s U o valor absoluto da voltagem aplicada V T o valor m dio das temperaturas inicial e final no an lito C L a espessura do provete mm Xa O valor m dio da profundidade de penetra o mm T a dura o do ensaio horas No quadro 4 20 s o apresentados os valores obtidos dos coeficientes de difus o para as diversas c
67. obtidas por tr s m todos a Processo do jacto de gua Uma pequena quantidade de gua sob a forma de spray entra em contacto com a esc ria em fus o ao ser descarregada do alto forno geran do se vapor de gua que faz expandir a esc ria ainda viscosa que ao endurecer fica porosa parecida com a pedra pomes mas com textura superficial escori cia A bri tagem posterior necess ria b Processo mec nico A esc ria em fus o misturada rapidamente com uma quanti dade controlada de gua provocando no seu interior um aprisionamento de vapor assim como de gases causados por reac es qu micas de alguns constituintes da es c ria com o vapor de gua A britagem posterior necess ria c Processo de produ o de esc ria expandida peletizada Consiste num processo mais moderno que os descritos anteriormente em que a esc ria em fus o contendo bolhas de g s projectada atrav s de um spray de gua de modo a formar gr nu los que t m forma arredondada e uma capa lisa imperme vel Para se obter o agregado fino necess rio britar os gr nulos pelo que perdem a sua capa impermeabilizante A baridade das part culas grossas inferior a 800 kg m e das finas a 1000 kg m A absor o ap s 24 horas de imers o de 19 a 25 do seu peso Se a produ o da esc ria expandida peletizada for adequadamente controlada forma se material cristalino prefer vel para utiliza o como agregado em c
68. os flutuam o que obrigou utiliza o de uma rede de malha muito fina a envolver e submergir as part culas possibilitando assim que as part cu las estivessem submersas durante todo o ensaio Para cada idade pretendida de ensaio ob teve se o valor da absor o atrav s da equa o 3 4 tendo se tido o cuidado de em cada pe sagem n o se perder qualquer material M M Ab io i 2 4 3 4 sor o T 3 4 onde M massa da amostra com a superf cie seca para as diferentes idades do ensaio Mo massa da amostra inicial seca No quadro 3 7 apresentam se os valores obtidos para a absor o das part culas de argila durante o ensaio para as diferentes idades de imers o em estudo Quadro 3 7 Evolu o da quantidade de gua absorvida pelos agregados leves em fun o do tem po de imers o Absor o 2 minutos 5 minutos 10 minutos 20 minutos 30 minutos lhora 2horas 24horas ET LECA 2 4 2 4 LECA 3 8 10 53 10 92 18 70 Pelo quadro apresentado observa se que nos primeiros 2 minutos os agregados de menor dimens o absorvem cerca de 47 da gua total absorvida nas primeiras 24 horas e os agregados de maior dimens o cerca de 40 verificando se ainda que o crescimento a partir deste instante pouco acentuado Verifica se ainda que a LECA de maior granulo metria tem um maior poder de absor o Para 1 hora de imers o a percentagem de absor o da LECA 3 8 superior em cerca de 25
69. periodicamente a apar ncia das superf cies dos provetes que n o estavam expostas directamente press o da gua com o intuito de verificar se tinha ocorrido alguma fuga n o se tendo observado qualquer anormalidade 4 42 Ensaios para caracteriza o dos bet es leves em estudo Depois da press o ter sido aplicada durante o tempo especificado o provete foi reti rado do aparelho tendo se removido o excesso de gua na face sobre a qual a press o foi aplicada Em seguida abriu se o provete por compress o linear perpendicularmente face exposta press o Deixou se ent o exposto ao ar cada provete aberto e logo que a face par tida secou de modo a que a linha de penetra o de gua ficasse claramente vis vel marcou se tal linha com um marcador Na figura 4 27 apresenta se fotografia de um provete para cada composi o ensaia da onde se pode observar a profundidade de penetra o da gua no bet o 7 Figura 4 27 Profundidade de penetra o obtida para as 4 composi es No quadro 4 24 apresentam se os resultados do ensaio para as quatro composi es em estudo estando os resultados arredondados ao mm Quadro 4 24 Profundidade de penetra o de gua sob press o Composi o Prof m xima de penetra o mm Analisando os resultados obtidos pode se concluir que todas as composi es estu Composi o dadas apresentam uma boa resist ncia penetra o de gua sob press o
70. rias caixas com gua procurando que esta atingisse um n vel de 5 mm acima da face inferior do provete As caixas foram tapadas com o intuito de manter constante o n vel da gua durante todo o ensaio evitando se a evapora o Foram realizadas pesagens ao fim de diferentes per odos de tempo 1 3 6 e 24 ho ras 2 3 4 7 14 e 18 dias Na figura 4 28 pode se visualizar uma fotografia dos provetes dentro das caixas du rante a realiza o do ensaio Figura 4 28 Ensaio de absor o de gua por capilaridade No quadro 4 25 apresentam se os resultados das quantidades de gua absorvida por unidade de rea em fun o do tempo para cada idade de ensaio Sabe se que a absor o de gua por capilaridade no bet o para as primeiras horas dependente da raiz quadrada do tempo e pode ser moldada pela seguinte express o 140 A a St 4 11 em que A mg mm a absor o de gua por unidade de superf cie do bet o desde o ins tante em que o provete foi colocado na gua S o coeficiente de absor o do material t o tempo passado desde o instante inicial e a mg mm a gua inicialmente absorvida pelos poros em contacto com a gua Na figura 4 29 pode se observar os resultados da absor o capilar em fun o do tempo de ensaio 4 45 Capitulo 4 Quadro 4 25 Absor o por capilaridade para diferentes idades de ensaio x 10 g mm a 1 Hora 3 Horas 6
71. sie cinsh ial a ca ieee ee n 2 18 2 5 2 Agregados produzidos artificialmente erre 2 19 QD 2M Mer MICO csserrionsi si A no cl dba bis ds aus ati EA 2 19 29 252 Perlite sas nsr a edn EIA eee saa ee Ia lee a 2 20 2923 CINZAS Volantes sce EEE N E E E E 2 20 Indice de Texto 2 5 2 4 Esc ria de alto forno expandida errar 2 21 2 5 2 Xisto expandido iina a ea aaa sol Gide ees BURNS 2 21 2 6 AGREGADO LEVE DE ARGILA EXPANDIDA cccereereeneeneeneenernsenenesaesnesnesnesa 2 22 201 Materia prima na ee aaa ea ne EEE e pE E O E A eset feteersistageetened 2 22 2 6 2 Descri o do processo de fabric0 eeeeeseeseeseessecsseceseceseceeceseeeseeeeeeseaeeeseeeaeeenaes 2 23 2 6 2 1 Mat ria prima e sua aptid o para a expans o ii 2 24 2 6 2 2 Prepara o da mat ria prima er ereereaeeraeenacenanana 2 26 2 0 2 3 Cozedura si sil eae issisl Sateen O Ns E Ta SS OS deleted eee dC Atas eae a 2 28 CAP TULO 3 CARACTERIZA O DOS AGREGADOS DE ARGILA EXPANDIDA COMPOSI O E FABRICO DOS BET ES BA INTRODU O EE E E E E a E 3 1 3 2 CARACTERIZA O DOS AGREGADOS DE ARGILA EXPANDIDA 3 2 3 2 1 Forma e aspecto exterior dos grios eeesseeeeesesreesesrtssesrissttrisstestestesresresserressesessreet 3 2 3 2 2 Caracter sticas granulom tricas esesseeeseeseeesesressesressesresstsrtsstestestesestesseereeses
72. tens o de compress o foi estabi lizada e mantida no valor pr determinado at final do ensaio A m quina de flu ncia um dispositivo de carga constante assemelhando se muito no seu conjunto a uma prensa hidr ulica tradicional diferindo desta apenas por permitir a longo prazo a manuten o da const ncia de carga O seu esquema de funcionamento compreende uma bomba de injec o de leo que o aspira de um dep sito lan ando o atra v s da tubagem met lica numa c mara de press o A tubagem intercalada por man me tros de controle dep sito acumulador de press o v lvulas de reten o torneiras de passa gem e por um sistema electr nico regulador de press o que ao ligar e desligar a bomba sempre que necess rio o principal respons vel pela manuten o da press o constante no sistema Na figura 4 17 podem se observar os dois prismas ensaiados durante a realiza o do ensaio Figura 4 17 Provetes submetidos ao ensaio de flu ncia 4 28 Ensaios para caracteriza o dos bet es leves em estudo Na figura 4 18 apresenta se os resultados obtidos no ensaio de flu ncia para os dois prismas ensaiados composi o 1 representando se tamb m o momento de aplica o da carga 1500 1250 2 2 2 Fe eee eee 1000 oc es ADO sp 4 aa SO do quase pod ad SSO Ros ai Pee po e ee o eee do dd extens o 10 5 asma a nie D RES CAS ee E SE PF2 Composi
73. va zios 43 Admite se que esta varia com a granulometria e com a forma e a superf cie das part culas devendo se escolher um recipiente de dimens o adequada s dimens es do agregado de forma que este valor n o seja afectado pelo efeito de parede A determina o da baridade pode ser obtida pela seguinte express o M Baridade E 3 3 onde Mo massa do material seco encerrado no recipiente enchendo o completamente em kg oa 3 V volume do recipiente que cont m o material granular em m No quadro 3 5 apresentam se os valores obtidos para os dois agregados utilizados confirmando se que este tipo de agregado se classifica como leve de acordo com a classifi ca o descrita no quadro 3 4 Quadro 3 5 Baridade em amostra n o compactada Agregado Baridade kg m 3 2 4 Massa Vol mica Define se massa volimica como a rela o entre a massa e o volume total dos gr os com os poros inclu dos sendo a porosidade um factor que muito a condiciona Nos agregados de argila expandida a percentagem total de vazios dos gr os supe rior aos agregados normais Esta atinge uma percentagem entre 50 e 75 representando a porosidade fechada uma parcela relativamente reduzida destes vazios 5 a 20 A quan tidade conectividade e a dimens o dos poros influenciam a velocidade de absor o de gua pelo material 44 A determina o da massa vol mica das part culas secas e das part cu
74. 0 C e arrefecimento Estas opera es podem ocorrer num nico ou em v rios fornos Existem diferentes tipos de fornos que conjuntamente com os processos de prepara o da mat ria prima ca racterizam as diferentes f bricas O sistema de cozedura mais corrente o forno rotativo tendo sido este tamb m o usado no fabrico dos agregados leves empregues neste trabalho O forno rotativo um tubo de eixo ligeiramente inclinado relativamente horizontal O produto carregado superiormente pela extremidade alta montante do forno e constitui um talude de material que progride por gravidade para jusante a uma velocidade que fun o da inclina o do tubo da velocidade de rota o e do ngulo de atrito do produto sobre a parede do forno O calor fornecido pelas paredes e pelos fumos que percorrem o forno em sentido ascendente Inicialmente os fornos eram monotubo an logos aos das cimentei ras e foram evoluindo para fornos em v rias partes duas ou tr s em linha ou cascata ro dando a velocidades iguais ou diferentes Existem v rias variantes de fornos sendo de des tacar os seguintes e O forno monotubo onde a secagem e a cozedura se realizam sucessivamente A mat ria crua entra no tubo cuja primeira parte serve para secagem Na extremi dade jusante do tubo encontra se a zona de cozedura na qual o aquecimento as segurado por um queimador Os gases de combust o seguem um caminho inver so dos gr os
75. 1 49 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Cruz P 2000 Bet es leves de elevado desempenho Propriedades e aplica es estrutu rais 1 Congresso Nacional da Ind stria de Pr Fabrica o em Bet o Porto Barrientos M I Morado L C Tozzini F R V e Qualharini E 2001 An lise das propriedades e comportamento do concreto leve Constru o 2001 Congresso Nacional da Constru o Instituto Superior T cnico Lisboa Melo A 2000 Caracteriza o de bet es leves vibrocomprimidos com agregados de argila expandida Tese de Mestrado Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Porto EN 1992 1 1 2002 Eurocode 2 Design of concrete structures Part 1 General rules and rules for buildings European Committee for Standardization CEN Final Draft Brussels Vieira M G 2000 Bet es de elevado desempenho com agregados leves Durabilida de e microestrutura Tese de Mestrado Instituto Superior T cnico Universidade T cnica de Lisboa Lisboa Cormon P 1973 B tons legers d aujourd hui Editions Eyrolles Paris CEB FIP 1977 Lightweight Aggregate Concrete CEB FIP Manual of Design and Technology 1 Edition The Construction Press London ACI COMMITTEE 213 1992 Guide for Structural Lightweight Concrete ACI 213 R 87 ACI Manual of Concrete Practice Sousa H 1996 Melhoria do comportamento t rmico e
76. 5 m Esta estrutura foi cons tru da com um v o tr s vezes maior do que at ent o alguma estrutura tinha sido constru da sendo este di metro s atingido e superado passados mais de 1500 anos por Miguel Angelo na Bas lica de S Pedro 1 Figura 2 1 Pante o de Roma Os agregados leves base de agregados artificiais apareceram por volta dos anos 20 do s culo passado Apesar da descoberta da argila expandida remontar a 1885 s em 1918 o americano S J Hayde fabricou agregado de argila expandida e o empregou como agre gado para bet o Ele desenvolveu um processo industrial para expandir argila usando um forno girat rio tubular Os agregados assim obtidos apresentavam menor densidade mas o 2 4 Propriedades e aplica es estruturais dos bet es leves bet o fabricado com eles tinha a mesma resist ncia que o bet o normal A produ o co mercial de argila expandida come ou no ano de 1928 nos Estados Unidos da Am rica 6 Hoje em dia o agregado mais aplicado nos bet es leves podendo se afirmar que 70 da produ o de agregado leve de argila expandida O Park Plaza Hotel em St Louis o South Western Bell Telephone Building figura 2 2 na cidade do Kansas e a cobertura do tabuleiro da Ponte de Oakland em S o Francisco s o exemplos da utiliza o de bet es de agregados leves estruturais durante os anos 1920 e 1930 mE S _ mar ES titri u iam Som hue han hand ni
77. 6 Retraccao A retrac o hidr ulica a diferen a entre o valor do comprimento de um provete ap s a perda progressiva da gua livre ou absorvida existente nos poros e nos capilares da pasta de cimento para o meio envolvente da pe a e o valor do seu comprimento logo ap s a desmoldagem A designa o de hidr ulica distingue a de outros tipos de retrac o do bet o nomea damente da retrac o t rmica devida perda do calor de hidrata o durante a cura da re trac o pl stica que um fen meno que ocorre por vezes na superf cie exposta do bet o antes deste formar presa e tamb m da retrac o de carbonata o devida combina o do di xido de carbono atmosf rico principalmente com o hidr xido de c lcio A retrac o hidr ulica devida a uma diminui o do volume do material essencial mente da pasta de cimento que envolve todos os agregados devida perda progressiva da gua livre ou absorvida contida nos poros e capilares Esta habitualmente decomposta em 4 22 Ensaios para caracteriza o dos bet es leves em estudo duas partes a retrac o de secagem ou de desseca o e a retrac o autog nea ou end ge na A retrac o de secagem devida a uma perda de gua do bet o para o meio exterior e inicia se assim que as superf cies do bet o se encontram expostas ao meio ambiente Este processo desenvolve se lentamente em fun o da espessura do elemento ao longo de
78. Austin S A 1986 Bond of lightweight aggregate concrete in corporating condensed silica fume Fly Ash Silica Fume Slag and Natural Pozzolans in Concrete ACI SP 91 Vol 2 104 Leonhardt F e Monning E 1977 Constru es de concreto Vol 1 Ed Inter ci ncia Lda Rio de Janeiro 105 Dutron R 1950 Adh rence des armatures au b ton Communication Pr sen t e au III Congr s National des Sciences Bruxelles 106 Rehm G 1964 The principles of the bond between steel and concrete Build ing Research Station Library Communication N 1304 Watford England 107 Walther R e Soretz S Essais sur influence de la composition du grain du b ton sur Iadh rence S rie Betonstahl in Entwicklung Cahier 32 108 Gilkey H J 1962 Bond with reinforcing steel ASTM Special Technical Publication N 169 Significance of Tests and Properties of Concrete and Concrete Aggre gates ASTM 109 Popovics S 1973 Segregation and bleeding in fresh concrete important prop erties and their measurement Proceedings of a RILEM Seminar Leeds England 110 Khalaf M N A e Page C L 1979 Steel mortar interfaces microstructural features and mode of failure Cement and Concrete Research Vol 9 N 2 111 Bulletin du comit europ en du b ton 1967 Structures en b tons l gers 11 session pleini re N 59 Bruxe
79. Diagrama bilinear para an lises estruturais 5 8 Projecto de estruturas com bet o leve Estudos comparativos 5 2 3 11 Bet o confinado Em 11 3 7 1 referido que se n o existir informa o mais precisa a rela o ten s o extens o da figura 3 6 do EC2 pode ser usada com a resist ncia e as extens es carac ter sticas incrementadas de acordo com Figg a Ok fa 5 9 com k 1 0 para bet o leve e k 1 1 para bet o leve com areia Eid E102 ie I fir y 5 10 Eu Elcuo 0 20 fics 5 11 onde gi icu2 prov m da tabela 11 3 1 do EC2 5 2 4 Durabilidade e recobrimento das armaduras 5 2 4 1 Ambiente Em 11 4 1 1 indicado que para os bet es leves podem ser usadas as mesmas clas ses de exposi o indicativas que se indicam para bet es normais No EC2 est o expostas seis classes de exposi o relacionadas com as condi es ambientais de acordo com a EN 206 1 63 1 Inexist ncia de corros o ou ataque 2 Cor ros o induzida por carbonata o 3 Corros o induzida por cloretos 4 Corros o induzida por cloretos da gua do mar 5 Ataque gelo degelo e 6 Ataque qu mico 5 2 4 2 Recobrimento Em 11 4 2 1 P indicado que para bet es leves os valores m nimos de recobrimen to indicados na tabela 4 2 do EC2 para bet es normais devem ser incrementados 5 mm 5 2 5 An lise estrutural 5 2 5 1 Capacidade de rota o Em 11 5 1 mencionado que para bet es leves o valor de Opi
80. Horas 24 Horas 2 Dias 3 Dias 4 Dias 7 Dias 14 Dias 18 Dias Tomando em aten o as curvas da figura 4 29 pode se concluir que as composi es que apresentam uma maior quantidade de ligante t m uma absor o cerca de 20 menor que as restantes Importa ainda referir que as composi es 1 e 2 apresentam curvas que ao longo do tempo s o praticamente coincidentes 0 500 3 000 E 2 500 E o 2 000 EE 4 Composi o 1 E c i o 2 E 1500 omposi o 2 Composi o 3 n d E 1 000 gt Composi o 4 gt fe n 2 lt 0 000 S DDD OO OS AD DEL PEDIDO SF LCA PM PO a SF Sr Tempo de ensaio minutos Figura 4 29 Evolu o da absor o capilar em fun o do tempo 4 46 Ensaios para caracteriza o dos bet es leves em estudo Para as primeiras 6 horas e a partir dos resultados observados para cada composi o determinou se por regress o linear fun es lineares equivalentes equa o 4 10 No quadro 4 26 s o apresentadas as equa es e os coeficientes de correla o linear correspondentes para cada composi o Estas foram obtidas atrav s de um gr fico que tinha como ordenadas os valores da absor o de gua por unidade de superf cie do bet o e como abcissas a raiz quadrada do respectivo tempo de imers o em minutos Quadro 4 26 Regress o linear aos resultados dos ensaios de absor
81. OAMENTO PETA cae ns E cise EAT AE A E ESEA E aves 5 11 xvi Indice de Texto 5 2 6 4 2 Resist ncia ao corte por pun oamento de lajes ou sapatas com armadura de PUNCOAMCH UO oars deccteclecesccdsischescceceiecdsessts encceavarscesdheeagebunsdessshesuceudeadedeabegcaceeduaudesubbececeedecvegsibers 5 11 5 2 6 5 reas parcialmente carregadas c scssssssssssessssssessessesssessesseessssssseessesesseessessee 5 12 5 2 7 Estados limites de utiliza o eseteit iroi iniiaiee iiia i 5 12 5 2 8 Pormenoriza o das armaduras eseeeeseseeseeseseesresreetsressestrsserrtsstestesreeesressesees 5 13 5 2 9 Tens o de ader ncia W1tima eee eee csceesecseecssecesecesecsseceseceseeseeeseeeeeaeseaeeeaaeesaeesaees 5 13 5 2 10 Pormenoriza o de elementos e regras especiais ii 5 13 3 2 11 Resumo final sisanne a gala duto AIS el SES aes 5 13 D2 Tel Tabela resumo ienei ea alo a NA dese daa DC Aa ci ek tees eas 5 13 5 2 11 2 Estados limites LIMOS heieren ailascensesl cconigeaceeoetesceasabiggsbasecnabenaceaduavees 5 15 5 2 11 3 Estados limites de deforma o errar 5 15 5 3 ESTUDO COMPARATIVO 1 CASO ssssssssssssssssssssscsscsssesssssessssssssssessossesseseesoes 5 17 5 3 1 Descri o do edif cio em an lise e programa utilizado 5 17 3 3 2 Resultados obtidos 1a serssiuss teu sath ee eae ee ee eee 5 19 5 4 ESTUDO COMPARATIVO
82. a caracteriza o dos bet es leves em estudo Para finalizar o ensaio colocaram se os provetes numa estufa ventilada temperatu ra de 105 C at se atingir massa constante O valor da absor o de gua por imers o em percentagem obtido atrav s da ex press o seguinte m ms A gt x100 4 12 sendo m massa do provete saturado no ar mo massa hidrost tica do provete saturado m3 massa do provete seco Os resultados obtidos no decorrer deste ensaio bem como o respectivo desvio pa dr o est o descritos no quadro 4 27 Quadro 4 27 Valores obtidos para a absor o de gua por imers o Composi o Absor o Desvio Padr o Pela an lise dos resultados pode se concluir que o bet o menos poroso o corres pondente composi o 4 sendo este valor praticamente coincidente com o da composi o 3 Os valores relativos aos bet es cujas composi es apresentam uma percentagem menor de ligante apresentam tamb m resultados muito semelhantes entre eles sendo estes pouco superiores aos das restantes composi es De acordo com o procedimento usado temperatura e dura o de secagem tempo de imers o temperatura da gua os resultados para o mesmo bet o s o muito dispersos por exemplo de 3 a 18 4 pelo que os valores da absor o n o s o em geral usados para medir a qualidade do bet o no entanto a maioria dos bet es comuns de boa qu
83. a corros o das armaduras observa se que as reac es de carbonata o libertam os ides Cl fixados contribuindo assim para um aumento do risco de corros o das arma duras O melhor m todo para a determina o do coeficiente de difus o dos cloretos a par tir de condi es de exposi o natural Contudo este processo extremamente moroso 4 30 Ensaios para caracteriza o dos bet es leves em estudo quando necess rio definir requisitos de composi o execu o etc e de projecto em fun o da vida til que se pretende para uma determinada estrutura Neste trabalho a resist ncia penetra o de cloretos foi obtida por dois m todos dis tintos O primeiro baseado na norma ASTM 1202 124 que se baseia no valor da carga total passada expressa em Coulombs a partir de tal valor poss vel ter a no o da resis t ncia do bet o passagem de i es cloreto O segundo m todo CTH recentemente adop tado pelo LNEC numa nova especifica o E463 125 permite nos calcular o coeficiente de difus o aparente 4 3 1 2 M todo ASTM 1202 O ensaio baseado na norma ASTM 1202 124 tem como objectivo a determina o da carga el ctrica passada no bet o em determinadas condi es que em princ pio indi cadora da resist ncia do bet o difus o dos ides de cloreto O princ pio em que se baseia o ensaio consiste em quantificar a corrente el ctrica que passa num provete de medidas nor
84. a pretendida atrav s de v rias amassaduras experimentais e o volume de vazios foi arbitrado Para as composi es em estudo utilizaram se ainda dosagens distintas de ligante Em duas das composi es adoptou se para o cimento um valor pr ximo dos 400 kg m de bet o e nas restantes subiu se este valor para 600 kg m Segundo Chandra 70 o volume da pasta de cimento deve variar entre 0 28 e 0 35 m3 pelo que as dosagens de cimento an teriormente referidas situam se pr ximas destes limites Adoptou se tamb m uma rela o A C de cerca de 0 38 para as composi es em que a dosagem de ligante menor e de 0 25 para as restantes 3 4 5 Composi es adoptadas O estudo das composi es pelo m todo descrito anteriormente foi realizado consi derando os agregados secos de forma que a quantidade de gua a introduzir nas amassadu ras fosse de mais f cil controlo No estudo da quantidade de gua referida anteriormente teve se em aten o a ca pacidade de absor o desta pelos agregados avaliada anteriormente realizando se algumas amassaduras experimentais at se obter o valor considerado ptimo para se obter a traba habilidade desejada Os valores para a gua apresentados no quadro 3 16 correspondem ao somat rio da gua absorvida pelos agregados com a gua efectiva No quadro 3 16 est o apresentadas as composi es definitivas adoptadas para be t es leves estruturais com agregados de argila expandida Q
85. ace f cis sos tempo dias 0 30 60 90 120 150 Figura 4 16 Confronta o dos resultados dos prismas de retrac o Composi o 1 De acordo com o EC2 4 o valor para a retrac o hidr ulica nos bet es leves pode ser obtida multiplicando o valor correspondente a bet es de densidade normal por um fac tor n3 dado por 4 25 Capitulo 4 n 15 para fick lt LC16 18 n3 T 1 2 para fick gt LC20 25 No bet o leve a retrac o depende bastante da porosidade dos agregados e da sua ca pacidade de absor o de gua S uma parte da gua absorvida pelos agregados leves du rante a amassadura retorna atmosfera atrav s do fen meno de retrac o de secagem du rante a presa e o endurecimento A outra parte da gua existente nos poros dos gr os per mite uma esp cie de cura h mida da pasta de cimento transferindo se para ela e ali perma necendo fixada qu mica ou fisicamente Esta permuta da humidade entre o agregado e a pasta do cimento pode retardar significativamente a retrac o ou inclusivamente em pe as de grande sec o ou em pe as em que se previne a troca de gua com o meio exterior dar lugar a uma expans o 14 4 2 7 Flu ncia A extens o de flu ncia de um bet o a uma determinada idade pode definir se como sendo a extens o total sob tens o constante determinada nessa idade descontando a exten s o devida retrac o assim como a extens o instant nea devida
86. ada das reac es qu micas da gua com o cimento n o hidratado e ainda das fugas de gua por eventual m veda o nos dispositivos confinantes com o provete 128 Os provetes utilizados na realiza o deste ensaio foram cubos com as dimens es 150 x 150 x 150 mm sendo realizado idade de 28 dias O ensaio consiste em escovar a face dos provetes que vai estar sujeita press o sen do estes posteriormente colocados no aparelho de ensaio Em seguida aplica se uma pres s o de gua de 500 kPa durante 72 horas tendo se o cuidado de n o a aplicar na superf cie de enchimento do provete 4 41 Capitulo 4 Na figura 4 25 apresenta se um esquema do equipamento utilizado para a realiza o do ensaio anel de estanquidade a laca fixa com parafusos parafuso atirantado al gua sob press o entrada da gua Figura 4 25 Esquema do dispositivo de ensaio para determina o da profundidade de pene tra o de gua sob press o 127 Na figura 4 26 pode se observar o equipamento utilizado para a realiza o deste ensaio Figura 4 26 Equipamento usado no ensaio de penetra o de gua sob press o Durante a realiza o do ensaio teve se a preocupa o de observar
87. agem No quadro 4 16 apresentam se os valores num ricos obtidos no ensaio de retrac o para os dois prismas de retrac o correspondentes composi o PRI e PR2 Quadro 4 16 Resultados num ricos obtidos no ensaio de retrac o x 10 36 68 98 44 218 30 4 361 4 24 Ensaios para caracteriza o dos bet es leves em estudo Na figura 4 15 mostra se um pormenor dos dois prismas referentes composi o 1 durante a realiza o do ensaio Figura 4 15 Provetes ensaiados retrac o Atrav s da an lise do quadro 4 16 observa se que n o h coincid ncia nos valores obtidos para os dois prismas PR1 e PR2 durante todo o ensaio O valor final da retrac o para o prisma PR2 superior cerca de 18 em rela o ao PRI Pode se tamb m verificar que as diferen as para os resultados obtidos ocorreram essencialmente nos primeiros 30 dias sendo as curvas a partir desta data quase coincidentes Na figura 4 16 apresentam se as curvas para os dois prismas em estudo no ensaio de retrac o podendo observar se a diferen a de comportamento entre eles 500 AQQ ARE Sy S rom actas i teto iat Met St ae a ae GS mee ES BSE SINR g cap Reis ats SiGe Eca ie ies tet ip so Se eae cel ee S 300 o o ita ape 8 5 Doak sea Sas pt O aaa PRI Composi o 1 5 PR Composi o 1 AOO st e bos a aih ae Be missa sos des cs Vi ipe B e osca mists dos lens a gl
88. aior esta for maior a resist ncia dos gr os A resist ncia dos gr os ao esmagamento pode ser obtida pelos procedimentos suge ridos pela norma EN 13055 1 42 com ligeiros ajustes s dimens es do molde a preconi zado Foi usado um molde com um di metro livre interior de aproximadamente 110 mm uma altura de 180 mm e espessura de 10 mm Na figura 3 5 pode se observar o molde uti lizado no ensaio em substitui o do molde preconizado na norma referida anteriormente O ensaio consistiu na introdu o de uma amostra de agregado leve dentro de um recipiente cil ndrico De seguida a amostra foi compactada por vibra o sendo esta reali zada com a ajuda de uma mesa vibrat ria existente no Laborat rio de Ensaio de Materiais de Constru o da FEUP Em seguida colocou se o cilindro superior pist o sobre o infe rior figura 3 5 colocando se cuidadosamente o pist o sobre a superf cie do granulado leve compactado Colocou se o conjunto numa prensa hidr ulica e exerceu se uma for a crescente de maneira a atingir uma profundidade de penetra o do pist o de 20 mm em 100 s aproximadamente A resist ncia ao esmagamento foi calculada pela seguinte express o L F C a N mm 3 5 onde C a resist ncia ao esmagamento em Newtons por mil metro quadrado 3 13 Capitulo 3 L o peso do pist o em Newtons F a for a de compress o em Newtons A a rea da sec o transvers
89. al m de que a aplica o de um potencial alto com o intuito de diminuir o tempo de ensaio pode elevar exces sivamente a temperatura dos provetes facilitando a transfer ncia da carga el ctrica 4 32 Ensaios para caracteriza o dos bet es leves em estudo b Figura 4 20 Ensaio de penetrabilidade de i es cloreto a Equipamento de aplica o do v cuo b Equipamento de aplica o da diferen a de potencial No quadro 4 18 apresenta se a classifica o para os valores da carga passada cou lombs em fun o do n vel de penetra o dos cloretos No quadro 4 19 s o apresentados os valores m dios e desvio padr o obtidos para quatro provetes de cada composi o em estudo bem como a sua classifica o em fun o da carga passada 4 33 Capitulo 4 Quadro 4 18 Classifica o da penetrabilidade dos i es cloreto ASTM 1202 Carga passada Penetrabilidade dos ides cloreto Coulombs gt 4000 C Elevada 2000 a 4000 C Moderada 1000 a 2000 C Baixa 100 a 1000 C Muito Baixa lt 100C Desprezavel Quadro 4 19 Resultados obtidos pelo ensaio AASHTO 1 2 3 4 Moderada Moderada Baixa Moderada Tendo em aten o os resultados obtidos pode se concluir que se est perante be t es que t m comportamento satisfat rio no que diz respeito penetra o de cloretos As composi es constitu das por uma maior quantidade de ligante apresentam
90. al do pist o em mil metros quadrados Figura 3 5 Molde utilizado no ensaio de resist ncia mec nica dos gr os No quadro 3 9 apresentam se os valores obtidos no ensaio descrito para as duas granulometrias Quadro 3 9 Resist ncia do agregado leve ao esmagamento Resist ncia MPa LECA 2 4 2 1 LECA 3 8 1 2 Segundo Solovieva 48 a composi o qu mica ideal para a argila expandida deve 3 2 7 Propriedades Qu micas estar dentro dos limites apresentados no quadro 3 10 Realizaram se ensaios qu micos com o objectivo de verificar se os agregados de ar gila expandida possu am propriedades satisfat rias para serem incorporados em bet o de modo a n o prejudicar a sua durabilidade Assim solicitou se a colabora o do INETI Instituto Nacional de Engenharia Tecnologia e Inova o onde as amostras foram subme tidas a uma an lise mineral gica por difrac o de raios X que puseram em evid ncia a 3 14 Caracteriza o dos agregados de argila expandida Composi o e fabrico dos bet es presen a das seguintes fases cristalinas por ordem decrescente de abund ncia descritas no quadro 3 11 Quadro 3 10 Composi o qu mica ideal segundo Solovieva 48 ELEMENTOS VALORES LIMITE Al203 16 a 20 SiO 50a65 FeO 5a9 CaO 1a4 MgO 15a3 5 ONa OK 1 5a4 5 SO 0a 1 5 S 0a 1 5 Perda ao Rubro 6 a8 dos quais 1 a 3 5 deve s
91. alidade tem valores de absor o inferiores a 10 32 4 49 CAPITULO 5 PROJECTO DE ESTRUTURAS COM BETAO LEVE ESTUDOS COMPARATIVOS 5 1 INTRODUCAO Como j foi referido no 2 cap tulo o bet o leve pode ser usado em estruturas com vantagens sobre o uso do bet o de massa vol mica normal Foram j referidas diversas situa es de edif cios de grande altura como a Torre Pi casso em Madrid figura 2 4 o edif cio de 60 andares Nationsbank nos EUA e a pala do pavilh o de Portugal em Lisboa figura 2 6 Em pontes s o in meras as aplica es com recurso a bet o leve j descritas no cap tulo 2 o mesmo acontece no campo da pr fabrica o Foi tamb m j referido que num estudo recente realizado no Reino Unido foi anali sado a economia que se conseguia em 48 pontes de densidade normal se se tivesse adopta do pelo uso de bet o leve 17 Os resultados revelaram uma economia global da ordem dos 3 apesar do bet o leve ser significativamente mais caro No presente cap tulo depois de referidas as principais altera es nas disposi es re gulamentares de seguran a aplic veis EC2 s o apresentados estudos comparativos de quantidades de materiais utilizadas em dois casos de edif cios sendo abordadas as hip te ses de bet o leve e bet o normal Um primeiro caso diz respeito realiza o de um edif cio com lajes fungiformes realizado com bet o de massa vol mica normal ou de bet o leve E
92. ando a composi o 4 valores de carga bastantes superiores Importa ainda referir que se verifica uma excelente uniformidade para os provetes relativos mesma composi o tanto para os valores de rotura como para as respectivas extens es Os valores das exten s es de rotura para ambas as composi es s o praticamente coincidentes 4 6 Ensaios para caracteriza o dos bet es leves em estudo Quadro 4 3 Resist ncia compress o em cilindros de 150 x 300 mm Composi o Tens o MPa 36 1 1 0 3 0 1 5 51 3 3 0 46 2 2 0 EN oO 4 Composi o 1 1 E Composi o 1 2 Composi o 4 1 x Composi o 4 2 Tens o MPa ao O NO Oo oO Extens o Figura 4 5 Resist ncia compress o para cilindros MPa Tendo em conta as classes de resist ncia de bet es leves preconizadas na EN 206 1 63 podemos classificar as composi es estudadas em fun o da classe de resist ncia compress o estando a classifica o apresentada no quadro 4 4 Quadro 4 4 Classifica o das composi es em estudo segundo a EN 206 1 63 e EC2 4 Composi o Classe Resist ncia Compress o LC25 28 LC30 33 LC40 44 LC35 38 4 7 Capitulo 4 4 2 2 Massa vol mica A baixa massa vol mica dos bet es de agregados leves a sua principal caracter sti ca devendo ser controlada
93. anos mais lentamente em bet es com reduzida permeabilidade ou seja bet es mais com pactos de melhor qualidade e mais resistentes A retrac o autog nea est relacionada com a fixa o de mol culas de gua para as reac es de hidrata o do cimento independentemente de quaisquer trocas h dricas com o meio ambiente Este fen meno d se rapidamente durante os dias seguintes betonagem e consoante a composi o do bet o 60 a 90 do seu valor total ocorre at aos 28 dias Esta forma de retrac o tem pouco significado em bet es correntes aumentando no entan to a sua magnitude no caso de bet es de resist ncia mais elevada e ou com uma baixa re la o gua cimento A C lt 0 40 14 Para a realiza o de ensaios de avalia o da retrac o seguiu se o preconizado na es pecifica o LNEC E398 112 na parte aplic vel Com o objectivo de possuir um registo quasi cont nuo das deforma es ao longo do tempo dos prismas de bet o a ensaiar procedeu se instala o de um sistema de monitoriza o Foram moldados prismas de bet o de 15 x 15 x 55 cm sendo estes instrumentados com sensores el ctricos de deforma o de embeber no bet o alinhados segundo o eixo longitudinal de simetria dos provetes Importa referir que os sensores de deforma o utilizados s o auto compensados aos efeitos de temperatura ou seja possuem o mesmo comportamento que o bet o quando sujeito a varia es de tempe
94. ante para bet o Sika ViscoCrete 3000 www sika pt NP EN 934 2 2003 Adjuvantes para bet o argamassa e caldas de injec o Parte 2 Adjuvantes para bet o Defini es requisitos conformidade marca o e rotulagem Insti tuto Portugu s da Qualidade Lisboa E 374 1993 Adjuvantes para argamassas e bet es Caracter sticas e verifica o da con formidade Laborat rio Nacional de Engenharia Civil Lisboa NP EN 1008 2003 gua de amassadura para bet o Especifica es para a amostragem ensaio e avalia o da aptid o da gua incluindo gua recuperada nos processos da ind s 39 tria de bet o para o fabrico de bet o Instituto Portugu s da Qualidade Lisboa NP EN 206 1 2005 Bet o Parte 1 Especifica o desempenho produ o e conformi dade Instituto Portugu s da Qualidade Lisboa Refer ncias Bibliogr ficas 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 ACI COMMITTEE 211 1992 Standard Pratice for Selecting Proportions for Structural Lightweight Concrete ACI 211 2 91 ACI Manual of Concrete Practice Hamrol F H 1972 Estudo do bet o com inertes de argila expandida LECA Relat rio Laborat rio Nacional de Engenharia Civil Lisboa Dreux G 1986 Composition des b tons l gers Granulats et B tons L gers Presses de ENPC Paris Amiri
95. ar frequentemente que poss vel utilizar ele mentos menos espessos Quadro 5 8 Rela es de base v o altura til para elementos de bet o armado sem esfor o normal de compress o Bet o fortemente solicitado Bet o fracamente solicitado Sistema Estrutural K p 1 5 p 0 5 Viga simplesmente apoiada laje simplesmente apoiada a E 1 0 14 20 armada numa ou em duas direc es V o extremo de uma viga cont nua laje cont nua ar mada numa direc o ou laje 13 18 26 armada em duas direc es i cont nuas sobre o lado mai or V o interior de viga ou de laje armada numa ouem 1 5 20 30 duas direc es Laje apoiada em pilares sem vigas laje fungiforme 1 2 17 24 refer ncia ao maior v o Consola 0 4 6 8 Para bet es leves os valores indicados no quadro 5 8 dever o ser multiplicados por 0 15 um factor N O seu valor em fun o das respectivas classe de massa vol mica seca do bet o leve est descrito no quadro 5 9 0 15 Quadro 5 9 Valores de 1 0 15 5 16 Projecto de estruturas com bet o leve Estudos comparativos 5 3 ESTUDO COMPARATIVO 1 CASO 5 3 1 Descri o do edif cio em an lise e programa utilizado Tendo em vista avaliar o benef cio que se pode tirar ao usar bet o leve em edif cios compararam se as quantidades de materiais associadas a duas solu es alternativas para a realiza o de um edif cio c
96. ara alvenaria blocos de cofragem para pa vimentos divis rias pain is pr fabricados etc Entretanto com a dificuldade em explo rar agregados naturais por quest es de esgotamento de recursos e problemas ecol gicos presume se que os agregados leves venham a ter maior utiliza o sobretudo em bet es es truturais havendo para o efeito algum enquadramento orientador 7 8 MET A Ta O A A y o s is a tre Be Y Figura 2 3 Lan amento do U S S Selma Em Portugal apesar de o consumo de agregados leves ser pouco significativo os agregados mais utilizados t m sido a argila expandida na sequ ncia da instala o no pa s em 1970 de uma unidade fabril ARGILEX e em menor escala as esc rias vulc nicas usadas apenas nos A ores onde s o abundantes Estes agregados foram inicialmente utili zados sobretudo no fabrico de artefactos de bet o como blocos de bet o para alvenaria e blocos de cofragem para pavimentos 9 Actualmente h uma crescente utiliza o destes agregados em estruturas correntes de bet o armado Com a paralisa o da actividade da empresa produtora de agregados de argila expan dida no nosso pa s durante alguns anos assistiu se a uma acentuada diminui o do seu consumo com importa o de material de Espanha bem como utiliza o de outros produ tos particularmente em enchimentos e isolamento t rmico de coberturas As outras solu es utilizadas foram sobretudo o emprego d
97. areia k 1 0 para todo bet o de agregado leve 5 2 3 8 Valor de c lculo da resist ncia compress o Em 11 3 5 1 P indicado que o valor de c lculo da resist ncia compress o de finido como J a5 cela IY 5 5 onde y o factor de seguran a parcial para o bet o definido em 2 4 1 4 de acordo com as situa es de dimensionamento sendo igual a 1 5 para combina es fundamentais e igual a 1 2 para combina es acidentais e Orc o coeficiente definido em 3 1 6 1 P sendo o valor recomendado de 0 85 5 6 Projecto de estruturas com bet o leve Estudos comparativos 5 2 3 9 Valor de c lculo da resist ncia trac o Em 11 3 5 2 P indicado que o valor de c lculo da resist ncia trac o definido como F seq afer Ye 5 6 onde y o factor de seguran a parcial para o bet o de acordo com 2 4 1 4 e dict O coefi ciente definido em 3 1 6 2 P sendo o valor recomendado de 0 85 5 2 3 10 Rela es tens o extens o para o dimensionamento de sec es Em 11 3 6 1 indicado que para bet es leves os valores de 2 Ecuz devem ser substitu dos por c2 Ejcu2 dados na tabela 11 3 1 do EC2 figura 5 1 Em 11 3 6 2 indicado que para bet es leves os valores de 3 cu3 devem ser substitu dos por c3 Ejcu3 dados na tabela 11 3 1 do EC2 figura 5 2 Na figura 5 1 apresenta se o diagrama par bola rect ngulo para o bet o compres s
98. as totalmente esmagadas ou partidas 24 sendo este um valor bastante significativo 3 2 2 Caracter sticas granulom tricas Existe uma gama muito alargada de classes granulom tricas dispon veis no mercado sendo estas escolhidas consoante o tipo de bet o pretendido A dimens o individual das part culas assim como a sua granulometria tem uma grande influ ncia nas propriedades do bet o leve e relacionam se com outras caracter sti cas destes materiais E de destacar que o emprego de part culas de menor dimens o con 3 4 Caracteriza o dos agregados de argila expandida Composi o e fabrico dos bet es duz em geral a uma maior resist ncia mec nica um aumento da massa vol mica e da ri gidez e ainda um aumento da condutibilidade t rmica 9 A determina o das granulometrias dos agregados leves de argila expandida faz se de modo id ntico ao usado nos agregados correntemente utilizados As curvas granulom tricas foram obtidas segundo a norma EN 933 1 Ensaios das propriedades geom tricas dos agregados Parte 1 An lise granulom trica M todo de peneira o 39 Os valores correspondentes a cada uma das curvas est o expressos no quadro 3 2 onde se indica tam b m o m dulo de finura e a m xima dimens o D dos agregados O m dulo de finura foi calculado por uma defini o n o inclu da na norma NP EN 12620 40 mas que abarca a defini o da mesma dado pela express o 3 2 LI 63
99. ast rota o pl stica deve ser multiplicado pelo factor 5 9 Capitulo 5 Elcu2 Ecu2 5 2 6 Estados Limites Ultimos 5 2 6 1 Elementos que dispensam armadura resistente de corte Em 11 6 1 1 indicado que o valor de c lculo da resist ncia ao corte de um ele mento sem armadura de esfor o transverso dada por Vird c C rac k 100 Pigg a KO a 2 V min KO bd o 12 onde 1 definido pela express o 11 1 fick obtido da tabela 11 3 1 e Oep a tens o de compress o m dia na sec o devido ao esfor o axial e ao pr esfor o S o indicados os valores recomendados de Cirac Vimin ki respectivamente 0 15 yc 0 30kK fi e 0 15 No quadro 5 4 s o indicados valores de Vi min para dados valo res de de fex Quadro 5 4 Valores de Vi min para dados valores de d e fex V imin MPa D fa MPa mm 20 30 40 50 60 70 80 200 0 36 0 44 0 50 0 56 0 61 0 65 0 70 400 0 29 0 35 0 39 0 44 0 48 0 52 0 55 600 0 25 0 31 0 35 0 39 0 42 0 46 0 49 800 0 40 0 28 0 32 0 36 0 39 0 42 0 45 gt 1000 0 22 0 27 0 31 0 34 0 37 0 40 0 43 O valor de c lculo do esfor o transverso actuante Vga calculado sem a redu o B deve sempre satisfazer a condi o Vea lt 0 57 D dV Sica 5 13 onde n um coeficiente para determina o da resist ncia trac o e est de acordo com 11 6 1 1 v o factor de redu o da resist ncia
100. ativas 3 2 6 Resist ncia dos gr os ao esmagamento A resist ncia ao esmagamento por defini o a for a necess ria que preciso exercer para comprimir a certa profundidade os agregados contidos num dado recipiente inicialmente cheio 3 12 Caracteriza o dos agregados de argila expandida Composi o e fabrico dos bet es Enquanto que nos bet es normais os agregados s o habitualmente mais resistentes que a pasta e a rotura condicionada sobretudo pela rotura desta no caso de bet es leves a rotura condicionada pela resist ncia do agregado Assim a resist ncia dos gr os influ n cia muito a resist ncia do bet o Devido s pequenas dimens es dos gr os do agregado leve n o poss vel determi nar a resist ncia do mesmo modo que para os bet es e agregados naturais A porosidade dos gr os de argila expandida influencia a sua resist ncia no que diz respeito ao tamanho forma superf cie ao tipo e distribui o dos poros Quanto maior a porosidade dos gr os do agregado menor a sua resist ncia ao esmagamento Para o mesmo grau de po rosidade os pequenos alv olos uniformemente distribu dos s o prefer veis relativamente s grandes cavidades A exist ncia de uma casca dura envolvente e o aumento da sua espessura contribu em para uma melhoria da resist ncia mec nica dos gr os Tamb m a massa vol mica real dos gr os influencia a sua resist ncia Na generalidade quanto m
101. bra o foi efectuada com a ajuda do vibrador de agulha fina j referido figura 3 9 Para as diferentes formas dos moldes foram adoptados dife rentes tipos de vibra o consoante o volume de bet o a vibrar Esta opera o n o pode ser prolongada a fim de reduzir o risco de segrega o dos componentes do bet o No quadro 3 19 apresenta se esquematizado o tempo de vibra o utilizado em fun o da forma e di mens es dos moldes de modo a que j n o aparecessem grandes bolhas de ar superf cie do bet o e a superf cie se apresentasse relativamente lisa com aspecto vidrado e sem se grega o excessiva Quadro 3 19 Tempo de vibra o utilizado em segundos em fun o da forma do molde PROVETES TEMPO Cubos 12 5 Cilindros 17 5 Prismas 15 x 15 x 45 25 Prismas 15 x 15 x 55 30 3 29 Capitulo 3 Depois de cheios e rasados os moldes os provetes foram conservados por um peri odo de 24 horas num ambiente em que a temperatura rondava os 20 C tendo sido cober tos com papel aderente pl stico de forma a minimizar as perdas de gua Ao fim das 24 horas os provetes foram desmoldados com cuidado para n o serem danificados e identificados de forma adequada Em seguida foram transportados para uma c mara de condicionamento com temperatura de 20 C e humidade relativa superior a 98 onde foram mantidos at s datas dos ensaios A an lise da influ ncia das condi es de conserva o
102. cidade e n um coeficiente para determina o da resist ncia trac o e m um coeficiente para determina o do coeficiente de flu ncia e 13 um coeficiente para determina o da retrac o e p a densidade seca para bet es leves em kg m 5 2 3 Propriedades do bet o leve 5 2 3 1 Massa vol mica No ponto 11 3 1 1 P do EC2 refere se que na EN 206 1 63 o bet o leve classi ficado segundo a sua massa vol mica Na tabela 11 1 reproduzida a seguir quadro 5 1 s o indicadas as v rias classes de massa vol mica bem como os respectivos valores limite superiores e inferiores para as mesmas S o igualmente fornecidas as correspondentes mas sas vol micas de bet o leve simples e bet o leve armado considerando percentagens nor mais de armadura as quais podem ser usadas no c lculo do peso pr prio ou de cargas per manentes impostas referido que em alternativa a massa vol mica pode ser especificada como um valor a atingir A contribui o da armadura na massa vol mica do bet o pode tamb m ser calculada Quadro 5 1 Classes de massa vol mica e correspondentes valores de c lculo da massa vol mica de bet o leve de acordo com a EN 206 1 63 Classe de massa vol mica Massa vol mica kg m 800 1000 1001 1200 1201 1400 1401 1600 1601 1800 Massa vol mica Bet o 1050 1250 1450 1650 1850 kg m Bet o Armado 1150 1350 1550 1750 1950 5 3
103. cidade dos agregados francamente superior ao da argamassa No caso do bet o leve pelo contr rio o m dulo de elasticidade da argamassa superior ao m dulo de elasticidade dos agregados O m dulo de elasticidade dos bet es em termos gen ricos afectado pelos seguintes factores e quanto maiores s o o volume a m xima dimens o e o m dulo de elasticidade do agregado grosso maior o m dulo de elasticidade do bet o com ele fabri cado 88 89 90 e quanto maior a porosidade e a rela o A C do bet o menor o seu m dulo de elasticidade 77 91 92 e a ader ncia agregado pasta exerce um papel importante no valor do m dulo de elasticidade dos bet es 31 93 94 e o m dulo de elasticidade varia directamente com a resist ncia compress o dos bet es 95 96 97 4 9 Capitulo 4 O ensaio da determina o do m dulo de elasticidade em compress o dos bet es le ves em estudo seguiu o disposto na especifica o LNEC E397 98 na parte aplic vel Este foi realizado sobre provetes cil ndricos de di metro 15 cm e altura 30 cm para uma idade de 28 dias Para cada composi o os ensaios foram realizados sobre dois prove tes O ensaio consistiu inicialmente em levar dois cubos de 15 cm de aresta de cada com posi o rotura compress o servindo o valor m dio obtido como valor de refer ncia Cada provete foi submetido a 20 ciclos de carga descarga onde a carga m xima cor
104. correntes por agregados de argila expandida Conjuntamente com estes agregados foram utilizados na composi o dos bet es cimento tipo I 42 5 R areia fina e um adjuvante su perplastificante Sika ViscoCrete 3000 O principal objectivo do trabalho consistiu na caracteriza o deste tipo de bet es no que diz respeito s suas caracter sticas f sicas e propriedades relativas durabilidade As caracter sticas f sicas em estudo foram a resist ncia mec nica massa vol mica m dulo de elasticidade resist ncia trac o por flex o arrancamento de var es de a o retrac o e flu ncia No que diz respeito durabilidade estudou se a difusibilidade de cloretos resis t ncia carbonata o profundidade de penetra o de gua sob press o absor o capilar e absor o por imers o apresentando se em seguida as principais conclus es e Sugere se que os bet es leves de agregados de argila expandida sejam da classe S4 abaixamento igual ou superior a 16 cm que parece uma consist ncia inte ressante desde que a pasta ligante possua suficiente viscosidade para evitar a f cil segrega o dos agregados leves 6 2 Conclus es 6 3 A resist ncia do bet o leve conferida essencialmente pela argamassa o agrega do deve estar disposto nesta pelo que os conceitos cl ssicos de granulometria e de compacidade m xima n o s o aqui aplic veis Os ensaios realizados evidenciaram comportamento fr gil
105. cozendo os e secando os e O forno de tubos axiais foi desenvolvido pelo procedimento LECA e permite uma flexibilidade de funcionamento visto que se podem rodar os tubos a dife rentes velocidades O tubo montante utilizado para secagem e o outro com um di metro superior para a cozedura propriamente dita Ap s a cozedura os gr os s o arrefecidos bruscamente sendo de seguida crivados e armazenados Os fornos rotativos t m um comprimento aproximado entre os 70 e os 100 m A argi la introduzida no forno de secagem onde v o ser gradualmente secas a temperaturas a rondar os 800 C No forno de expans o conc ntrico e de maior di metro que o de seca gem a temperatura eleva se a 1200 C dando se a fus o de alguns dos minerais que constituem a argila ao mesmo tempo que outros componentes da argila decomp em se desenvolvendo gases no interior da argila que n o podem escapar para o exterior devido fase l quida que envolve as part culas da argila provocando o aumento de volume da argila 2 29 Capitulo 2 liquida que envolve as particulas da argila provocando o aumento de volume da argila pi ropl stica O tempo de dura o da passagem no forno de expans o geralmente compre endido entre 5 e 15 minutos Na figura 2 16 apresenta se um esquema de fabrico em fornos coaxiais Prepara o Forno de Secagem i i Forno de Expans o
106. d stria do barro vermelho Os equipamentos s o os seguintes e destorroador m quina que desagrega os peda os maiores e laminador m quina que elimina os gr nulos e moinho de galgas m quina que homogeneiza e torna a pasta o mais fina poss vel com a adi o de gua e extrus o m quina destinada a eliminar a maior parte da gua e a pr formar gr nulos Os procedimentos de condicionamento pr vio dos gr os em pasta h mida podem ser de v rios tipos e extrus o de uma pasta h mida 20 a 25 de humidade para formar pequenos n dulos cil ndricos cortados a fio ap s a sa da da fieira peletes e prensagem de uma pasta h mida 18 a 20 de humidade numa m quina de moldagem horizontal e fragmenta o de uma pasta h mida por cadeiras dispostas no tubo secador Em Portugal o condicionamento pr vio dos gr os realizado por peletiza o Esta obtida a partir da correc o do teor de gua e da extrus o atrav s de v rias grelhas dando lhe plasticidade e forma Nesta fase podem ser tamb m adicionados adjuvantes para a ex pans o A forma resultante a de cilindros com cerca de 10 cm de comprimento e uma es pessura cerca de 5 a 10 mm 2 6 2 3 Cozedura A cozedura comporta diversas fases e secagem at cerca de 600 C 2 28 Propriedades e aplica es estruturais dos bet es leves e pr aquecimento entre 900 e 950 C e expans o entre 1200 e 130
107. de bet o composi o 1 de 15 x 15 x 45 cm cada um com um extens metro embebido no bet o alinhado segundo o eixo longitudinal de sime tria dos provetes Moldaram se tamb m 3 cubos de 15 cm de aresta que foram levados rotura por compress o segundo os procedimentos j descritos no instante de aplica o da carga no ensaio de flu ncia com o objectivo de no ensaio ser aplicada uma tens o constante de compress o igual a 1 3 da tens o m dia de rotura dos cubos O valor que foi adoptado para a tens o de compress o 8 0 MPa acabou por ser um pouco inferior a este valor devido a condicionantes impostas pelo equipamento Os extens metros utilizados no ensaio de flu ncia foram semelhantes aos usados nos ensaios de retrac o sendo utilizado o mesmo equipamento de leitura e armazenamento 4 27 Capitulo 4 Ap s a moldagem dos prismas estes permaneceram 24 horas no ambiente protegido do laborat rio ap s o qual foram desmoldados e encaminhados para a c mara de flu ncia apresentando esta uma humidade relativa de 55 5 e 20 2 C de temperatura onde foram mantidos at ao final do ensaio Aos 14 dias de idade os prismas foram posicionados na m quina de ensaio centra dos e alinhados para evitar a excentricidade da carga e realizaram se ciclos r pidos de carga descarga para verificar o perfeito comportamento da distribui o de cargas e para determinar a deforma o el stica dos bet es ap s o que a
108. de de transporte O peso pr prio de um edif cio um factor importante para o projecto do mes mo principalmente hoje em dia em que a tend ncia a constru o de edif cios cada vez mais altos Por o bet o leve ser de densidade mais baixa que o tijolo verifica se uma redu o no peso pr prio da estrutura o que conduz a enormes ganhos na rea f sica que uma das preocupa es da actualidade Est provado tanto experimentalmente quanto pela pr ti ca que a utiliza o de bet o leve reduz o tempo de execu o por isso alguns profissionais at preferem pagar eventualmente um pouco mais para garantir a agilidade da obra Outra caracter stica a melhoria no isolamento t rmico e ac stico que proporciona em rela o aos bet es comuns 2 Ocasionalmente o uso de bet es com massa vol mica menor permite a constru o sobre solos com menor capacidade de suporte Al m disso com bet es mais leves as fun da es s o solicitadas por press es menores do que com bet es normais sendo tamb m menor a massa total dos materiais a serem transportados resultando maior produtividade Por outro lado o bet o leve tem teores de cimento maiores do que os bet es normais Isso representa um custo adicional tornando o bet o leve mais caro Estes gastos adicionais po dem ser compensados pela economia decorrente do menor peso pr prio e da baixa condu tibilidade t rmica No entanto uma compara o criteriosa n o se deve limita
109. de vibra o utilizado 3 5 2 Procedimento N o h regras definitivas sobre a melhor ordem de introdu o dos componentes na betoneira pois esta ordem depende tamb m do tipo de betoneira e da natureza do bet o 69 O procedimento adoptado foi escolhido tendo em conta o descrito em trabalhos ante riores 5 71 72 tendo seguido a ordem seguinte l Deitar 2 3 da gua o agregado grosso e a areia na betoneira 2 Deixar misturar cerca de 90 segundos 3 Misturar o cimento o adjuvante e a restante gua simultaneamente 4 Deixar misturar at aos 6 minutos 3 5 3 Consist ncia do bet o Imediatamente a seguir a todas as amassaduras realizaram se ensaios de abaixamen to do cone de Abrams ensaio normalizado atrav s da norma NP EN 12350 73 com o objectivo de medir a trabalhabilidade do bet o Na figura 3 10 pode se observar a realiza o de uma dessas medi es Este ensaio muito til no estaleiro para detectar varia es acidentais de composi o do bet o No caso em estudo este ensaio tem ainda mais import ncia uma vez que em obra nem sempre f cil controlar a humidade do agregado e se por exemplo ocorrer um 3 27 Capitulo 3 aumento brusco do abaixamento tal pode significar que o teor de humidade do agregado aumentou inesperadamente Figura 3 10 Ensaio de abaixamento pelo cone de Abrams No quadro 3 17 s o apresentados os valores dos abaixamentos para as diversas composi
110. destes componentes a expans o nula ou muito fraca prov vel ent o que a causa essencial da expans o seja a redu o dos xidos de ferro pelas mat rias org nicas No entanto a forma o dos gases por outras causas n o pode ser exclu da de vendo ser objecto de estudo espec fico 5 E poss vel atrav s de ensaios laboratoriais avaliar a aptid o de uma argila para se expandir Segundo 35 estes ensaios podem ser de dois tipos e ensaios r pidos de primeira selec o e ensaios de cozedura em forno est tico e rotativo Os ensaios r pidos consistem na determina o da evolu o da resist ncia el ctrica de gr os de argila em fun o da evolu o da temperatura de cozedura Quanto mais fraca for a viscosidade mais o mineral argiloso deform vel e mais reduzida a sua resist ncia el ctrica A curva de varia o da resist ncia el ctrica com a temperatura permite assim avaliar a aptid o da argila expans o Os ensaios de cozedura em forno est tico e rotativo permitem definir a temperatura de cozedura ptima influ ncia das condi es de cozedura temperatura e velocidade de subida sobre as caracter sticas de massa vol mica e resist ncia dos gr os A cozedura em forno rotativo permite avaliar a eventual tend ncia dos gr os colagem 2 6 2 2 Prepara o da mat ria prima A extrac o das argilas efectuada no barreiro atrav s de equipamentos e procedi mentos an logos aos uti
111. do bet o pois em ge ral obteve se rotura s bita dos provetes ap s se ter atingido a tens o m xima de compress o A capacidade de resist ncia compress o dos bet es de agregados leves nas primeiras idades superior relativamente aos 28 dias aos verificados nos bet es de agregados normais invertendo se para maiores idades Este facto deve se reduzida resist ncia dos agregados leves que face solicita o da matriz s t m capacidade de resistir at determinado n vel de endurecimento desta Para bet o leve estrutural apenas interessam bet es cuja massa vol mica seja su perior a 1400 kg m3 As v rias composi es em estudo apresentam valores de massa vol mica compreendidos entre os 1650 e 1790 kg m logo podem ser classificados como pertencentes classe de massa vol mica D1 8 O m dulo de elasticidade obtido para os bet es de agregados leves estudados significativamente inferior ao do bet o de agregados normais de igual resist ncia compress o A rela o entre o m dulo de elasticidade te rico do bet o normal de igual resis t ncia e do bet o leve em estudo da ordem de 0 64 a 0 79 apresentando as composi es com mais dosagem de ligante valores bastante superiores s restan tes para esta rela o Os valores obtidos experimentalmente para o m dulo de elasticidade s o superi ores aos fornecidos pelo EC2 4 entre 13 e 20 No ensaio de arrancamento de var es de a
112. do fino utilizado na composi o dos bet es leves em estudo foi uma areia fina fornecida pela firma maxit com uma baridade seca de 1467 kg m avaliada segundo a norma EN 1097 3 43 Na figura 3 6 apresenta se a curva granulom trica da areia fina descrita anterior mente segundo a norma EN 933 1 39 Curvas granulom tricas dos agregados utilizados q E o p a q o o 3 S s 2 amp 3 E 3 o E o Da s 8 E o o 2 o a Abertura quadrada dos peneiros mm Figura 3 6 Curva granulom trica da areia fina S rie base mais um A curva granulom trica desta areia tamb m foi obtida segundo a NP 1379 52 para poder ser introduzida no programa de c lculo de composi es utilizado no presente trabalho representando se no quadro 3 14 os respectivos valores bem como a sua dimen 3 17 Capitulo 3 s o m xima D O m dulo de finura da areia fina em estudo de 1 498 para a s rie de pe neiros ASTM Quadro 3 14 Granulometria da areia fina utilizada PENEIROS MATERIAL PASSADO 3 3 2 Cimento O cimento o constituinte hidr ulico do bet o que mais se imp e pelo seu desempe nho e pelo factor econ mico Os conhecimentos sobre as mat rias prima
113. dos de composi o para a produ o de bet es de agregados le ves de argila expandida Parte 1 Revista Bet o N 5 Associa o Portuguesa das Empre sas de Bet o Pronto EN 13055 1 2002 Granulats l gers Partie 1 Granulats l gers pour b tons et mor tiers Comit Europ en de Normalisation Bruxelles NP EN 1097 3 2002 Ensaios das propriedades mec nicas e f sicas dos agregados Par te 3 Determina o da baridade e do volume de vazios Instituto Portugu s da Qualidade Lisboa ITBTP 1976 Recommandations provisoires pour l utilisation des b tons de granulats l gers annales ITBTP s rie b ton n 155 supplement au n 337 Paris NP 581 1969 Tnertes para argamassas e bet es Determina o das massas vol micas e da absor o de gua de britas e de godos Laborat rio Nacional de Engenharia Civil Lisboa NP EN 1097 6 2003 Ensaios das propriedades mec nicas e f sicas dos agregados Par te 6 Determina o da massa vol mica e da absor o de gua Instituto Portugu s da Qua lidade Lisboa R 3 Refer ncias Bibliogr ficas R4 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 51 58 59 60 61 62 63 Stutech 1992 Permeability of concrete Progress Report N 12 Solovieva O V 1966 Composi o e aptid o expans o de rochas argilosas kera mzit e agloporit
114. dos obtidos para a composi o qu mica dos agregados em estudo com os que Solovieva prop s pode se concluir que na generalidade os valores es t o dentro dos limites indicados sendo o valor da perda ao rubro muito inferior Foi ainda realizado um conjunto de ensaios qu micos com o objectivo de fazer uma primeira verifica o se estes agregados poderiam provocar reac es expansivas com o ci mento apresentando se no quadro 3 13 os valores obtidos bem como a refer ncia s nor mas que serviram de suporte para os mesmos Importa ainda referenciar que entretanto foi publicada a especifica o do LNEC E 461 49 n o estando os ensaios realizados de acordo com esta porque aquando da rea liza o destes tal norma ainda n o se encontrava em vigor Pela an lise dos resultados dos ensaios pode se concluir que os gr os de argila ex pandida apresentam propriedades satisfat rias para serem incorporados na produ o de be t o 3 16 Caracteriza o dos agregados de argila expandida Composi o e fabrico dos bet es Quadro 3 13 Propriedades qu micas dos agregados de argila expandida ENSAIOS RESULTADOS Teor em cloretos EN 1744 1 50 0 00 Sulfatos sol veis em cido EN 1744 1 50 0 09 Enxofre total EN 1744 1 50 0 13 Reactividade potencial com os lcalis do cimento E159 51 Negativo 3 3 AGREGADO FINO LIGANTE E ADJUVANTE 3 3 1 Agregado fino O agrega
115. e granulado de corti a mineralizada e a utili za o de bet o celular emulsionado por ac o f sica bet es muito pr ximos das argamas sas dado n o conterem agregados grossos em que a sua estrutura porosa produzida pela introdu o de bolhas de ar microsc picas ou por ac o de subst ncias espumantes adi cionadas mistura por exemplo detergentes sab es e resinas especiais em que o seu principal objectivo o isolamento t rmico A partir de 1990 a unidade fabril produtora de argila expandida retomou a produ o integrada no grupo noruegu s AKER EXCLAY sob a designa o de LECA PORTUGAL 9 actualmente designada de maxit 2 6 Propriedades e aplica es estruturais dos bet es leves O bet o celular autoclavado destinado produ o de blocos para alvenaria foi pro duzido em Portugal numa f brica que iniciou a produ o em 1971 e paralisou em 1983 Esta unidade retomou a produ o em 1988 integrada no grupo YTONG 9 2 4 APLICA ES ESTRUTURAIS Neste ponto ser o focadas diversas aplica es estruturais dos bet es leves nomea damente no que diz respeito a edif cios pontes plataformas offshore e pr fabrica o 2 4 1 Edif cios de grande altura Um dos tipos de estruturas em que tradicionalmente se aplicam bet es leves s o os edif cios altos Nestes verifica se uma elevada redu o do peso pr prio da estrutura con seguindo se o aligeiramento dos elementos estruturais
116. e p representa a massa vol mica seca de acordo com a sec o 4 da EN 206 1 ver tabe la 11 1 do EC2 O EC2 refere tamb m que se necess rio maior precis o como por exemplo no caso de as flechas terem grande import ncia devem ser realizados ensaios para determinar os valores de Em de acordo com a ISO 6784 5 4 Projecto de estruturas com bet o leve Estudos comparativos No quadro 5 3 apresentam se os valores do coeficiente ng consoante a classe de massa vol mica do bet o Quadro 5 3 Valores do factor de convers o para c lculo do m dulo de elasticidade 5 2 3 4 Coeficiente de dilata o t rmica linear No ponto 11 3 2 2 do EC2 indicado que o coeficiente de dilata o t rmica line ar do bet o leve depende essencialmente do tipo de agregado usado e varia entre cerca de 4x 10 e 14x 10 C Para efeito de dimensionamento se a dilata o t rmica n o tiver grande importan cia pode ser adoptado para este coeficiente o valor de 8 x 10 C O EC2 refere ainda que no dimensionamento n o necess rio considerar as dife ren as entre os coeficientes de dilata o t rmica linear do a o e do bet o leve 5 2 3 5 Flu ncia Em 11 3 3 1 indicado que para um bet o leve o coeficiente de flu ncia q pode ser assumido igual ao valor do coeficiente de flu ncia definido para um bet o normal mul tiplicado por um factor p 2200 onde p representa o limite superior da classe de
117. eea areena neee ee Ea A aces ce feleersichacsesdnei iets lols sation 3 26 3 5 2 BrOCEdIMENTO se niine a ane heh ne ge ee ae ae eee 3 27 3 5 3 Consist ncia do Dead wis wes escereseaid asoagrros ebicetewece deeds E E aveceneaeets 3 27 3 5 4 Execu o e conserva o dos provetes eesssseesssressrsressesresstrrieseertrsreeresresserrrssene 3 29 CAPITULO 4 ENSAIOS PARA CARACTERIZA O DOS BET ES LEVES EM ESTUDO A INTRODUC O sro essa EES ESEAS 41 4 2 CARACTER STICAS F SICAS E MEC NICAS DO BET O LEVE 4 2 4 2 1 Resist ncia compress o ieie e E E AE E a a 4 2 42 2 Massa VOI MICA eanna o ea T EE TE rate ET E ET EE EOE 4 8 4 2 3 M d l deela sticidade nne mii ii n E E Ea TE E E ES 4 9 4 2 4 Determina o da resist ncia trac o por flex o 4 12 4 2 5 Ensaio de arrancamento de var es de a o erre 4 15 42S r Tens o de aderenti Saen e eee apa jade sine dado ete dando ans jade miss tai ama 4 20 AD O S RE ACCAO ds competidor Mee Meese EE eU Ud ada be a A E o Sc ae SNS ER ce 4 22 A Df PIU NCIASS ene nn es hele ad eth Site Maes ee Pe heen eA eae th E 4 26 4 3 CARACTER STICAS RELATIVAS A DURABILIDADE sssssssssssssesssesseesseesseess 4 30 4 3 1 Difusibilidade de cloretos ee ce eeccceesseceeecesseeceeaeceeaceceaceesaeceeaaeceeeeeeaeeeeaaecseaeeeeaees 4 30 423 151 MtrodU O 2 see ia ira Moai beg wilson ee net
118. eesseeet 3 4 3 2 3 Baridade seis seus neti awaits Aig a A T Goes nel cael ets eae 3 6 324 Massa VOUM Can 21 6 sscuss sihtocs ede eee steel testi E he Sash eens am holes 3 8 32 5 SADSOPGAG MEE E A E Ldgeeagitaaeetitcnes 3 9 3 2 6 Resist ncia dos gr os ao esmagamento eee ceeceseeeseeeeeeeeceesaeeeseecaaecaecaecnseenaeens 3 12 3 27 Propriedades quimicaS 2 ss uscsceiasiie aiei i alee teen these alse te Ea 3 14 3 3 AGREGADO FINO LIGANTE E ADJUVANTE seseseeeeeeseeesororceseseseeeeecceeeeeeeesoscseee 3 17 39 A pregado FINO eeen aa ie et aa a dade eet ea 3 17 33 2 Cimentos aien iiaa E ETE AEE E OET A eae 3 18 PG AR AGjUVADLE ait ai lia E A E E a PR a i RR RD 3 19 TN EEE S a ne EE EETA A ada A acer ts oe 3 20 3 4 ESTUDO DE COMPOSI ES DO BET O u ssssssssssssesssssessessesseseeeseseesscseeescseeeseens 3 21 34 L Introdu o wits n heed ei ener nen cheesiest ne ened 3 21 3 4 2 No es base a ter em conta no estudo de composi es para betes leves 3 21 3 4 3 Refer ncia a m todos de estudo de composi es ie 3 23 xiv Indice de Texto 3 4 4 M todo adoptado e par metros usados eee 3 24 3 4 5 Composi es adoptadas rece cere cera nereneeaeenacenacenananna 3 25 3 5 AMASSA DORA tasivacaceudisicesssnsuscudhesiccunstecesustesedovastauecsdssstcssossguncuctasessntseaieensuaddesventauacansts 3 26 SDL SE QUipamMento ee naa
119. el ndia 2 5 2 3 Cinzas volantes As cinzas volantes podem ser descritas como o res duo da combust o do carv o pul verizado em p principalmente nas centrais termo el ctricas a temperaturas na ordem dos 1500 C e s o constitu das em grande parte de material v treo cujas dimens es s o em geral inferiores a 200 um T m finura semelhante do cimento portland Para sua prepara o como agregado leve as cinzas volantes s o humedecidas e colo cadas num dep sito rotativo onde se agregam em pequenas part culas esf ricas que em seguida se sinterizam a cerca de 1200 C Formam se ent o n dulos porosos duros que s o posteriormente britados e seleccionados por dimens es A baridade das part culas grossas inferior a 960 kg m3 apresentando a absor o ao fim de 20 horas de imers o um valor pr ximo dos 20 A baridade das part culas finas cerca de 1200 kg m 32 Os bet es realizados com este agregado conseguem atingir elevadas resist ncias compress o sendo utilizado em estruturas de bet o armado e pr esfor ado como em en chimentos leves e em pr fabrica o ligeira Como curiosidade a resist ncia compress o 2 20 Propriedades e aplica es estruturais dos bet es leves dos bet es feitos com as cinzas volantes sinterizadas aumenta entre os 28 dias e os 6 me ses entre 45 e 85 6 2 5 2 4 Esc ria de alto forno expandida As esc rias de alto forno expandidas podem ser
120. em conta no estudo de composi es para bet es leves Existem algumas no es base do comportamento dos bet es leves que se devem ter em conta aquando do estudo de composi es referindo se algumas nos par grafos seguin tes A resist ncia de um bet o s pode atingir a resist ncia da argamassa constituinte da sua matriz cimento areia natural caso exista e gua se a resist ncia e a rigidez do agre gado for igual ou superior da argamassa Embora esta condi o seja habitualmente satis feita nos bet es normais nos bet es de agregados leves a resist ncia e a rigidez dos gr os s o normalmente inferiores s dos agregados correntes e mesmo inferiores aos valores da argamassa 7 35 Logo a transfer ncia de resist ncia processa se de modo an logo dos bet es normais apenas at um certo limite vari vel em fun o da rigidez e da resist ncia do agregado leve Este limite designado por limite da pasta 7 35 corresponde ao valor da resist ncia que confere pasta uma deformabilidade igual dos gr os Na figura 3 7 est demonstrado o descrito anteriormente E poss vel fabricar bet es leves com resist ncias mais elevadas do que as dos limi tes j referidos custa da melhoria da resist ncia e rigidez da pasta No entanto a resist n cia final do bet o continua a situar se aqu m da resist ncia da matriz 9 3 21 Capitulo 3 80
121. emelhantes nas duas hip teses Projecto de estruturas com bet o leve Estudos comparativos e foram consideradas as armaduras estritamente necess rias para a cobertura de esfor os 5 3 2 Resultados obtidos Nos quadros 5 10 e 5 11 resumem se os resultados obtidos para um m dulo constitu do para um painel corrente que cont m um pilar uma sapata e a laje 6 x 6 metros nos 7 pisos N o foram contabilizadas as armaduras das cintas dos pilares nem as armaduras construti vas superiores das sapatas Quadro 5 10 Quantidades para um m dulo de 6x6 m bet o normal m kg 63 Quadro 5 11 Quantidades para um m dulo de 6x6 m bet o de agregados leves m kg e he 0 10 312 13 532 14 485 23 430 9 134 14 369 10 455 Pela an lise dos quadros anteriores podemos concluir que a utiliza o de bet o leve leva a uma redu o significativa em termos de materiais a utilizar Para o bet o veri fica se que utilizando bet o leve obt m se uma redu o de aproximadamente 14 4 en quanto que para o a o esta percentagem de 10 5 do que o que se obteria utilizando um bet o de densidade normal 5 19 Capitulo 5 5 4 ESTUDO COMPARATIVO 2 CASO Realizou se um segundo estudo comparativo tendo em vista avaliar o benef cio que se pode tirar do uso de bet o leve em edif cios comparando se as quantidades de materiais associadas a duas s
122. ente para var es rugosos e var es lisos A ader ncia deve ser tal que permita assegurar que n o haja um deslocamento relativo significativo entre as armaduras e o bet o sob as 4 20 Ensaios para caracteriza o dos bet es leves em estudo ac es de servi o e que haja uma margem de seguran a adequada quanto a tal tipo de ro tura Nos mesmos quadros apresentam se ainda os valores da tens o de ader ncia fip de acordo com o EC2 4 verificando se que os valores obtidos experimentalmente s o significativamente superiores aos te ricos quer para var es rugosos quer para os lisos Quadro 4 13 Tens o de ader ncia var es rugosos Composi o 1 Composi o 2 Composi o 3 Composi o 4 4 Valor limite inferior Quadro 4 14 Tens o de ader ncia var es lisos Rugosidade Composi o 1 Liso O12 18 53 7 5 6 6 3 9 Composi o 2 Liso O12 12 93 7 5 4 6 4 3 Para os var es rugosos 916 mm a rotura foi precipitada pela rotura por trac o do bet o Assim os valores indicados no quadro 4 12 para a tens o de ader ncia devem ser interpretados como limite inferior Segundo estudos efectuados pelo C E B a ader ncia de bet es leves igual a apro ximadamente 70 da ader ncia de bet es normais da mesma classe de resist ncia com press o com maior precis o 50 para var es lisos e 80 para var es de alta ader ncia
123. er mat ria org nica Quadro 3 11 Fases cristalinas presentes nos agregados de argila expandida AGREGADO Quartzo Espinela Feldspato K e Plagioclase Importa referir que durante o processo de transforma o da argila ocorre a forma o de uma fase v trea por destrui o da estrutura cristalina de alguns dos minerais presen tes como sabido indetect vel com a t cnica utilizada pelo que a composi o mineral gica da amostra deve ser encarada como vidro mais fases cristalinas identificadas Igualmente com o objectivo de conhecer de uma forma mais pormenorizada a do sagem dos elementos maiores dos agregados de argila expandida em estudo realizou se atrav s do m todo instrumental de Fluoresc ncia de Raios X um estudo da composi o qu mica destes agregados No quadro 3 12 s o apresentados os resultados desse estudo verificando se uma enorme semelhan a nos valores obtidos para as duas amostras de LE 3 15 Capitulo 3 CA o que se justifica por ambas serem fabricadas conjuntamente apenas sendo separadas na fase final de crivagem devido ao tamanho dos seus gr os Quadro 3 12 Dosagem de elementos maiores atrav s do m todo de Fluoresc ncia de Raios X Resultados dados em ELEMENTOS AMOSTRAS LECA 2 4 LECA 3 8 SiO Al203 Fe total Fe203 MnO CaO MgO Na O K 0 TiO P205 Perda ao Rubro Comparando os resulta
124. erentes caracter sticas mec nicas e f sicas Os agrega dos podem ser mais leves ou mais pesados mais ou menos resistentes com maior ou me nor condutibilidade t rmica etc Apesar desta enorme variedade de tipos de agregados le 2 16 Propriedades e aplica es estruturais dos bet es leves ves s o sobretudo os obtidos por expans o de argila xisto ou ard sia os que podem ser usados em bet es estruturais Nos pontos seguintes caracterizam se genericamente os diversos agregados leves que se consideram mais importantes no fabrico de bet o leve 2 5 1 Agregados naturais Os principais agregados naturais s o a diatomite a pedra pomes a esc ria as cinzas vulc nicas e os tufos com excep o da diatomite todos t m origem vulc nica Como s o encontrados apenas em algumas partes do mundo os agregados naturais n o s o usados extensivamente mas com eles se obt m bons bet es com resist ncia moderada Na Isl ndia os agregados naturais s o intensivamente utilizados Faz se uma breve descri o dos agregados naturais mais usados com caracter sticas satisfat rias para a realiza o de bet o leve de elevado desempenho 2 5 1 1 Pedra pomes E um agregado leve de origem vulc nica de natureza cida rica portanto em s lica arrefecida rapidamente ao ar Apresenta uma estrutura interior celular devido exist ncia de numerosas bolhas de gases que se desenvolveram aquando da sua solidifica o Tem o
125. erta o de produtos gasosos no interior desta massa As condi es requeridas pela expans o s o e Presen a em quantidade suficiente na argila de constituintes minerais ou orga nicos suscept veis de provocar liberta es gasosas temperatura de fus o e Forma o a uma temperatura determinada de uma fase de fus o cuja viscosida de seja suficientemente elevada para poder aprisionar os gases que se libertam 2 25 Capitulo 2 Tendo em aten o o descrito anteriormente verifica se que necess rio que exista um certo sincronismo entre os fen menos piropl sticos de fus o da argila e a apari o das liberta es gasosas Por outro lado a vitrifica o da superf cie exterior do gr o deve ser suficiente para que a pel cula exterior seja bem fechada e o mais poss vel isenta de poros A necessidade do aparecimento de uma fase em fus o com viscosidade suficiente mente elevada para aprisionar os gases origina uma restri o na escolha da argila Os teo res de s lica alumina e fundentes cal magn sio xido de ferro e lcalis n o devem ultra passar determinados limites sem o que a argila n o fundir a uma temperatura suficiente mente baixa ou fundiria numa massa insuficientemente viscosa 31 Deve se notar que todas as argilas usadas na ind stria cont m ferro em propor o n o desprez vel superior a 5 na maior parte dos casos e mat rias org nicas 0 5 a 1 0 Na aus ncia de um
126. es da mistura em duas fam lias mais grossos e mais finos A ordenada deste ponto calculada pela seguinte express o z B Pop A 174 D 0 75 o D onde Ppp percentagem do volume absoluto da totalidade do material s lido agregado e cimento com dimens o inferior a D 2 A e B par metros que dependem da trabalhabilidade e pot ncia de compacta o D m xima dimens o do agregado grosso R raio m dio do molde No estudo das composi es do bet o leve em estudo admitiu se para R D o valor de 1 tendo se adoptado para os par metros A trabalhabilidade e B meios de compacta o os valores de 34 e 2 respectivamente Os materiais adoptados para a produ o de bet es foram os referidos em sec es anteriores isto duas frac es de agregado de argila expandida areia fina cimento Por tland tipo CEM I 42 5 R e o adjuvante superplastificante Sika ViscroCrete 3000 para al m da gua 3 24 Caracteriza o dos agregados de argila expandida Composi o e fabrico dos bet es Como par metro principal na escolha das composi es adoptou se a trabalhabili dade tendo em conta que se pretende obter bet es com elevado desempenho quer seja produzido em obra quer em centrais de bet o pronto Para este par metro procurou se que os bet es a produzir tivessem um abaixamento pelo cone de Abrams de cerca de 18 cm A dosagem de adjuvante foi ajustada em fun o da consist nci
127. etree ee 4 30 4 3 1 2 M todo ASTM 120214 eis iss neeaaea ae bel dots dela get ve deleaibalagetiaboieetalecaesteed 4 31 4 3 1 3 M todo CTH NT Build 492 e F463 csecnecnsecnseceeceeeeseeeseeseneeeaes 4 34 4 3 2 Resist ncia carbonata o 0 0 cee ceeceseceseceeeeeeneeeseeeseecsaecsaecsaecseceaeesseeeseesseeesneesaes 4 38 4 3 3 Profundidade de penetra o de gua sob press o 4 41 4 34 Absor o Capilar eirio aee e E e E e eet Sete eee ote eet 4 44 43 5 Absor o pot imersio no nnne ie Pete a e ela eed ha imagens 4 48 XV Indice de Texto CAPITULO 5 PROJECTO DE ESTRUTURAS COM BET O LEVE ESTUDOS COMPARATIVOS 5 1 INTRODU O caia aii Na 5 1 5 2 DISPOSI ES REGULAMENTARES APLICAVEIS sssssscssssssssssessssssesssesssesnseesees 5 2 3 21 Introduik e a a hei ae eee ee 5 2 5 2 2 SimboloS ESPeCidiS ita iseseisenotoatias se atenta eta EE E E A 5 3 5 2 3 Propriedades do bet o leve ai i an 5 3 52 3 1 Massa vol MICA a seene aE Tas OD Sate tl Ue eee eaa 5 3 5 2 3 2 ResIst ncia a trac o sessile ca gesrererpaoSEL ias calo onb esc adedecws bs np da dE cede Do nu dade a ne Ra Sd 5 4 5 2 3 3 M dulo de elasticidade errar era erae era cenaneraneran o 5 4 5 2 3 4 Coeficiente de dilata o t rmica linear ea 5 5 D 203 9 R V NCIA AA afete ata fice hese asec fe DE abel Sa sad ce Sid 5 5 5 2 3 0 Retta cc
128. evada e consequentemente que a durabilidade da estrutura seja a adequada chega se a uma rela o do esfor o resis tente fun o apenas de rea de bet o Neg 0 85 f 0 01 f JA 5 26 Os valores de fca valor de c lculo da tens o de rotura do bet o correspondente a um bet o C20 25 de 13 3 MPa o valor de fsya valor de c lculo da tens o de ced ncia trac o correspondente a um a o A400 de 348 MPa logo obt m se N ga 14 785A 5 27 O valor dos esfor os actuantes para o bet o normal Nsa foi obtido atrav s da ex press o seguinte N s 10A 7 nf 5 28 Onde e 10 representa o valor m dio de c lculo das cargas permanentes e da sobrecarga a actuar por m de laje tendo em conta o peso pr prio das vigas e dos pilares e A rea de influ ncia de cada pilar i e Y factor de majora o 1 5 e n n mero de andares acima do piso em que se est a pr dimensionar o pilar e f factor de posi o 5 23 Capitulo 5 Considerou se para fp os seguintes valores para pilares situados na parte de baixo considerou se a parte de baixo como a correspondente parte abaixo da meia altura do edif cio o valor de f deve ser tomado igual a 1 3 para os pilares extremos e 1 1 para os pilares interiores Na parte de cima do edif cio considerou se o valor de f 1 5 para pilares extremos e f 1 3 para pilares interiores No caso da utiliza o de bet o leve em vez de se utilizar o
129. exteriores 20 Para al m das potencialidades que estes pain is apresentam para a reabilita o de edif cios sobretudo no refor o s smico de estruturas reticulares que t m atra do a aten o de engenheiros e investigadores de diversos pa ses 21 2 4 4 Plataformas Offshore Os bet es leves de elevado desempenho t m sido usados na constru o de estruturas flutuantes e portu rias por duas raz es fundamentais a pela maior flutuabilidade b pela maior resist ncia espec fica coeficiente entre a resist ncia e o peso espec fico 22 A maioria das plataformas flutuantes s o constru das em estaleiro sendo posterior mente transladadas para o local pretendido logo necess rio reduzir o seu peso sobretudo se no percurso tiver de atravessar zonas de baixa profundidade Reconheceu se para estas estruturas que seria vantajoso na sua concep o recorrer integral ou parcialmente a bet es de agregados leves e simultaneamente de elevado desempenho por estarem sujeitas a am bientes agressivos 23 24 Talvez a obra mais significativa neste dom nio seja a plataforma Troll figura 2 10 na Noruega que det m um n mero de recordes que durante muitos anos permanecer o intoc veis no livro Guiness de Recordes 1 e Maior e mais pesada plataforma offshore do mundo 472 m de altura e 10 050 000 KN de peso incluindo balastro e A quarta maior estrutura feita pelo homem e a maior estrutura m vel alguma vez
130. f cie e a linha de frente de carbo nata o Se a frente de carbonata o n o se desenvolver paralelamente superf cie ou apresentar zonas de irregularidade dever ser medido o valor m dio e o valor m ximo No quadro 4 22 apresentam se os valores m dios de profundidade de carbonata o obtidos para cada provete bem como os valores m dios obtidos para cada composi o No quadro 4 23 apresentam se os mesmos resultados s que para os valores m ximos da pro fundidade de carbonata o Quadro 4 22 Profundidade de carbonata o mm eme os a fo To que Composi o 1 Composi o 2 Composi o 3 Composi o 4 Quadro 4 23 Profundidade m xima de carbonata o mm prow fr a fo po nese Composi o 1 Composi o 2 Composi o 3 Composi o 4 4 40 Ensaios para caracteriza o dos bet es leves em estudo Dos valores obtidos pode se observar que para as composi es em que a dosagem de ligante praticamente coincidente composi es 1 e 2 e composi es 3 e 4 ambas apresentam valores muito semelhantes tanto no que diz respeito profundidade m dia de carbonata o como sua profundidade m xima Importa tamb m referir que as composi es em que na sua composi o a dosagem de ligante maior composi es 3 e 4 apre sentam valores de profundidade de carbonata o menos elevados que as restantes C
131. ferem mais do que um ter o do v o maior os pilares n o est o desalinhados mais que 10 do v o as ac es consideradas s o todas verticais a estrutura est contraventada a sobrecarga menor que duas vezes a carga permanente os esfor os obtidos n o s o objecto de qualquer redistribui o de esfor os posteri or Foram verificadas as condi es regulamentares de seguran a previstas no EC2 4 nomeadamente o estado limite ltimo de resist ncia relativamente ao momento flector ao esfor o transverso e ao pun oamento Foi tamb m observado o estado limite de utiliza o associado deforma o atrav s da rela o limite do v o sobre a altura til prevista no EC2 4 A interrup o das armaduras foi efectuada de acordo com o ACI Os materiais considerados foram o A400 para as armaduras o C20 25 para o bet o normal e o LC20 25 para o bet o leve com peso espec fico m dio de 17 kN m O dimensionamento das armaduras foi efectuado de acordo com as disposi es do EC2 4 quer para o bet o de densidade normal quer para o bet o leve 5 18 Dados e densidade do bet o normal 24 kN m e densidade do bet o leve 17 kN m e revestimentos divis rias 3 50 kN m e espessura da laje 25 cm e tratando se de um painel corrente ignoraram se os eventuais momentos flectores nos pilares e sapatas r gidas com uma tens o de c lculo no terreno de 300 kPa e recobrimento de armaduras s
132. gante e n o apenas cimento Portland Uma outra dificuldade na utiliza o dos bet es leves foi a maior dificuldade em dis por de caracteriza es e procedimentos de dimensionamento relativamente aos bet es nor mais estando esta hoje em dia ultrapassada pelo novo euroc digo sobre estruturas de bet o 4 2 3 Capitulo 2 2 3 HISTORIAL DO USO DE BET O LEVE O primeiro registo conhecido do uso de uma mistura de pedra pomes com um ligante base de cinzas volantes e cal na constru o remonta poca pr colombiana 1100 A C na actual cidade de El Tajin no M xico 5 Tamb m os Romanos conheciam as qualidades do bet o leve tendo executado al gumas aplica es estruturais recorrendo combina o de ligante base de cal com rochas vulc nicas O Pante o de Roma figura 2 1 datado do ano 120 D C com uma altura id n tica a um edif cio de 15 pisos um exemplo de uma estrutura onde este material foi usado para a constru o de uma c pula hemisf rica com um di metro interno de 43 m e cinco planos de 28 caixot es apoiada num cilindro com o mesmo di metro e a mesma altura Os caixot es representam o trajecto dos cinco planetas conhecidos dos romanos Na confec o do bet o foram usadas seis misturas diferentes de agregados dando origem a bet es com massas vol micas que variam entre 1300 kg m na zona do culo no topo da c pula at 2200 kg m junto s funda es em paredes com espessura de
133. goso 912 mm liso 516 mm rugoso 516 mm rugoso Na figura 4 12 pode se ver o equipamento utilizado nos ensaios de arrancamento 910 mm rugoso 916 mm rugoso 912 mm liso No quadro 4 11 apresentam se os valores obtidos para a carga aplicada que provo cou o arrancamento nos v rios provetes ensaiados para os var es nervurados de 16 mm bem como os comprimentos aderentes 4 17 Capitulo 4 Figura 4 12 Ensaio de arrancamento equipamento utilizado Quadro 4 11 Carga aplicada no var o na rotura var es de alta ader ncia de 16 mm For a de Comprimento arrancamento Aderente Composi o 1 Composi o 2 Composi o 3 Composi o 4 Todos os provetes romperam por trac o transversal durante os ensaios dando se a rotura pelos agregados o que est de acordo com a bibliografia existente 5 75 10 Na figura 4 13 pode se observar um dos provetes ap s o final do ensaio Importa ainda referir que se verifica uma boa semelhan a entre os valores de rotura obtidos dentro da mesma composi o sendo de destacar as composi es 2 e 4 em que os valores para os dois provetes ensaiados s o quase id nticos 4 18 Ensaios para caracteriza o dos bet es leves em estudo E de salientar ainda que a composi o 4 apresenta valores da tens o de arranca mento muito semelhantes entre si e bastante superiores s restantes composi es HGR amp Fi
134. gura 4 13 Configura o de rotura de um ensaio de arrancamento Estes ensaios para os var es de 16 mm de di metro acabaram por n o dar a indica o da tens o de rotura por ader ncia De facto a rotura foi precipitada pela rotura por trac o do bet o No quadro 4 12 apresentam se os valores m dios m ximos da for a de rotura para os provetes ensaiados com var es lisos e nervurados de di metro 10 mm N o se apresen tam os valores dos deslocamentos que conduziram rotura devido ao facto do equipamen to utilizado ter permitido escorregamentos dos var es nas maxilas Quadro 4 12 Carga m dia aplicada no var o na rotura var es de 10 e 12 mm Tipo de Carga Comprimento Var o Aderente cm Composi o 1 Nervurado Composi o 2 Nervurado Composi o 1 Liso Composi o 2 Liso A forma de ruptura nos provetes com var es lisos 12 mm e com var es rugosos de di metro 10 mm foi totalmente distinta da obtida para var es de 16 mm Os var es es 4 19 Capitulo 4 corregaram sem levar o bet o rotura permitindo assim avaliar a ader ncia entre o var o e o bet o Pela an lise dos resultados obtidos podemos concluir que para var es nervurados de 10 mm ambas as composi es apresentam valores de ruptura muito semelhantes enquanto para var es lisos 12 mm a composi o apresenta valores de ordem de grandeza superi ores 4 2 5 1 Tens o de ader
135. ica es Os materiais produzidos em forno rotativo apresentam forma arredondada aproximada mente esf rica Quanto ao aspecto exterior os agregados de argila expandida em estudo apresentam uma superf cie externa dura e clinkerizada de cor acastanhada razoavelmente fechada e de superf cie pouco rugosa Esta casca encerra uma mat ria de estrutura alveolar que tem ori gem na forma o de gases que se expandem no seu interior devido ac o das temperatu ras elevadas no forno A forma dos gr os n o tem uma import ncia muito elevada na resist ncia do bet o uma vez que a rotura se d pelos gr os antes da rotura na ader ncia entre a matriz e o agre gado ter sido atingida O bet o produzido a partir de gr os angulares requer uma quantidade de gua supe rior aos bet es fabricados com gr os arredondados para se obter uma trabalhabilidade id ntica sendo a gua que penetra nos poros em maior quantidade Importa tamb m referir que os gr os arredondados t m um risco maior de segrega o dos constituintes sendo este um dos maiores problemas dos bet es leves com agregados de argila expandida O processo de fabrico e transporte dos gr os conduz em geral a uma percentagem de gr os partidos n o desprez vel Atendendo ao efeito negativo deste aspecto sobre algumas propriedades dos bet es leves deve se procurar limitar os valores para esta caracter stica Em alguns casos os valores limites s o diferentes consoa
136. imido e de di xido de carbono flux metros de ar comprimido e de di xido de carbono frasco de lavagem solu o saturada de acetato de magn sio sonda e aparelho medidor de temperatura e humidade relativa e ainda aquecedor com term stato Caracteriza o do equipamento 4 38 Ensaios para caracteriza o dos bet es leves em estudo A c mara de carbonata o acelerada prism tica 30 x 30 x 60 cm constitu da por dois compartimentos de 30 cm de altura em acr lico ambos com en trada e sa da de gases e possibilidade de controlo de humidade e temperatura As duas botijas que fornecem respectivamente ar e di xido de carbono cujo caudal controlado por dois flux metros para al m das v lvulas sa da das botijas assegurando a propor o de 5 de di xido de carbono na jun o efectuada no frasco de lavagem que antecede a c mara de carbonata o A solu o saturada de acetato de magn sio colocada em tabuleiros para ga rantir uma humidade relativa constante O ar comprimido utilizado ar sint tico fornecido em botijas Os flux metros s o essenciais para a medi o e regula o do caudal de for ma a controlar as propor es de di xido de carbono 5 e de ar Estes apa relhos s o colocados num suporte de madeira de forma que mantenham a po si o vertical e que simultaneamente permitam a regula o atrav s das v lvu las frontais Os flux metros para controlo do ar
137. in Performance Criteria for Concrete Durabilty RILEM Report 12 E amp FN Spon 129 Detwiler R J Ljellsen K O e Gjgrv O E 1991 Resistance to chloride intrusion of concrete cured at different temperatures ACI Materials Journal ACI Vol 88 N 1 130 Coutinho J S 2001 The effect of controlled permeability formwork CPF on white concrete ACI Materials Journal Vol 98 N 2 131 Luping T 1996 Chlorid Transport in concrete measurement and predic tion PhD Thesis Publication P 96 Chalmers University of Technology Department of Building Materials Gothenburg Sweden 132 Coutinho J S 2003 The combined benefits of CPF and RHA in improving the durability of concrete structures Cement amp Concrete Composites 133 L Nilson M H Ngo and O E Gjorv 1998 High Performance Repair Materi als for Concrete Structures in the Part of Gothenburg Proceedings Vol 2 Second Interna tional Conference on Concrete Under Severe Conditions Environment and Loading pp 1193 1198 134 E 391 1993 Bet es Determina o da resist ncia carbonata o Laborat rio Nacional de Engenharia Civil Lisboa 135 NP EN 12390 8 2003 NP EN 12390 8 Ensaios do bet o endurecido Parte 8 Profundidade de penetra o da gua sob press o Instituto Portugu s da Qualidade Lis boa 136 Khatri R e Sirivavtnanon V 1997 Methods of
138. ion e a a T eth a E oi ean SAS SE Na DSO 5 5 5 2 3 7 Rela es tens o extens o para an lise estrutural n o linear 5 6 5 2 3 8 Valor de c lculo da resist ncia compress o 5 6 5 2 3 9 Valor de c lculo da resist ncia trac o rn 5 7 5 2 3 10 Rela es tens o extens o para o dimensionamento de sec es 5 7 5 2 3 11 Bet o confinado ss uso sis ace caters Aa sh ali bots gen asda ae 5 9 5 2 4 Durabilidade e recobrimento das armaduras renas 5 9 9 2 4 1 Ambiente aa fe DOI a ele enti So E o os late veer ent sobrados sleet 5 9 52 42 Recobritmento esoe toi eels Sate et ead cee ed 5 9 52 3 AmaliSe estrutural aeee eriei neee Ee ao E edu ae doles O Lao Gi cates A E A E Rae RA date 5 9 9 2 5 1 Capacidade de rota o css irriaren i areais also E Eas 5 9 5 2 6 Estados limites Ultimo Sannea reia proa fa eier pinga da tied raed edness 5 10 5 2 6 1 Elementos que dispensam armadura resistente de COrte ese eeeeeseeeseceteceeees 5 10 5 2 6 2 Elementos que requerem armadura de corte ia 5 11 92623 TOTS AO seas csi saci ook jaca DELES ot iee aai LUSA No Agua pease sh e eds ear santa Lea ata lts 5 11 5 2 6 4 Pun oamento salto sas cide ie Us ee ek ell elie ele 5 11 5 2 6 4 1 Resist ncia ao corte por pun oamento de lajes ou sapatas sem armadura de PUN
139. is durante a realiza o da disserta o INDICE DE TEXTO CAP TULO 1 INTRODU O 1 1 ENQUADRAMENTO uu l ahaa aiae iE Ei atesos 1 1 LS OBTECTIVOS Enero a ET ONEA 1 2 1 3 CONTE DO DA DISSERTA O cccssssssssssssssssscesssssssssessnssscsecssnssscssssnsssssesesecssceesese 1 3 CAPITULO 2 PROPRIEDADES E APLICA ES ESTRUTURAIS DOS BETOES LEVES 2 1 INTRODU O aaa A ESA GE 2 1 2 2 VANTAGENS E DESVANTAGENS DAS ESTRUTURAS DE BET O LEVE 2 2 2 3 HISTORIAL DO USO DE BET O LEVE w sssssssssssssssscssssscnssensccnscsnscsnscasccasceaseesceesees 2 4 2 4 APLICA ES ESTRUTURAIS sapataria storie orale a 2 7 2 4 1 Edif cios de grande altura cee eccscceesceceecceeseceeaeeceeeeecaeeeeaaecseaeeceeeeeaeeseaaeceeaeeesas 2 7 242 PONLOS aae a adobe aeea easy teasl kta pees jade gluse ee aoe eee 2 10 2 A St PLE LADTI CACAO custos e ns eaten da oleate tae Jader CE ce e 2 12 2 4 4 Plataforimnas OffShore sior ennn sited eas siete beste hed Laos L eee bel enti tities 2 13 24 5 Outras aplica es av eaeoe onae aa est eea aeb gpa de HE an sovasBeastagsse eho aaiae iE 2 15 2 5 TIPOS DE AGREGADOS LEVES vssvsiesessessessststssssvcvevsssoussbesuavcesssossoansssesousesssbsouseoseoe 2 16 2 59 Agregados naturais csssieiewtesctustsesdonst yee ales enteetdaeet ade bdeews jens EE EE aden isa pee 2 17 29d Pedra pomes iiss dssice piso ado rogo dalga chad sie ea head eee Rakai 2 17 2 5 1 2 Est rias Vulcainicas
140. ito ben fico em termos dos esfor os originados por ac es indirectas nas estruturas em bet o leve nomeadamente retrac o temperatura e as sentamentos de apoio recomend vel a avalia o experimental do m dulo de elasticidade do bet o leve nas situa es em que importante uma determina o mais rigorosa das deforma es ou em que a determina o dos efeitos das ac es indirectas determinante para a estrutura ou ainda quando se trata de uma estrutura composta por diferentes materiais e g bet o leve e bet o normal bet o leve e a o ou bet o leve bet o normal e a o caso em que as defor ma es relativas influenciam significativamente a distribui o dos esfor os 14 O EC2 4 prop e uma estimativa do valor m dio do m dulo de elasticidade secante Erm para os bet es leves que pode ser obtido pela seguinte express o E um E XN g GPa 4 1 onde Ecm o valor do m dulo de elasticidade de um bet o de massa vol mi ca normal retirado do quadro 3 1 do EC2 4 ne dado pela express o 4 2 onde p corresponde massa vol mica seca de acordo com a sec o 4 da EN 206 1 63 ne p 2200 GPa 4 2 Admite se que a evolu o do m dulo de elasticidade com o tempo para os bet es leves id ntica do bet o normal e que devido ao facto de os bet es leves apresentarem 4 11 Capitulo 4 valores menores para o m dulo de elasticidade permite maiores deforma
141. las saturadas com superf cie seca realizou se segundo o procedimento descrito na NP 581 Inertes para 3 8 Caracteriza o dos agregados de argila expandida Composi o e fabrico dos bet es argamassas e bet es Determina o das massas vol micas e da absor o de gua de britas e de godos 45 Esta n o foi determinada de acordo com o prescrito na norma NP EN 1097 6 46 devida norma referida ter sido publicada posteriormente realiza o dos ensaios No quadro 3 6 apresentam se os valores obtidos para a massa vol mica dos agrega dos leves utilizados para os gr os secos e saturados com superf cie seca Quadro 3 6 Massa vol mica das part culas secas e saturadas com superf cie seca LECA LECA 2 4 3 8 Part culas saturadas com superf cie seca kg m 1095 1327 066 1118 Part culas secas kg m 3 2 5 Absor o A absor o que se define como sendo a rela o entre a massa de gua absorvida e a massa das part culas no estado anidro uma das caracter sticas mais importantes dos agregados leves pela influ ncia que tem no desempenho do bet o tanto no estado fresco como no estado endurecido A totalidade da gua absorvida estado de satura o assim como a evolu o da absor o ao longo do tempo dependem do valor da porosidade da distribui o e liga o entre poros das caracter sticas da superf cie e da gua j contida A utiliza o de agregados poros
142. leves De acordo com esta sec o o seu campo de aplica o inclui salvo experi ncia fi vel em contr rio todos os bet es de estrutura fechada de massa vol mica inferior ou igual a 2200 kg m contendo uma propor o de agregados minerais naturais ou artificiais com uma massa volumica de part culas inferior a 2000 kg m Excluem se os bet es com intro du o de ar bet es autoclavados ou bet es cavernosos Todas as cl usulas das sec es 1 a 10 e 12 do EC2 4 relativas a estruturas de bet o de massa vol mica normal s o aplic veis na generalidade a menos que sejam substitu das por cl usulas especiais dadas na sec o 11 Regra geral nas express es onde s o utilizados valores de resist ncia indicados na tabela 3 1 bet o normal estes devem ser substitu dos pelos correspondentes valores dados na tabela 11 3 1 bet o leve 5 2 Projecto de estruturas com bet o leve Estudos comparativos Em seguida vamos analisar cada um dos pontos da sec o 11 do EC2 ilustrando quando necess rio com alguns exemplos Ser seguida a estrutura e a numera o da sec o 11 fazendo se refer ncia s restantes sec es sempre que se ache necess rio 5 2 2 S mbolos especiais Os s mbolos seguintes s o usados especialmente para bet o leve e LC as classes de resist ncia para bet es de agregados leves s o precedidas pelo s mbolo LC ng um factor de convers o para calcular o m dulo de elasti
143. liar a ader ncia a o bet o foram efectuados ensaios de arran camento de var es de diversos di metros e rugosidades Os provetes de bet o utilizados para a realiza o destes ensaios foram cubos mol dados com um var o de a o incorporado Usaram se var es nervurados da classe A400 com di metro de 16 mm para todas as composi es e de 10 mm somente para as composi es 1 e 2 Ensaiaram se tamb m para as composi es 1 e 2 var es lisos de di metro 12 mm Os provetes c bicos foram moldados em prismas 15 x 15 x 45 cm colocados na posi o horizontal figura 4 9 Foram colocadas duas placas r gidas e imperme veis de madeira por provete de forma que este tivesse as dimens es de um cubo de 15 x 15 cm Na figura 4 9 pode se observar os moldes utilizados para a realiza o do ensaio Com o objectivo de reduzir a zona perturbada pela distribui o de tens es que se forma na proximidade da face de contacto do provete com a m quina de ensaio foi utiliza da uma manga de borracha por provete cobrindo o var o ao longo de um comprimento aproximado de 7 5 cm Na figura 4 10 evidencia se claramente a localiza o da manga bem como um pormenor da fase de enchimento dos moldes 4 15 Capitulo 4 Figura 4 9 Moldes com os var es incorporados para o ensaio de arrancamento Os var es de a o utilizados tinham um comprimento aproximado de 150 cm atra vessando os provetes completamente Este comprimento foi im
144. lizados nas industrias cer micas como por exemplo bulldozer scraper escavadora de alcatruzes p s mec nicas etc A escolha do equipamento a utilizar 2 26 Propriedades e aplica es estruturais dos bet es leves depende da natureza da mat ria prima da sua disposi o na origem e das capacidades de produ o A mat ria prima depois de extra da transportada para um armaz m a c u aberto na instala o industrial onde permanece em repouso durante algum tempo Seguidamente ini cia se a prepara o antes do tratamento t rmico em que s o logo formados os gr nulos antes da argila entrar no forno A pr forma o dos gr nulos tem a vantagem de fixar uma dada granulometria da argila expandida sa da do forno A transforma o referida anteriormente pode ser efectuada por um dos tr s processos seguintes e via seca e via semi h mida e via h mida Os diferentes esquemas de prepara o est o evidenciados nos tr s percursos apre sentados na figura 2 15 4 Britagem 3 Moagem EA X Moagem Homogeneiza o B Eventual Matona gt p Granulador _ Evene armazenamento E Eventuais aditivos g interm dio aS NS S NG 4 Moagem Eventuais Mistura C e gt aditivos gt com gt Extrusao Laminagem agua
145. lles R 7 Refer ncias Bibliogr ficas 112 E 398 1993 Bet es Determina o da retrac o e da expans o Laborat rio Nacional de Engenharia Civil Lisboa 113 Collins T M Proportioning high strength concrete to control creep and shrink age ACI Materials Journal Vol 86 N 6 114 Lacroix R e Jaugey P 1985 High strength concrete how to use it every day ACI Pub SP 87 High strength concrete ACI 115 Fernandes M F A 1985 Contribui o ao estudo da flu ncia Flu ncia dos componentes puros do cimento influ ncia da liga o inerte pasta de cimento na flu ncia dos bet es N cleo de Aglomerantes e Bet es Relat rio 127 85 Laborat rio Nacional de Engenharia Civil Lisboa 116 Ngab A S Slate F O e Nilson A H 1981 Microcracking and time de pendent strains in high strength concrete ACI Journal Vol 68 N 4 117 Neville A M 1982 Propriedades do concreto Trad Salvador E Giamusso Ed Pini S o Paulo 118 C 512 82 1985 Standard test method for creep of concrete in compression Annual book of ASTM standards ASTM Vol 04 02 119 Sousa B N Silva N D e Coutinho J 2004 Cinza de casca de arroz portu guesa material sustent vel Encontro Nacional Bet o Estrutural Faculdade de Engenha ria da Universidade do Porto Porto 120 Dist fano J N e Creus G J 1967
146. lmente e com as mais variadas tipologias flutuantes atirantadas por avan os etc A utiliza o de bet o leve em pontes deve se essencialmente diminui o do peso pr prio reduzindo as cargas nas funda es e os esfor os na estrutura nomeadamente devi do aos sismos 15 Outra vantagem da redu o da densidade do bet o observa se na fase construtiva quando esta executada por avan os sucessivos Isto porque se diminuem os esfor os no carro permitindo um menor desgaste do equipamento e maiores avan os A redu o do peso pr prio permite ainda a constru o de pontes em elementos pr fabricados que possam vencer v os superiores aos alcan ados com a utiliza o de bet o convencional 5 Segundo o Manual T cnico da Arlita 16 em pontes de 50 m de v o a redu o do peso pr prio da ordem dos 18 e para v os de 100 m de 24 No Reino Unido foi recentemente analisada a economia que se conseguiria se 48 pontes de bet o de densidade normal tivessem sido constru das com bet o leve 17 Os resultados obtidos revelaram que considerando que o bet o leve era 50 mais caro que o bet o normal se conseguia uma economia global na ordem dos 3 Na Noruega foi recentemente realizada uma an lise dos custos em 3 pontes inicialmente projectadas com bet o normal e que posteriormen te vieram a ser constru das com bet o leve tendo se verificado uma economia entre 0 8 e 2 0 18 A t tulo de exemplo
147. lo granulom trico que comp e o agregado e a forma das suas part culas pode se classificar o agregado em ultra leve leve denso normal e extradenso No quadro 3 4 apresenta se a classifica o dos agregados correntemente usados no fabrico de bet es leves Quadro 3 4 Classifica o do agregado quanto baridade e principais aplica es do bet o com ele fabricado adaptado de 31 Classifica o Baridade Exemplos de agregados Aplica o e designa o do agregado kg m do bet o Poliestireno extrudido Com fun es estritamente Ultraleve Vermiculite de isolamento t rmico e Perlite expandida sem fun es de resis Vidro expandido t ncia 1200 Argila expandida Com fun es de isola areia Xisto expandido mento t rmico com fun 300 a 950 Esc ria de alto forno expandida es de resist ncia bet o agregado Cinzas volantes sinterizadas estrutural e diminui o grosso Pedra pomes do peso pr prio Denso 1200 ou 950 Areia Normal com fun o de normal Godo resist ncia bet o estru Rocha britada tural Com fun es de protec Extradenso i o em centrais nucleares e com fun es resistentes A determina o da baridade dos agregados em estudo em amostra n o compactada 3 7 Capitulo 3 realizou se segundo o procedimento descrito na EN 1097 3 Ensaios das propriedades mec nicas e f sicas dos agregados Parte 3 Determina o da baridade e do volume de
148. m v os em torno dos 4 5 m a 5 0 m Para vigas com v os menores ou que s recebem cargas de um dos lados adoptou se por baixar a altura 5 cm e se os v os da laje fossem maiores aumentou se 5 cm A altura da viga h foi obtida a partir da altura til d somando a esta o recobrimen to o qual se adoptou o valor de 3 cm Para as vigas instaladas na caixa de escadas do edif cio foi adoptada sec o rectan gular de 20 cm de base por 40 cm de altura para ambos os tipos de bet o 5 4 1 3 Pilares As dimens es dos pilares s o estimadas a partir dos valores das cargas axiais a que v o estar sujeitos o que pode ser rapidamente estimado conhecendo as ac es sobre a laje 5 22 Projecto de estruturas com bet o leve Estudos comparativos e a rea de influ ncia de cada pilar por m a exist ncia de momentos nos pilares causa um acr scimo de rea que se deveria considerar 145 O pr dimensionamento foi efectuado em fun o da verifica o de pe as sujeitas compress o simples comparando os esfor os actuantes Nsa com os esfor os resistentes Nra sendo os esfor os resistentes calculados a partir da soma dos esfor os resistentes de cada um dos materiais a o e bet o Nsa S Nea N pay N gaa 5 23 onde N rap 0 85 fA 5 24 N gaa Fea As 5 25 Considerando por raz es econ micas uma rela o de rea de a o bet o pr xima de 1 de modo a garantir uma tens o de compress o n o el
149. malizadas previamente saturado sujeito a uma dife renga de potencial de 60 V durante 6 horas Os ides CI s o obrigados a migrar de uma so lu o NaCl em contacto com uma das faces sujeita a carga negativa para o interior at outra face em contacto com uma solu o de NaOH carregada positivamente 119 O equipamento utilizado para este ensaio divide se em duas partes o de satura o por v cuo e o de aplica o da diferen a de potencial O equipamento de satura o por v cuo constitu do por uma c mara de v cuo capaz de conter oito provetes e uma bomba de v cuo O equipamento de aplica o da diferen a de potencial formado por uma fonte de alimenta o c lulas acr licas e as respectivas borrachas para prender o provete e tornar estanque cada c lula Foram usados no ensaio provetes cil ndricos com 10 cm de di metro e 5 cm de altu ra obtidos por um processo de caroteagem de prismas com as dimens es de 15 x 15 x 55 cm Na figura 4 19 pode se observar o processo e mecanismos utilizados na caroteagem Antes da realiza o do ensaio s o preparadas duas solu es A solu o cat dica uma solu o a 3 em massa de NaCl em gua destilada 30 g de NaCl em 1 litro de gua A solu o an dica uma solu o de NaOH 0 3N em gua destilada aproximada mente 12 g NaOH por litro de gua destilada 4 31 Capitulo 4 Figura 4 19 Processo de caroteagem A prepara o do ensaio con
150. mento de produtividade Permite ainda um maior isolamento t rmico no produto acabado Hoje em dia s o muitos os ramos de engenharia onde este tipo de bet o leve est a ser utilizado S o de destacar os edif cios de grande porte como por exemplo as Marina City Towers constru das em 1962 em Chicago com 180 m de altura pontes de grandes dimens es e com as mais variadas tipologias atirantadas flutuantes por avan os sucessi vos etc Entre n s pode referenciar se o exemplo do alargamento da ponte 25 de Abril em que foi utilizado um bet o leve de elevada resist ncia que aos 28 dias era j superior a 50 MPa Na pr fabrica o usado na constru o de vigas rectangulares vigas em I ou em caix o pain is e lajes alveoladas bancadas e degraus de est dios entre outros sendo de destacar a cobertura do est dio de Newcastle O desenvolvimento dos bet es leves nos diferentes pa ses est intimamente relacio nado com os seus recursos de agregados leves dispon veis Nos Estados Unidos usam se bastantes tipos de xistos expandidos Stalite Na Holanda e Reino Unido actualmente usual a utiliza o de agregados leves feitos a partir de cinzas volantes de nome comercial Lytag e Aardelite Na Noruega e Alemanha pa ses extremamente evolu dos na utiliza o e 1 1 Capitulo 1 investiga o de bet es leves com agregados de argila expandida s o fabricados bet es com uma ampla gama de resist ncias Em P
151. n o possui caracter sticas que prejudiquem o desenvolvimento da hidrata o 14 A gua utilizada em todas as amassaduras foi proveniente da rede p blica de abaste cimento do Porto Sendo gua pot vel de acordo com o ponto 3 1 da norma NP EN 1008 62 apresenta caracter sticas satisfat rias para ser utilizada como gua de amassadura no fabrico de bet es o que est de acordo com a NP EN 206 1 63 3 20 Caracteriza o dos agregados de argila expandida Composi o e fabrico dos bet es 3 4 ESTUDO DE COMPOSI ES DO BET O 3 4 1 Introdu o O objectivo do estudo da composi o do bet o obter com o custo mais reduzido poss vel um bet o que no estado fresco e no estado endurecido apresente um comporta mento que cumpra os requisitos m nimos estabelecidos Estes requisitos referem se em geral trabalhabilidade resist ncia deformabilidade permeabilidade ao comporta mento t rmico e durabilidade 3 Embora se admita que com ligeiras adapta es os m todos de estudo de composi es aplic veis aos bet es de massa vol mica normal se apliquem tamb m aos bet es leves 35 64 n o do conhecimento geral um m todo que tenha em conta todos os aspectos espec ficos dos agregados de argila expandida sendo de destacar a sua porosidade conec tividade entre poros o seu processo de fabrico a humidade que apresenta aquando da amassadura entre outras 3 4 2 No es base a ter
152. ncep o e Execu o de Estruturas de Edif cios do 5 Ano do Curso de Engenharia Civil da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Porto 146 D H 449 1996 PPB Prelajes Pavimentos de lajes maci as executadas a partir de prelajes de bet o pr esfor ado Laborat rio Nacional de Engenharia Civil Lisboa R 10
153. ncia Segundo a normativa ASTM C234 102 o ensaio de arrancamento permite avaliar a tens o de ader ncia do var o ao bet o Tal tens o corresponde ao quociente entre a for a de trac o exercida e a superf cie de contacto do var o com o bet o A qualidade da ader ncia var o bet o medida nos ensaios de arrancamento ge ralmente influenciada por e resist ncia do bet o compress o e trac o 103 104 105 e contrac o do bet o 104 105 106 107 e exsuda o 104 108 109 e configura o superficial di metro e natureza met lica do var o 103 104 110 e condi es de ensaio tais como dimens es condi es de conserva o e direc o de molda gem dos provetes comprimento de ancoragem do var o no bet o etc 104 105 106 Nas armaduras lisas os factores mais importantes parecem ser os resultantes das ac es qu micas ou for as de origem capilar enquanto o factor mec nico predomina na ade r ncia das armaduras nervuradas 103 104 105 106 Sendo F a for a aplicada num dado instante correspondente por exemplo a um es corregamento de 0 01 ou 0 1 mm 1 o comprimento aderente de amarra o do var o e o seu di metro a tens o m dia de ader ncia Tm dada por Tm N mm 4 6 x Nos quadros 4 13 e 4 14 apresentam se os valores obtidos para a tens o de rotura de ader ncia para o deslocamento correspondente ao valor da carga de rotura respectiva m
154. ng to the EC2 Abstract The benefit of using lightweight concrete in buildings instead of using normal con crete is evaluated by means of two quantity studies allowing to conclude for an effective reduction of structural materials steel and concrete Finally the application of one of the compositions studied in slabs used for a bridge deck is described AGRADECIMENTOS Ao finalizar este trabalho gostaria de deixar expresso o meu reconhecido e sincero agradecimento a todas as pessoas e entidades que contribu ram de alguma forma para a sua realiza o nomeadamente e Ao professor Serra Neves que me prop s e coordenou este trabalho manifesto um agradecimento especial pela disponibilidade e empenho que sempre dispensou na orienta o do mesmo bem como pela confian a que em mim depositou no mbito de toda a investiga o levada a cabo para a consecu o dos objectivos tra ados para este estudo e A professora Joana Sousa Coutinho pelos ensinamentos transmitidos pela sua disponibilidade e pela forma como me ajudou a prosseguir a minha investiga o com a sua combina o perfeita de cr ticas sugest es e incentivos e Ao Sr Manuel e Sr Fernando funcion rios do Laborat rio de Materiais de Constru o da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto queria expressar o meu agradecimento de uma forma especial pela disponibilidade mostrada na execu o de todos os ensaios propostos e Ao meu primo e
155. nicas Resist ncia compress o Valores m nimos NP EN 196 3 56 NP EN 196 1 57 2 dias 20 0 MPa NP EN 196 1 57 28 dias 42 5 MPa 3 3 3 Adjuvante Os adjuvantes s o constituintes essenciais do bet o permitindo modificar as suas ca racter sticas tanto no estado fresco como no estado endurecido de forma que os objectivos desejados sejam conseguidos Estes s o normalmente utilizados em dosagens baixas per centagem inferior a 5 da massa do cimento tendo como finalidade provocar variad s simas altera es espec ficas sendo de destacar melhorar a trabalhabilidade acelerar ou retardar a presa acelerar ou retardar o endurecimento diminuir a permeabilidade gua melhorar as resist ncias aos ciclos gelo degelo inibir a corros o das armaduras modificar a viscosidade compensar a retrac o entre outras 14 31 58 Tendo em conta o descrito anteriormente e analisando as fichas t cnicas dos v rios adjuvantes dispon veis foi utilizado nas amassaduras um superplastificante de terceira ge ra o para bet o denominado de Sika ViscoCrete 3000 59 estando conforme com a NP EN 934 2 60 e com a especifica o LNEC E374 61 A escolha efectuada teve como objectivo reduzir a rela o A C mantendo uma con sist ncia fluida possibilitando assim o fabrico de bet es de melhor desempenho Permite ainda que o bet o possa ser fabricado em estaleiro e posteriormente transportado para l
156. nte o tipo de utiliza o do bet o 37 Para se poder definir de uma forma mais clara as propriedades geom tricas da argila expandida utilizada foi realizado o ensaio preconizado na norma NP EN 933 5 Ensaios das propriedades geom tricas dos agregados Parte 5 Determina o de superf cies esma gadas e partidas nos agregados grossos 38 O principal objectivo deste ensaio consiste na classifica o manual das part culas de um provete de ensaio de agregados grossos em 3 2 Caracteriza o dos agregados de argila expandida Composi o e fabrico dos bet es part culas esmagadas ou partidas inclu ndo as part culas totalmente esmagadas ou partidas part culas arredondadas inclu ndo as part culas totalmente arredondadas Os resultados obtidos expressam a percentagem da massa do provete de ensaio que englobada em cada um destes grupos O primeiro grupo part culas esmagadas ou partidas ainda subdividido em part culas totalmente esmagadas ou partidas e part culas esmagadas ou partidas O segundo grupo part culas arredondadas pode tamb m ser subdividido em part culas totalmente arredondadas e part culas arredondadas Na figura 3 1 apresenta se um conjunto de gr os de argila expandida podendo se apreciar o seu aspecto exterior Figura 3 1 Gr os de argila expandida A percentagem de part culas em cada grupo calculada pela seguinte express o DM crte tr X c
157. nterior pode se observar que as composi es que apenas possuem na sua constitui o agregado de granulometria menor composi es 2 e 3 pos suem uma tens o de rotura superior s restantes Importa ainda referir que as composi es 2 3 e 4 apresentam valores elevados de resist ncia trac o 4 14 Ensaios para caracteriza o dos bet es leves em estudo A rela o entre a resist ncia trac o e a resist ncia compress o pode ser obtida atrav s de uma lei semelhante do bet o normal com correc o adequada O valor de fetm proporcional a fy 4 O EC2 4 apresenta uma express o que permite a determina o da resist ncia trac o por flex o custa da resist ncia trac o simples sendo os valores da resist ncia flex o superiores aos da trac o Essa express o a seguinte Siem fem XM MPa 4 5 onde fictm a resist ncia trac o por flex o fetm a resist ncia trac o simples n um coeficiente dado pela express o 5 1 Durante a secagem do bet o leve instala se um estado auto equilibrado de trac o devido retrac o das fibras mais exteriores Este fen meno diminui bastante a resist ncia trac o do material durante este processo de perda de humidade S ap s se ter alcan ado a humidade de equil brio que se recupera novamente a capacidade resistente 14 4 2 5 Ensaio de arrancamento de var es de a o Tendo em vista ava
158. o 3 19 Capitulo 3 cais distantes mantendo a consist ncia ou utilizado em betonagens demoradas sendo aconselhado tamb m para bet es de altas resist ncias e bet es auto compactaveis Como principais vantagens deste adjuvante pode se destacar 59 Alta redu o da gua de amassadura resultando da alta densidade e imper meabilidade do bet o endurecido Excelente fluidez resultando da menos dificuldades e esfor o na betona gem quer na coloca o quer na compacta o Melhor comportamento retrac o e flu ncia Mais lenta carbonata o do bet o Possui um agente incrementador da viscosidade possibilitando um maior controlo da segrega o dos agregados leves em rela o matriz de argamas sa Importa ainda referir que o adjuvante escolhido isento de cloretos ou quaisquer outros ingredientes corrosivos para as armaduras podendo ser usado sem restri es em be t o armado e bet o pr esfor ado O adjuvante Sika ViscroCrete 3000 apresenta uma massa vol mica de cerca de 1 05 kg l um pH aproximado de 5 0 e tem aspecto de l quido levemente amarelado Foi fornecido em 2 bid es de 5 litros 3 3 4 GUA A gua de amassadura cumpre as imprescind veis fun es no bet o de hidratar o li gante molhar os agregados permitir a realiza o da mistura e facilitar a coloca o em obra A gua dever ser quimicamente apropriada isto deve ser garantido que a gua
159. o corte por pun oamento dada por d 1 f Vora cs 0 75V a 6 Ea pe eff sin O 5 17 i s ud Si 5 11 Capitulo 5 onde Vira definida atrav s da express o 11 6 47 ou 11 6 50 consoante a que for mais relevante De acordo com 11 6 4 2 2 refere se que na zona adjacente ao pilar a capacidade de corte por pun oamento est limitada a um m ximo de Vea ud Via Vira max 0 Vf oa 5 18 onde v tomado igual a v definido em 11 6 2 1 do EC2 5 2 6 5 reas parcialmente carregadas Em 11 6 5 1 definido que para uma carga uniformemente distribu da numa rea Aco representada na figura 6 29 do EC2 a for a resistente concentrada pode ser determi nada atrav s da express o seguinte Fra Aco fal Acq 400 lt 3 0 fuse she 5 19 onde Aco a rea carregada Aci a rea m xima de distribui o de dimensionamento com uma forma similar rea Aco 5 2 7 Estados Limites de Utiliza o Em 11 7 1 P definido que para elementos de bet o normal armado sem compres s o axial a verifica o aos estados limites de deforma o pode ser dispensada limitando as rela es v o altura til aos valores dados em 7 4 2 Estes valores devem ser reduzidos atrav s de um factor quando aplicados a bet o leve Isto significa que para um bet o leve os valores indicados no ponto 7 4 2 do EC2 devem ser multiplicados por n 912200 5 20 No quadro 5 5
160. o do bet o complementar entre outras Ee A PA E VEL j i ha E S TAREN Figura 5 9 Coloca o das prelajes em obra a Vista superior b Vista inferior 5 29 CAPITULO 6 CONCLUSOES 6 1 CONCLUS ES GERAIS 6 1 1 Agregados de argila expandida Neste trabalho de investiga o foram estudadas duas classes granulom tricas de argi la expandida provenientes da mesma origem no que diz respeito ao seu aspecto exterior forma granulometria baridade massa vol mica absor o resist ncia dos gr os ao esma gamento e propriedades qu micas tendo se conclu do que e Os agregados de argila expandida em estudo apresentam granulometrias aceit veis para serem incorporados em bet o estrutural sendo ambas as classes relati vamente homog neas A classe 2 4 deve ser controlada para n o apresentar gran de quantidade de finos p que prejudica a sua baridade aumentando a Deve se tamb m ter em aten o para varia es na baridade que possam existir de forne cimento para fornecimento de agregados de argila expandida e Existe uma gama ampla de granulometrias no mercado sendo estas escolhidas em fun o do tipo de bet o pretendido Para bet o estrutural apenas as granulo metrias da gama das estudadas s o aconselhadas granulometrias maiores s o in dicadas para bet es com fun es de enchimento isolamento ac stico e t rmico e de resist ncia ao fogo e Observou se que os agregados de argila e
161. o proposto pelo EC2 correspondendo ao in cio do tro o horizontal a tens o fea a ex tens o c gt sendo a extens o ltima y2 O diagrama par bola rect ngulo para bet o leve definido pelas seguintes express es n Oo taf t t Z4 para 0 lt Er lt Ei 5 7 Ic2 Cc O f para E lt Ele lt El 5 8 onde Para LC lt LC55 60 n 2 0 ex 0 2 0 e c o 3 5 m1 Para LC LC55 60 n 1 75 amp 1c2 0 2 2 e Eru o 3 1 m1 Para LC LC60 66 n 1 6 gw 0 2 3 e Erc o 2 9 Para LC LC70 77 n 1 45 eo 0 2 4 e Eru 0 2 7 N1 Para LC LC80 88 n 1 4 eo o 2 5 e Ekru 0 2 6 N1 5 7 Capitulo 5 0 gt E02 Ecu2 Ec Figura 5 1 Diagrama par bola rect ngulo para bet o compress o Na figura 5 2 apresenta se o diagrama bilinear para an lise estrutural para o bet o proposto pelo EC2 correspondendo ao in cio do tro o horizontal a tens o fca e a extens o c3 sendo a extens o ltima cu3 Os valores para as diferentes classes de bet o leve para as extens es Eic3 Eicu3 SAO OS seguintes Para LC lt LC55 60 ex 0 1 75 e Ecu 0 3 5 m1 Para LC LC55 60 eis 0 1 8 e Ecu o 3 1 m Para LC LC60 66 Ewr3 o 1 9 e Exu 0 2 9 N1 Para LC LC70 77 ec o 2 0 e Eu 0 2 7 Para LC LC80 88 Eis o 2 2 e Em o 2 6 o A E cus Ec Figura 5 2
162. olu es alternativas para a realiza o de um edif cio com lajes maci as realizados com bet o de massa vol mica normal ou de bet o leve Enquanto que no 1 caso apenas se teve em aten o um painel de laje do edif cio no caso em estudo teve se em considera o o edif cio na sua globalidade O edif cio em an lise constitu do por cave destinada a garagem R Ch o destinado a quatro estabelecimentos comerciais e cinco andares destinados a habita o sendo os 1 2 e 3 pisos semelhantes e diferentes do 4 e 5 piso que s o id nticos Cada um dos pisos destinados a habita o composto por quatro fogos do tipo 1 T1 1 T2 1 T2 1 e 1 T3 Na figura 5 4 pode se observar a planta correspondente aos 1 2 e 3 pisos do edi f cio coincidentes em an lise podendo se ficar com a no o do edif cio em estudo Figura 5 4 Planta do 1 2 e 3 pisos O peso espec fico do bet o leve considerado no caso em estudo foi de 18 kN m3 5 4 1 Pr dimensionamento O dimensionamento estrutural em geral feito recorrendo a programas de c lculo estrutural que se baseiam na sua grande maioria no comportamento el stico dos materi 5 20 Projecto de estruturas com bet o leve Estudos comparativos ais Para proceder a essa an lise necess rio conhecer antecipadamente as sec es trans versais dos diversos elementos est
163. om agregados ultraleves ou leves ver classifica o quadro 3 4 ou com uma mistura destes com os normais em percentagens pr determinadas com o objectivo de aumentar a resist ncia mec nica e ou diminuir o seu custo A caracter stica essencial dos agregados leves a elevada porosidade que resulta numa baixa massa vol mica Sendo assim s alguns dos agregados leves existentes podem ser utilizados na realiza o de bet o leve pois nem todos permitem alcan ar as resist ncias e as densidades exigidas Os agregados leves incorporados na produ o de bet o leve podem ser classificados segundo a sua natureza em agregados org nicos e agregados inorg nicos Os agregados inorg nicos dividem se em agregados naturais e artificiais podendo ainda os primeiros subdividir se em elaborados e n o elaborados Os agregados artificiais podem ser de ori gem natural ou industriais 28 No organograma seguinte pode se observar a classifica o dos agregados leves em fun o da sua origem 28 Org nicos part culas de madeira casca de arroz esferovite etc Naturais pedra pomes esc rias Origem natural argila expandida xisto Agregados leves expandido vermiculite e perlite Inorg nicos Artificiais Produtos industriais vidro Res duos industriais cinzas volantes esc rias de alto forno Existe uma enorme diversidade de tipos de agregados leves permitindo o fabrico de v rios tipos de bet es leves com dif
164. om lajes fungiformes realizado com bet o de densidade normal ou com bet o leve O edif cio que serviu de base possui cave r s do ch o e 5 andares Trata se de um edif cio corrente destinado a habita o com lajes fungiformes apoi adas numa malha ortogonal de pilares espa ados de 6 x 6 metros Os pilares s o dotados de sec o quadrada Foi admitido que o painel em estudo se integra num piso com um grande n mero de v os nas duas direc es Na figura 5 3 pode se observar a localiza o do painel de laje em estudo bem como o seu pilar e sapata de influ ncia demonstrando se tamb m a sua localiza o em planta no edif cio 6 00 Figura 5 3 Painel em estudo Por simplicidade n o foram consideradas as ac es horizontais de vento e sismo Foi utilizado um programa de c lculo autom tico que aborda as lajes fungiformes aligeiradas com base no M todo dos P rticos Equivalentes sendo os esfor os calculados pelo m todo directo com os coeficientes ACI 5 17 Capitulo 5 Este m todo pressup e algumas condi es que se verificam neste caso existe um m nimo de tr s v os em cada direc o os pain is possuem v os onde 0 5 lt ly Ix lt 2 0 v os adjacentes em cada direc o n o di
165. omo exemplo comparativo 123 podemos observar que para um bet o normal da classe de resist ncia C30 37 com 420 kg de cimento por metro c bico de bet o obtive ram se valores aos 3 meses para a profundidade m dia de penetra o de 7 e 9 mm Os va lores m ximos da profundidade de penetra o obtidos para o bet o referido foram de 12 e 15 mm Logo podemos verificar que os bet es em estudo apresentam valores de profundi dade de carbonata o bastante inferiores aos referidos sendo o tempo de ensaio para o caso em estudo tamb m inferior o que implica que estamos perante bet es com qualidades muito satisfat rias no que respeita caracter stica em estudo 4 3 3 Profundidade de penetra o de gua sob press o O m todo aplicado no ensaio de determina o da profundidade de penetra o de gua sob press o seguiu o disposto na norma NP EN12390 8 135 apenas podendo ser aplicado em bet es cuja permeabilidade n o seja muito elevada isto em bet es em que n o atingido um estado estacion rio pois o fluxo n o atravessa o provete medindo se a profundidade at onde a gua penetra Neste tipo de ensaios necess rio garantir que o es coamento seja uniaxial o que se consegue na pr tica se a profundidade de penetra o da gua for consideravelmente inferior largura do provete 136 Um ensaio deste g nero depende de in meros factores tais como as dimens es e o acondicionamento do provete da press o aplic
166. omposi es Quadro 4 20 Coeficientes de difus o em regime n o estacion rio Composi o D x 1072 m s Comparando os resultados obtidos com valores j existentes para bet es normais pode se afirmar que estamos perante bet es com coeficientes de difus o em regime n o estacion rio bastante baixos 119 130 132 e considerando o quadro 4 21 Nilson et al 133 poder se afirmar que a resist ncia contra a penetra o de cloretos elevada Quadro 4 21 Classifica o da resist ncia contra a penetra o de cloretos Nilson et al 133 Coeficiente de difus o Resist ncia contra x 1072 m s penetra o de cloretos Baixa M dia Elevada Muito Elevada Extremamente Elevada 4 37 Capitulo 4 4 3 2 Resist ncia carbonata o A carbonata o surge devido reac o do di xido de carbono que existe na atmosfe ra com o hidr xido de c lcio existente no interior do bet o Esta reac o d origem ao car bonato de c lcio cujo pH muito inferior ao necess rio para manter a pel cula passivante das armaduras intacta A reac o descrita anteriormente pode ser exposta de forma simpli ficada pela express o seguinte CO Ca 0H gt CaCO H O 4 10 Em condi es normais as armaduras encontram se passivadas cobertas por uma pe l cula de xido de ferro inibidora da corros o Quando o pH inferior a cerca de 9 0 esta pel cula destru da e
167. ontraste com os gr nu los de esc ria de alto forno utilizados no fabrico de cimento de alto forno 32 2 5 2 5 Xisto expandido Os xistos carbon feros resultantes da explora o do carv o das minas s o altamente expansivos 1 Apresentam uma textura porosa semi vitrificada e resist ncia elevada De uma forma geral os xistos expandidos s o um pouco mais pesados e resistentes do que as argilas expandidas 2 21 Capitulo 2 O processo de prepara o e expans o destes agregados semelhante ao da argila ex pandida que se descreve no ponto seguinte A grande diferen a reside na prepara o da mat ria prima que habitualmente por via seca contrariamente argila que por via h mida O xisto seco transformado em p e misturado ou n o com um agente expansor Ap s esta fase preparado como que se de uma argila se tratasse ou seja misturado com gua para formar uma pasta e seguidamente expandido A temperatura de expans o dos xistos mais elevada do que a da argila 3 Os gr os resultantes apresentam forma irregular e textura porosa semi vitrificada possuindo resist ncia elevada A forma dos agregados mais ou menos esf rica dependente do processo de fabri co principalmente se a britagem anterior ou posterior expans o dos gr os O xisto expandido apresenta uma baridade que varia entre 450 a 1050 kg m poden do ser incorporado tanto em bet es pouco resistentes destinad
168. ortugal a utiliza o de bet o com agregados leves em aplica es in situ ainda n o tem a express o desejada s se usando argilas expandidas de nome comercial LECA com uma gama de resist ncias dispon veis limitada Um dos principais factores que contri bui para a reduzida implementa o do bet o leve no nosso pa s a inexist ncia de empre sas de bet o pronto que possuam a capacidade de caracteriza o controlo para os agrega dos leves e todo o conhecimento relacionado com o transporte e coloca o em obra que a experi ncia ditou para os agregados de massa vol mica corrente No entanto uma das mais bonitas e medi ticas obras de engenharia dos nossos dias foi realizada com este tipo de be t o a pala do pavilh o de Portugal na EXPO 98 1 2 OBJECTIVOS O presente estudo tem como objectivo contribuir para o melhor conhecimento dos bet es leves com particular destaque para os bet es que recorrem a agregados de argila expandida Os principais pontos focados na investiga o no presente trabalho s o e Caracteriza o dos agregados e Dosagem de cimento gua e adjuvantes Estudo de composi es e Propriedades do bet o fresco e Propriedades do bet o endurecido caracteriza o das propriedades f sicas me c nicas e relativas durabilidade Pretende se tamb m dar algum destaque especial a algumas propriedades relativas durabilidade dos bet es leves uma vez que existe ainda uma grande fal
169. os frequentemente considerada como um factor que em geral incrementa a permeabilidade do bet o mas felizmente esta rela o n o t o trivial Na rela o porosidade permeabilidade essencial o tipo de conex o entre os poros Um material pode ser poroso sem ser perme vel se os seus poros n o estiverem co nectados 1 Na figura 3 3 est o representadas quatro combina es diferentes da permea bilidade e porosidade Num bet o leve a absor o de gua pela pasta acompanhada pela expuls o do ar dos agregados formando se uma camada de borbulhas que fragiliza a zona de interface pasta agregado Um procedimento usado normalmente para diminuir este efeito nocivo consiste em reamassar o bet o depois de um determinado per odo de espera conseguindo se assim distribuir as bolhas pela pasta O transporte do bet o leve em auto betoneiras pode ter o mesmo efeito ben fico 1 3 9 Capitulo 3 Ni ee at b A a c d Figura 3 3 Porosidade versus permeabilidade a alta porosidade baixa permeabilidade b po roso alta permeabilidade c poroso n o perme vel d baixa porosidade alta permeabilidade adaptado Stutech 47 Importa tamb m referir que em agregados leves a absor o de gua sob press es elevadas muito superior que se regista sob press o normal Por conseguinte para bet es leves a trabalhabilidade requerida para a bombagem
170. os realizada com um bet o leve de resis t ncia compress o de 64 MPa e 1930 kg m de densidade 18 A superestrutura suportada por 10 pilares flutuantes realizados por bet o leve cuja massa vol mica de 1900 kg m e classe de resist ncia LC55 60 A op o do bet o leve em pontes introduz um efeito espiral na redu o de custos j que reduz as for as introdu zidas no sistema e por conseguinte leva a poupan a de material que por sua vez leva a uma maior redu o de for as 2 x de 4 Figura 2 8 Ponte Nordhordland 211 Capitulo 2 Tamb m a ponte Grenland foi realizada com bet o leve sendo o agregado utiliza do argila expandida produzida na Noruega Esta uma ponte atirantada com o tabuleiro misto a o bet o na superestrutura principal O seu comprimento total de 608 m ten do no v o principal um canal de navega o com 350 x 50 m A solu o encontrada para reduzir o peso pr prio do tabuleiro foi a utiliza o de LC55 60 de massa vol mica 1900 kg m 18 2 4 3 Pr fabrica o Este um dos campos de aplica o do bet o leve que tem sofrido maior incremento A redu o do peso pr prio diminui os custos de transporte e montagem bem como das funda es Actualmente os bet es leves com resist ncias compreendidas entre os 35 e os 55 MPa t m sido usados em larga escala na pr fabrica o essencialmente em blocos de al venaria vigas em I rectangulares ou em caix o
171. os a isolamento como em bet es mais pesados e mais resistentes com fins estruturais S o tamb m incorporados em bet es destinados pr fabrica o de blocos pain is etc 2 6 AGREGADO LEVE DE ARGILA EXPANDIDA 2 6 1 Mat ria prima A argila um material proveniente da decomposi o durante milh es de anos das rochas feldsp ticas muito abundantes na crosta terrestre As argilas classificam se em duas categorias argilas prim ria e argilas secund rias ou sedimentares As primeiras s o formadas no mesmo local da rocha m e onde s o pouco atacadas pelos agentes atmosf ricos Possuem part culas mais grossas e colora o mais clara s o pouco pl sticas por m de grande pureza e possuem alto n vel de fus o O caulino uma das argilas deste tipo 33 Argilas secund rias ou sedimentares s o as que foram transportadas para mais longe da rocha m e pela gua pelo vento e nos fen menos de degelo A gua em especial tritu ra a argila em part culas de diferentes dimens es fazendo com que as mais pesadas se de positem primeiro as outras v o se depositando de acordo com o seu peso ao longo do per curso depositando se as mais leves onde a gua j n o tem velocidade As secund rias s o 222 Propriedades e aplica es estruturais dos bet es leves mais finas e pl sticas que as prim rias podendo no entanto conter impurezas ao se mistu rarem com outras mat rias org nicas O mineral
172. os mecanismos preponderantes da entrada de gua e de agentes agressi vos nela dissolvidos no bet o de recobrimento das armaduras Difere da permea o e ab sor o por imers o pois n o causada por gradientes hidr ulicos A determina o da absor o de gua por capilaridade seguiu o preconizado na espe cifica o LNEC E393 138 baseada na recomenda o da RILEM TC 116 PCD 139 Pode se definir absor o de gua por capilaridade como a diferen a entre a massa do provete de bet o endurecido que esteve com uma das faces em contacto com gua durante um determinado tempo e a massa do provete seco dividida pela rea da superf cie em con tacto com a gua Os provetes utilizados para o ensaio foram cubos de 150 x 150 mm idade de 28 di as Importa referir que n o se seguiu o disposto na especifica o no que diz respeito a estas dimens es uma vez que a altura do provete tem a mesma dimens o que a aresta e n o o dobro O ensaio consistiu em colocar os provetes numa estufa ventilada durante 14 dias a uma temperatura de cerca de 40 C para secagem at massa constante Ap s este per odo de tempo os provetes foram retirados da estufa e pesados Em seguida foram colocados numas caixas pl sticas que continham uns suportes pl sticos destinados a manter a face inferior do provete em contacto com a gua 4 44 Ensaios para caracteriza o dos bet es leves em estudo Encheu se cuidadosamente as v
173. pain is e lajes alveoladas bancadas e de graus de est dios etc Em Inglaterra o recurso a vigas pr fabricadas de bet o leve na constru o de est di os tem sido amplamente utilizada Um exemplo do referido anteriormente o est dio de Newcastle figura 2 9 Foram utilizadas vigas pr fabricadas na cobertura com um com primento de 31 5 m Na extremidade livre das vigas numa extens o de 23 5 m foi usado um bet o LC70 77 com uma massa vol mica de 1950 kg m Conseguiu se assim uma redu o de 22 do peso da estrutura e uma economia no custo global 1 Figura 2 9 Est dio de Newcastle 2 12 Propriedades e aplica es estruturais dos bet es leves A cobertura do Est dio de Gelo em Augsburgo foi realizada com vigas pr esfor adas de LC45 50 com 62 m de v o e uma densidade aos 28 dias de 1660 kg m Na mesma cidade numa nave industrial foram utilizadas vigas pr fabricadas de bet o leve com resist ncia compress o de 45 MPa com massa vol mica de 1900 kg m para v os de 35 m 19 Um exemplo muitas vezes citado s o os parques de estacionamento americanos executados com vigas de bet o leve pr fabricadas com v os de 15 a 20 m e massas vol micas secas da ordem dos 1850 kg m 1 Os pain is alveolados de bet o leve j s o usados entre n s para a constru o de di vis rias simples interiores de edif cios de habita o e na execu o do segundo pano interi or de paredes
174. pavilh o de Portugal figura 2 6 tamb m foi realizada em bet o leve Esta foi idealizada pelo arquitecto Siza Vieira concebida estruturalmente pelo engenheiro Segad es Tavares e o bet o leve foi realizado com agregados de argila expandida LECA A estrutura da cobertura consiste numa membrana de forma parab lica com 20 cm de espessura medindo em planta cerca de 65 m por 50 m Esta estrutura encontra se suspensa por cabos de a o ancorados de ambos os lados em lajes de ancoragem A reduzida curvatura provoca grandes esfor os horizontais nos topos Devido decis o de se usar um bet o leve conseguiu se reduzir as cargas permanentes de forma a aliviar a com ponente horizontal das for as nos apoios O bet o utilizado apresentou uma massa vol mica de 1850 kg m e resist ncia carac ter stica de 25 MPa realizando um v o com 65 m de comprimento com 0 20 m de espessu ra O agregado leve utilizado foi uma Leca 2 4 com baridade 0 50 g cm e massa vol mica do gr o 0 90 g cm Com a utiliza o de bet o leve conseguiu se diminuir o peso da pala em aproximadamente 4 3 MN 14 Sires ag Figura 2 6 Pala da cobertura do Pavilh o de Portugal 2 9 Capitulo 2 2 4 2 Pontes As pontes constituem uma das principais reas de aplica o de bet o leve Em pa ses como a Alemanha Holanda e Noruega os bet es leves t m sido intensivamente utilizados para a constru o de pontes de grandes dimens es integral ou parcia
175. poiam estejam inseridas e contabilizadas Nos quadros 5 12 e 5 13 resumem se os resultados obtidos para a globalidade do edi f cio em estudo separando se os materiais em an lise bet o e armadura pelos diferentes elementos estruturais pilares vigas lajes e funda es Foram contabilizadas todas as ar maduras necess rias para a execu o da obra excepto as referidas anteriormente 5 24 Projecto de estruturas com bet o leve Estudos comparativos Quadro 5 12 Quantidades para um edif cio bet o normal m kg 901 66 75 971 Quadro 5 13 Quantidades para um edif cio bet o leve Bet o LC20 25 Armaduras m kg 579 09 43 617 Lajes 0 4 13 96 14 7 114 Vigas 15 31 20 13 63 28 12 946 Pilares 5 75 22 47 114 31 4 337 Sapatas 19 45 10 94 X 852 82 gt 68 014 5 42 10 47 Pela an lise dos quadros anteriores podemos concluir que a utiliza o de bet o leve neste edif cio leva a uma redu o interessante em termos de materiais a utilizar Para o bet o verifica se que utilizando bet o leve obt m se uma redu o de aproximadamente 5 42 enquanto que para o a o esta percentagem de 10 47 do que o que se obteria utilizando um bet o de densidade normal Pode se ainda concluir que se n o tivesse optado por usar a mesma espessura de laje para ambos os tipos de bet o a quantidade de bet o
176. posto pelo equipamento uti lizado no ensaio de arrancamento Numa das extremidades foi deixado um comprimento de 0 5 cm espessura da placa de madeira para facilitar o correcto posicionamento do va r o no provete Figura 4 10 Ensaio de arrancamento a Molde com a manga pl stica a cobrir o var o b Enchimento dos moldes Para cada uma das composi es em estudo foram moldados dois provetes Estes foram desmoldados 24 horas ap s o seu fabrico sendo transportados para a c mara de cura onde permaneceram at idade de ensaio 28 dias Durante o ensaio o provete constitu do por um var o de a o embebido num cubo de bet o fixo a uma base horizontal cabe ote fixo da m quina de ensaios ligando se o var o ao cabe ote m vel da mesma m quina de modo a poderem ser lhe aplicadas for as 4 16 Ensaios para caracteriza o dos bet es leves em estudo de trac o crescentes at que se d o seu arrancamento como se esquematiza na figura 4 11 t For a aplicada Sa lt f a a a4 2 lt 44 4 a Manga de borracha le Cubo de bet o 15cm de aresta a e Var o de a o Figura 4 11 Representa o esquem tica do ensaio No quadro 4 10 apresenta se a descri o do tipo de var es utilizados e o n mero de provetes para cada composi o Quadro 4 10 Tipo de var es de a o utilizados para as diferentes composi es 910 mm rugoso 916 mm ru
177. produto cozido apresenta se sob uma forma r gida e ininterrupta necessitando posteriormente de ser brita do e Vantagens instala es econ micas t cnica v lida para diversos materiais possibilidade de paragens sem inconvenientes e Desvantagens perdas de calor importantes produto acabado obtido por britagem de forma irregular velocidade de avan o do tapete de determina o delicada O arrefecimento da massa viscosa brusco obtendo se a forma o do cl nquer de argila expandida Depois de arrefecido o cl nquer transportado por telas para o local de armazenamento onde se encontram todas as granulometrias Por baixo deste armazenamen to existe uma extensa rede de corredores subterr neos equipados com telas que a transpor tam para a fase de peneira o Nesta fase h um equipamento de peneira o em que se seleccionam as diferentes classes granulom tricas tendo em vista as diferentes aplica es figura 2 18 2 31 Capitulo 2 a b Figura 2 18 Argila expandida LECA a Zona de armazenamento ap s a sa da do forno ro tativo b Ap s peneira o classe granulom trica 0 3 2 32 CAPITULO 3 CARACTERIZACAO DOS AGREGADOS DE ARGILA EXPANDIDA COMPOSICAO E FABRICO DOS BETOES 3 1 INTRODUCAO Com um peso aproximadamente igual a 25 do peso da areia ou da brita a argila expandida dur vel tem boas caracter sticas de isolamento t rmico e ac stico incom bust vel
178. r ao custo dos materiais mas tomando como base o projecto da estrutura com bet o leve No cap tulo 5 deste trabalho ser realizado um estudo detalhado com o objectivo de comparar a econo mia de materiais bet o e a o decorrentes do uso em edif cios de bet o leve ou bet o nor mal O menor peso resulta em economia nas armaduras nas sec es transversais dos ele mentos da superestrutura e nas dimens es das funda es o que favor vel sobretudo em 2 2 Propriedades e aplica es estruturais dos bet es leves estruturas de grandes v os constru es altas e terrenos de funda es de pior qualidade O peso pr prio baixo pode ser vantajoso tamb m no caso de pr moldados porque para uma determinada capacidade de carga dos equipamentos de eleva o podem se manusear uni dades maiores tais como vigas de alma cheia de coberturas e vigas de pontes O isolamento t rmico que o bet o leve proporciona em edifica es conduz a eco nomia na protec o t rmica e na protec o contra o fogo Dado que os agregados leves s o na sua maioria fabricados por cozedura a elevadas temperaturas mais de 1000 C e como possuem uma resist ncia t rmica consider vel ser de esperar um excelente compor tamento ao fogo De facto s o na sua maioria classificados como materiais MO incombus t veis Diversos ensaios e experi ncias executadas em paredes de alvenaria maci as ou n o demonstram bom desempenho dos bet
179. r te tr ym i C 100 3 1 onde Mc r tc ou tr SAO as massas em gramas das part culas esmagadas ou partidas c part culas arredondadas r totalmente esmagadas ou partidas tc e part culas totalmente 3 3 Capitulo 3 arredondadas tr M a massa do provete em gramas Os agregados leves de argila expandida disponibilizados para o presente estudo es t o referenciados por LECA 2 4 e LECA 3 8 estando estas designa es associadas s gra nulometrias dos respectivos agregados No quadro 3 1 apresentam se os resultados obtidos na determina o das percenta gens de superf cies esmagadas e partidas nos gr os Quadro 3 1 Determina o da percentagem de superf cies esmagadas e partidas nos gr os LECA 2 4 LECA 3 8 Da an lise dos resultados apresentados podemos concluir que a LECA 3 8 possui uma percentagem significativamente superior de part culas totalmente arredondadas em rela o LECA 2 4 estando este valor muito pr ximo dos 50 No somat rio das part culas arredondadas com as totalmente arredondadas pode se verificar que ambas apresen tam um valor a rondar os 60 o que permite concluir que estas apresentam uma maior percentagem de part culas com a forma arredondada do que angular Importa tamb m referir que as duas classes de part culas de argila expandida apre sentam exactamente a mesma percentagem de part cul
180. ra pode aparecer numa sec o qualquer dessa zona do prisma Na figura 4 7 est esquematizado o ensaio de flex o de prismas de bet o com duas cargas iguais e sim tricas flex o simples Fi2 Fiz 0 15 i a8 0 45 0 55 Figura 4 7 Esquema do ensaio de flex o de prismas de bet o A tens o de rotura dada pela seguinte express o ra PxL f bxh MPa 4 4 Onde e P valor m ximo da for a F fig 4 7 e L v o 0 45 m e b largura da sec o do prisma 0 15 m e h altura da sec o do prisma 0 15 m 4 13 Capitulo 4 Na figura 4 8 apresenta se uma fotografia obtida durante a realiza o de um dos ensaios onde se pode observar o equipamento utilizado bem como um pormenor da zona de aplica o da carga ao prisma Teve se a preocupa o de voltar a face de enchimento das vigas para o observador embora desde que o bet o n o esteja segregado a posi o desta em rela o sua molda gem n o afecte a tens o de rotura 101 Figura 4 8 Ensaio de resist ncia flex o No quadro 4 9 podem se observar os valores m dios obtidos para a tens o de rotu ra trac o por flex o para as quatro composi es sendo estes resultados resultantes de um m nimo de tr s provetes por composi o Quadro 4 9 Valores da tens o de rotura trac o por flex o simples MPa Tens o Desvio Padr o Da an lise do quadro a
181. ranulom tricas das Lecas 2 4 e 3 8 est o representadas na figura 3 2 Curvas granulom tricas dos agregados utilizados LECA 3 8 LECA 2 4 Percentagem cumulativa que passa Abertura quadrada dos peneiros mm Figura 3 2 Curvas granulom tricas das Lecas 2 4 e 3 8 S rie base mais um 3 2 3 Baridade A baridade dos agregados tamb m denominada como densidade aparente define se como sendo a rela o entre a massa de uma quantidade de agregado e o volume ocupado pelos mesmos incluindo vazios O enchimento do recipiente de medida com os gr os deve 3 6 Caracteriza o dos agregados de argila expandida Composi o e fabrico dos bet es ser executado sem qualquer compacta o A baridade varia para al m do arranjo das part culas no recipiente tamb m com a granulometria forma e superf cie das part culas pois as classes granulom tricas maiores sofreram durante o processo de fabrico maiores expan s es apresentando portanto menores massas vol micas A classifica o mais pr tica do agregado segundo as caracter sticas de densidade atrav s da sua baridade ou massa da unidade de volume do agregado contido num recipien te Se bem que para esta propriedade contribua a extens o do interva
182. ratura sendo a melhor compensa o conseguida entre os 15 C e 40 C No quadro 4 15 apresentam se as caracter sticas t cnicas dos sensores utilizados Quadro 4 15 Caracter sticas t cnicas dos sensores utilizados Sensor el ctrico de deforma o Gama de medi o 0 5 Gama de temperatura 45 C a 55 C Resist ncia el ctrica a 24 C 120 0 0 8 O 4 23 Capitulo 4 Na figura 4 14 a pode se observar uma fotografia dos extens metros utilizados nos ensaios e da fase de betonagem dos moldes observando se na figura 4 14 b a locali za o destes nos provetes a Figura 4 14 Ensaio de retrac o a Extens metro embebido utilizado b Enchimento dos moldes e localiza o do extens metro O equipamento de leitura e armazenamento utilizado el ctrico com capacidade para efectuar aquisi o e armazenamento de medi es de um modo program vel e autom tico Tanto os programas que definem os procedimentos de ensaio como a informa o re colhida pelo equipamento s o armazenados em cart es de mem ria assegurando deste modo que falhas de corrente n o impliquem perdas de dados Os prismas estiveram armazenados numa c mara de flu ncia com temperatura igual a 20 2 C e humidade relativa igual a 55 5 As leituras foram realizadas em intervalos de 15 minutos durante todo o decurso de ensaio iniciando se este ap s terem decorrido 24 horas ap s a desmold
183. regados e pela argamassa Figura 4 2 Forma de rotura de um dos provetes ensaiados 4 4 Ensaios para caracteriza o dos bet es leves em estudo Na figura 4 3 apresenta se a evolu o da resist ncia compress o at aos 90 dias para as composi es em an lise onde n tido o reduzido crescimento da resist ncia ap s a primeira semana 60 q 50 o E sn E Compost 30 A l Composi o 2 8 Composi o 3 amp Composi o 4 o 20 c Oo v 10 ira 0 0 15 30 45 60 75 90 Idade de ensaio dias Figura 4 3 Evolu o da resist ncia compress o com o tempo Na figura 4 4 apresentam se os coeficientes de endurecimento rela o entre as ten s es de rotura aos j dias e aos 28 dias de idade das composi es em estudo e os coeficien tes considerados no Regulamento de Estruturas de Bet o Armado e Pr esfor ado 85 e no EC2 4 para bet es normais com o mesmo tipo de cimento Pode se observar uma enorme semelhan a entre todas as composi es em estudo e refor ar a ideia de que os bet es le ves at aos 28 dias t m um coeficiente de endurecimento superior aos bet es normais apresentando estes ltimos a partir desta idade um crescimento mais significativo 1 4 E 1 2 E 21 REBAP 3 E Ci E 08 a C2 3 0 6 lt C3 2 C4 0 4 e Eco e 8 02
184. rentes fazendo se posteriormente refer ncia s suas princi pais aplica es estruturais na actualidade com particular refer ncia para os edif cios de grande altura pontes pr fabrica o e plataformas offshore Efectua se tamb m uma breve descri o dos diversos tipos de agregados leves empregues no fabrico de bet o leve bem como uma sucinta descri o das suas caracter sticas Por ltimo efectuada uma descri o pormenorizada dos agregados leves de argila expandida com nfase especial para o seu processo de fabrico No Cap tulo 3 efectua se uma caracteriza o pormenorizada dos agregados de argi la expandida com particular incid ncia nas seguintes propriedades forma e aspecto exteri or dos gr os caracter sticas granulom tricas baridade massa vol mica absor o resis t ncia dos gr os ao esmagamento e propriedades qu micas Em seguida realiza se uma descri o do agregado fino adjuvante e ligante utilizados na produ o das diferentes com posi es de bet o leve a estudar Posteriormente s o descritas algumas no es base a ter em conta no estudo de composi es de bet es leves referenciando se tamb m v rios m todos para o estudo de composi es apresentado o m todo adoptado para o estudo das composi es utilizadas e exp6em se os par metros utilizados e as composi es adoptadas Faz se ainda uma descri o do equipamento utilizado nas amassaduras e do procedimento a respeitar desc
185. ress o sem recorrer a matrizes ciment cias de elevada resist ncia No bet o leve uma curva granulom trica com agregados mais finos conduz na mai or parte das vezes a um aumento da massa vol mica e da resist ncia frequente substituir a frac o de agregados leves finos por areia natural Esta sen do mais densa aumenta a massa vol mica da mistura Por outro lado a utiliza o da areia natural aumenta a trabalhabilidade da mistura o que permite uma diminui o da gua de amassadura obtendo se assim um aumento da resist ncia do bet o 14 O bet o leve apresenta uma elasticidade similar entre as duas fases nos agregados e na pasta que conjugada com uma melhor ader ncia entre a pasta de cimento e os agrega dos conduz a um comportamento mais homog neo do conjunto Por consequ ncia os be t es leves n o rompem por desloca o das duas fases mas sim quando ocorre a rotura dos agregados Deste modo a linha de fractura atravessa os agregados ao contr rio do que acontece nos bet es de massa vol mica normal onde a linha de fractura contorna os agre gados 26 29 4 2 Ensaios para caracteriza o dos bet es leves em estudo Para cada uma das composi es estudadas no Cap tulo 3 referenciadas de 1 a 4 fo ram moldados cubos de 150 x 150 x 150 mm e cilindros de 150 x 300 mm Os provetes como j foi referido no Cap tulo 3 foram retirados dos moldes ap s 24 horas e curados na c mara h mida
186. revendo se os ensaios de consist ncia efectuados s v rias composi es realizadas Para finalizar descrevem se as diferentes formas e dimens es dos provetes a utilizar para os diversos ensaios apresentando se tamb m uma descri o do tempo de vi bra o a adoptar em fun o da forma do molde 1 3 Capitulo 1 No Cap tulo 4 s o apresentados as diversas metodologias e resultados obtidos nos ensaios realizados para as diferentes composi es em estudo Este cap tulo dividido em duas partes a primeira diz respeito s caracter sticas f sicas e mec nicas em estudo e a se gunda s caracter sticas relativas durabilidade Na primeira parte as caracter sticas em estudo s o a resist ncia compress o a massa vol mica o m dulo de elasticidade a re sist ncia trac o por flex o o ensaio de arrancamento de var es de a o a retrac o e a flu ncia Na segunda parte as caracter sticas relativas durabilidade dos bet es em estudo s o a difusibilidade de cloretos a resist ncia carbonata o a profundidade de penetra o de gua sob press o a absor o capilar e por imers o No Cap tulo 5 come a por se apresentar as principais altera es nas disposi es regulamentares de seguran a aplic veis aos bet es leves previstas no EC2 comparativa mente com bet es normais Em seguida s o efectuados dois estudos comparativos de quantidades com o objectivo de se avaliar o benef cio da
187. ruturais nomeadamente das lajes pilares e vigas 145 5 4 1 1 Lajes Admitiu se para o edif cio constitu do por bet o normal lajes maci as de espessura igual a 25 cm para os diversos pisos excepto para a cobertura da caixa de elevador e sa da de emerg ncia em que se utilizou uma laje maci a com 15 cm de espessura Para as lajes de escadas adoptou se a espessura de 20 cm para os patamares e de 15 cm para os lan os de escadas Para o dimensionamento das varandas optou se por lajes maci as com 15 cm de espessura Importa referir que para todas as lajes do edif cio se optou por utilizar a mesma es pessura de laje quer fosse para utilizar bet o de densidade normal quer para bet o leve Os valores das ac es a ter em considera o nas lajes do edif cio em estudo foram as seguintes e peso pr prio da laje e revestimentos 1 0 kN m e peso das paredes divis rias 1 5 KN m e sobrecarga Habita es 2 0 kN m Estabelecimentos comerciais 4 0 kN m Acessos Interiores 3 0 kN m Acessos exteriores p blicos 5 0 kN m 5 4 1 2 Vigas No caso de estruturas de edif cios as sec es das vigas s o geralmente condiciona das pelos momentos negativos e esfor os transversos na zona dos apoios onde a sua sec o efectiva rectangular A sec o transversal adoptada para as vigas a utilizar no edif cio em estudo foi a rec tangular sendo esta designada conforme a sua liga o com a laje do
188. s Figura 2 11 Plataforma Hibernia 2 4 5 Outras aplica es Outros campos de aplica o dos bet es leves s o obras de reabilita o pavimentos contentores de flu dos barragens piscinas dep sitos entre outras Os bet es leves s o muito usados na reabilita o de edif cios antigos pontes e mo numentos Sendo usados essencialmente como enchimento de camadas de compress o de lajes colaborando tamb m na melhoria dos isolamentos ac sticos e t rmicos e resist ncia ao fogo 26 Um exemplo de aplica o que se pode citar o alargamento da Ponte 25 de Abril onde foi usado um bet o realizado com argila expandida Arlita com uma resist ncia aos 28 dias superior a 50 MPa para uma massa vol mica de 1850 kg m 27 O uso de bet es leves em cal adas muito frequente nos EUA n o s pela sua ligei reza como pelas suas qualidades drenantes ac sticas e de ader ncia A utiliza o de agre gados leves em misturas betuminosas para camada de desgaste reduz consideravelmente o tempo de travagem pela sua rugosidade e baixa o n vel de ru do em 3 5 dB 26 Como os bet es leves apresentam uma adequada impermeabilidade passagem de subst ncias qu micas sol veis em gua uma reduzida fissura o e t m uma adequada elas ticidade podem ser utilizados em estruturas de conten o de flu dos 2 15 Capitulo 2 2 5 TIPOS DE AGREGADOS LEVES Os bet es leves podem ser confeccionados s c
189. s The different areas in which lightweight concrete can be applied as well as its historical evolu tion are mentioned The expanded clay aggregates in study are described in detail particularly in what concerns the following properties outside shape and aspect of the grains particle size dis tribution loose bulk density particle density capillary absorption crushing strength and chemical properties A description of several well known methods to study compositions for lightweight concrete is made The adopted method and the target compositions in this study are de scribed as well In the main application of the present dissertation it is firstly made a detailed analy sis of the physical and mechanical properties of the different compositions in study sec ondly characteristics related to durability are referred The properties to be evaluated in the first part are as follows compressive strength density modulus of elasticity flexural strength adherence to steel concrete shrinkage and creep In the second part the characteristics related to the durability of the studied concretes are indicated namely chloride diffusibility carbonation resistance depth of penetration of water under pressure capillary absorption and absorption by immersion In this work are also presented systematically the main regulations to consider when dimensioning lightweight concrete structures comparatively with normal concrete accord i
190. s e processo pro dutivo os principais compostos no estado anidro o processo de hidrata o os principais compostos no estado hidratado assim como os diferentes tipos e classes de cimento e suas caracter sticas 14 s o importantes para uma correcta escolha do ligante a utilizar Ap s uma cuidada leitura das fichas t cnicas dos v rios cimentos dispon veis no mercado escolheu se como ligante um cimento Portland do tipo CEM 142 5 R de acordo com as defini es indicadas no documento normativo NP EN 197 1 53 O cimento foi fornecido a granel em duas remessas e a sua massa vol mica de 3150 kg m Os bet es produzidos com este cimento t m como propriedades especiais o desen volvimento r pido das resist ncias mec nicas e elevadas resist ncias a todas as idades 3 18 Caracteriza o dos agregados de argila expandida Composi o e fabrico dos bet es No quadro 3 15 s o apresentadas as caracter sticas deste tipo de cimento de acordo com documento fornecido pelo fabricante Quadro 3 15 Caracter sticas do cimento Portland tipo CEM I 42 5R adaptado de 54 CARACTER STICAS Perda ao Fogo NORMA APLIC VEL NP EN 196 2 55 lt 5 0 Qu micas Residuo Insoluvel NP EN 196 2 55 lt 5 0 Teor de Sulfatos SO3 NP EN 196 2 55 lt 4 0 Teor de Cloretos F sicas In cio de Presa NP EN 196 2 55 NP EN 196 3 56 lt 0 10 Expansibilidade Mec
191. s expandidas Arlite e Leca respectivamente mas a gama de resist ncia mais limitada Na Holanda hoje em dia mais usual a utiliza o de agregados leves feitos a partir de cinzas volantes Lytag e Aardelite sendo a situa o do Reino Unido semelhante Nos Estados Unidos usam se bastantes tipos de xistos expandi dos Stalite etc 1 Os agregados leves para bet o estrutural fabricados a partir de materiais naturais s o argilas xistos e esc rias expandidas Existem alguns outros agregados leves produzidos a partir de materiais naturais que produzem bet es leves como a vermiculite e a perlite esta ltima s vezes usada em bet es de resist ncia m dia Para a fabrica o de bet es leves podem ainda ser usados subprodutos industriais sendo de destacar as cinzas volantes e esc rias de alto forno Em seguida v o ser abordados os principais agregados leves dando se particular desenvolvimento aos agregados leves de argila expandida 2 5 2 1 Vermiculite A vermiculite expandida um agregado leve obtido por cozedura entre 900 e 1100 C do mineral vermiculite rico em mica ferro e magn sio A essas temperaturas a vermiculite expandida um mineral laminar que expande at mesmo 30 vezes o seu vo lume inicial por exfolia o das delgadas l minas que a constituem Como resultado a bari dade da vermiculite exfoliada de apenas 60 a 130 kg m e o bet o produzido com esse material tem resist ncia muito
192. s leves e de bet es nor mais pode dar origem a confus o Como o m dulo de elasticidade dos bet es leves costu ma ser mais baixo que o dos bet es normais a deforma o instant nea destes mais ele vada e portanto para um mesmo valor da deforma o de flu ncia o coeficiente de flu n cia ser mais baixo 36 Os agregados correntemente utilizados em bet es leves semelhan a dos agregados usados em bet o normal n o sofrem deforma es por flu ncia Estes constituintes ofere cem assim oposi o s deforma es de flu ncia da pasta de cimento Esta constata o permite concluir que caso um bet o leve e um bet o normal possu ssem iguais quantidades de pasta de cimento e iguais resist ncias dessas pastas o bet o leve apresentaria maiores deforma es por flu ncia devido menor rigidez dos seus agregados 14 Uma tend ncia oposta de comportamento por m mais importante do que a anterior o facto de em geral nos bet es leves a baixa rela o gua efectiva cimento levar a uma menor porosidade do gel e com isto provocar menores deforma es por flu ncia em rela o aos bet es normais com a designa o de gua efectiva pretende se definir a parte da gua de amassadura que n o fica retida nos poros do agregado 14 Para a realiza o do ensaio de avalia o da flu ncia seguiu se o preconizado na es pecifica o LNEC E399 121 na parte aplic vel Foram moldados dois prismas
193. s prelajes 146 As prelajes foram aplicadas na Ponte da Portela IC3 N da Boavista EN17 apresentando uma espessura de 7 5 cm pr esfor adas com dois alinhamentos de apoio A rea total que estas cobriram foi de 461 30 m As prelajes foram fabricadas por um sistema mecanizado sendo a sua moldagem fei ta sobre mesa met lica constituindo molde e cujo contorno formando parede vertical defi niu a espessura da prelaje Na mesa foram moldadas conjuntamente v rias prelajes cujos comprimentos foram definidos por separadores met licos assentes na superf cie desta Ap s a coloca o das ar maduras e aplicado o pr esfor o seguiu se a coloca o espalhamento e compacta o do bet o por r guas vibradoras com posterior tratamento da superf cie superior a fim de a tor nar rugosa figura 5 5 A fim de evitar a ader ncia da base das prelajes superf cie da mesa esta foi previ amente humedecida com um descofrante apropriado 5 26 Projecto de estruturas com bet o leve Estudos comparativos Figura 5 5 Coloca o e espalhamento do bet o Ap s a betonagem as prelajes foram cobertas com uma lona e submetidas a trata mento por vapor durante 48 horas tempo necess rio para que a resist ncia pretendida seja atingida seguindo se a transfer ncia do pr esfor o para as prelajes por meio de sistema hidr ulico utilizando se para o efeito o mesmo equipamento da aplica o do pr esfor o
194. seedaranseien R 1 RESUMO O presente trabalho aborda o estudo da composi o de bet es leves com agregados de argila expandida e da avalia o das suas potencialidades e desempenho S o estudadas composi es para bet es de classes de resist ncia que podem ser utilizadas em estruturas correntes Ap s uma descri o das diversas vantagens e desvantagens do uso do bet o leve com especial nfase para o bet o leve com agregados de argila expandida s o menciona dos os diferentes campos de aplica o do bet o leve e a sua evolu o hist rica E efectuada uma descri o pormenorizada dos agregados de argila expandida em es tudo com particular incid ncia nas seguintes propriedades forma e aspecto exterior dos gr os caracter sticas granulom tricas baridade massa vol mica absor o resist ncia dos gr os ao esmagamento e propriedades qu micas E realizada uma descri o dos v rios m todos conhecidos para o estudo de composi es para bet es leves descrevendo se o m todo adoptado e as composi es alvo do pre sente estudo Na principal aplica o da presente disserta o efectuada numa primeira parte a an lise detalhada das propriedades f sicas e mec nicas para as diferentes composi es em estudo numa segunda parte s o descritas as caracter sticas relativas durabilidade S o assim avaliadas a resist ncia compress o a massa vol mica o m dulo de elasticidade a resist ncia
195. seguinte modo apa rente embebida ou invertida As sec es das vigas adoptadas foram condicionadas princi palmente por raz es arquitect nicas e estruturais 5 21 Capitulo 5 As vigas no interior do edif cio e nas fachadas cegas s o condicionadas por raz es estruturais embora a largura possa ser muitas vezes condicionada pela arquitectura largu ra igual espessura da parede 145 Teve se em considera o que a largura das vigas deve ser sempre superior ou igual a 20 cm Nas vigas de fachada adoptou se a sec o de 30 cm de largura e 50 cm de altura para bet o normal enquanto que para bet o leve adoptou se a sec o rectangular de 30 x 40 cm Nas vigas situadas nas paredes confinantes com edif cios vizinhos adoptou se a sec o de 20 cm de largura por 50 cm de altura para bet o normal enquanto que para bet o leve reduziu se a altura da sec o em 10 cm A altura da sec o para as vigas altas interiores foi obtida em fun o do momento solicitante tomando se para o valor do momento reduzido u o valor de 0 20 e Msd bd fa 0 20 5 21 O momento flector foi obtido a partir da ac o actuante majorada ac o transmitida pela laje peso pr prio peso das paredes directamente aplicadas e do pr prio v o fa zendo 2 Msd 2 5 22 O peso pr prio da viga foi estimado atrav s da seguinte rela o h 1 10 para vigas interiores que suportam lajes dos dois lados co
196. siste na coloca o dos provetes no excicador sob uma press o de 600 mmHg em que o excicador selado e colocado em v cuo Passadas 3 ho ras Os provetes s o cobertos por gua destilada Ao fim de 1 hora ap s o emprego da gua destilada desliga se o equipamento e mant m se os provetes na gua destilada durante mais 18 horas garantindo assim uma satura o total dos provetes a ensaiar Os provetes s o ent o introduzidos entre duas c lulas acr licas devidamente vedadas com o aux lio de anilhas de borracha Uma das c lulas ligada ao p lo negativo da fonte de alimenta o e cheia com a solu o do c todo em contacto com uma das faces de cada provete A outra c lula que ligada ao p lo positivo cheia com a solu o do nodo e fica em contacto com a outra face de cada provete Aplica se depois uma corrente cont nua com uma diferen a de potencial de 60 volts durante 6 horas Na figura 4 20 podem se observar alguns dos provetes ensaiados quer dentro do sis tema de satura o por v cuo quer dentro das c lulas acr licas no decurso da aplica o da diferen a de potencial Este m todo apresenta como principal vantagem a sua simplicidade e facilidade de aplica o sendo ainda um ensaio r pido Existem contudo algumas reservas quanto aos resultados obtidos com esta t cnica 126 127 128 129 nomeadamente no que se refere influ ncia das caracter sticas f sicas dos componentes do bet o para
197. sos pr prios superem as sobrecargas em obras de re abilita o ou nas situa es em que por crit rios de projecto seja conveniente usar um be t o com uma densidade inferior habitual A redu o que nalguns casos chega a atingir 40 do peso de um bet o convencional pode conduzir a uma economia global consider vel 1 Neste cap tulo come a se por apresentar um breve resumo das vantagens e inconve nientes do uso de bet o leve podendo verificar se que este tipo de bet o tem desempenha do um papel crucial na constru o de grandes e arrojadas estruturas Em seguida faz se um pequeno historial da sua utiliza o identificando se as suas principais aplica es estrutu rais na actualidade edif cios pontes pr fabrica o e plataformas offshore 2 1 Capitulo 2 Posteriormente faz se refer ncia aos v rios agregados naturais e produzidos artifi cialmente que se utilizam no fabrico de bet es leves descrevendo se resumidamente as suas propriedades Para finalizar descreve se pormenorizadamente os v rios processos de fabrico e transforma o de agregados leves expandidos com nfase especial para o processo utiliza do para as argilas expandidas produzidas em Portugal 2 2 VANTAGENS E DESVANTAGENS DAS ESTRUTURAS DE BET O LEVE As vantagens dos materiais de baixa densidade s o muito numerosas por exemplo redu o do peso global maior rapidez de constru o poss vel menor custo e facilida
198. ste para al m de contemplar as lajes contempla ainda pilares e sapatas 5 1 Capitulo 5 Um segundo estudo comparativo diz respeito a um edificio regular constituido por lajes maci as fazendo se variar apenas o tipo de bet o a utilizar bet o normal ou bet o leve O edif cio em an lise composto por Cave R Ch o e 5 andares tendo as dimens es em planta aproximadamente 25 x 15 m Por ltimo apresenta se uma breve descri o da aplica o de uma das composi es em estudo neste trabalho em prelajes que por sua vez foram inseridas numa ponte que se encontra em constru o na zona de Coimbra 5 2 DISPOSI ES REGULAMENTARES APLIC VEIS 5 2 1 Introdu o Muitos pa ses contam desde h v rios anos com legisla o espec fica sobre bet es leves As discrep ncias existentes entre alguns crit rios e conceitos destas normas motiva ram o grupo de trabalho 8 1 da fib a editar uma publica o 144 em que se resumem as principais diferen as A EN 1992 1 1 4 designada Euroc digo 2 e a que nos referimos abreviadamente por EC2 o c digo europeu de dimensionamento de estruturas de bet o armado o qual pode legalmente substituir os correspondentes c digos nacionais dos pa ses da Uni o Eu ropeia ou seja no caso de Portugal o REBAP Regulamento de Estruturas de Bet o Ar mado e Pr esfor ado 85 A sec o 11 do EC2 4 providencia requisitos adicionais para bet es com agregados
199. t nua de bet o leve em centrais de bet o pronto e Cria o de um manual do bet o leve que possa ser fornecido aos projectistas com o objectivo de divulga o deste tipo de bet o e que possa servir de base para o dimensionamento estrutural no que diz respeito essencialmente verifica o aos estados limite ltimos estados limites de utiliza o e pormenoriza o estru tural e Investigar e implementar novos m todos de produ o de agregados leves de argi la expandida com o intuito de melhorar a viabilidade econ mica da sua utiliza ao e Investigar novos m todos e solu es para a altera o de agregados leves com vista a melhorar as caracter sticas de absor o e resist ncia dos gr os ao esma gamento e Estudar o comportamento pormenorizadamente no que diz respeito ao seu com portamento resist ncia ao fogo e Estudar detalhadamente problemas de desgaste e fractura dos gr os que possam ocorrer nomeadamente na mistura de bet o e transporte de agregados e Verificar a compatibilidade dos bet es leves com outros tipos de materiais com o intuito da sua utiliza o em ac es de repara o e restauro 6 4 Conclus es 6 5 Investigar a influ ncia da segrega o do bet o nas caracter sticas do bet o leve na mesma mistura Estudar detalhadamente metodologias para prevenir reac es expansivas internas dos bet es leves tendo como base a especifica o LNEC E 46
200. ta de informa o nesse campo espec fico As propriedades em estudo relativas durabilidade s o difusibili dade de cloretos M todo ASTM 1202 e M todo CTH resist ncia carbonata o pro fundidade de penetra o de gua sob press o absor o capilar e absor o por imers o No presente estudo pretende se ainda comparar quantidades de bet o e a o necess rias para a realiza o de edif cios correntes com o intuito de verificar as vantagens da uti liza o de bet o leve em substitui o parcial ou total do bet o normal 1 2 Introdu o efectuado o estudo pormenorizado de quatro composi es de bet es leves com agregados de argila expandida de forma a que estas possam ser utilizadas em estruturas correntes de uma forma eficaz e sistem tica 1 3 CONTE DO DA DISSERTA O A estrutura da presente disserta o surge assim como uma consequ ncia dos objecti vos enunciados tendo o respectivo texto sido organizado em seis cap tulos Nos par grafos que se seguem efectuada uma descri o sum ria de cada um desses cap tulos No Cap tulo 1 faz se o enquadramento do tema da tese s o apresentados os objecti vos bem como caracterizados os diferentes cap tulos que a constituem No Cap tulo 2 come a se por enunciar as vantagens e desvantagens do uso de bet o leve nas mais diversas estruturas Em seguida faz se o historial do uso de bet o leve desde a antiguidade at aos dias cor
201. te bem os agregados de argila expandida no que se refere absor o e no momento de calcular a gua a introduzir na amassadura deve se acrescentar a parcela desta que vai ser absorvida pelos gr os Amiri 67 num estudo sobre a elabora o de blocos de bet es de agregados leves defende que a resist ncia compress o do bet o n o deve ser fun o da rela o A C mas sim da quantidade de cimento utilizada para adquirir determinada consist ncia uma vez que dif cil de determinar que parte da quantidade total de gua ser absorvida pelo agre gado e que parte ficar livre para reagir com o cimento Tendo em conta o dossier t cnico da Arlita 16 podem se utilizar nos bet es leves os m todos tradicionalmente usados nos bet es de massa vol mica normal devendo ape nas ter se em aten o que a massa vol mica mais uma vari vel independente da compo si o e que as rela es gua cimento aconselhadas s o de 0 6 a 0 8 Um outro procedimento para o c lculo de composi es proposto por Louren o 14 que teve como base a ideia e o plano de dois investigadores chilenos Carlos Videla e Maur cio Lopez 68 em que elaborou uma folha de c lculo para a obten o das composi es pretendidas Este m todo baseia se essencialmente no estudo de um bet o de massa vol mica corrente determinando a sua resist ncia aos 7 dias Estuda se outro bet o com as mesmas caracter sticas do anterior substituindo uma
202. tweight aggregate concrete Sande fjord Noruega Zhang M H e Gjorv O E 1991 Mechanical properties of high strenght lightweight concrete ACI Materials Journal Vol 88 N 3 Rep blica Portuguesa 1983 Regulamento de estruturas de bet o armado e pr esfor ado FBE 2000 Ceramics concrete practice BEN 1171 Architectural technologies 1 University of New South Wanes Sidney p gina Web NP EN 12390 7 2003 NP EN 12390 3 Ensaios do bet o endurecido Parte 3 Massa vol mica do bet o endurecido Instituto Portugu s da Qualidade Lisboa Hester W T 1989 High strength concretes the two edged sword NRMCA publica tion N 176 National Ready Mixed Concrete Association Maryland USA Cook J E 1989 10 000 psi concrete Concrete international ACI Vol 11 N 10 Neville A M e Brooks J J 1987 Concrete technology Longman Essex Aitcin P C e Albinger J 1989 Les B tons Hautes Performances Exp riences Nord Am ricaine et Fran aise Annales de VITBTP n 473 Carrasquillo R L Nilson A H e Slate F O 1981 Properties of high strength con crete subject to short term loading ACI Journal vol 78 N 3 Kaufman M K e Ramirez J A 1989 Use of high strength concrete for prestressed beams in the state of Indiana PCI Journal Mindess S 1983 Mechanical performance of
203. uadro 3 16 Composi es estudadas kg m LECA 2 4 LECA 3 8 AREIA CIMENTO V3000 GUA 7 7 COMPOSI O 1 COMPOSI O 2 COMPOSI O 3 COMPOSI O 4 3 25 Capitulo 3 3 5 AMASSADURA 3 5 1 Equipamento As amassaduras foram realizadas numa betoneira misturadora com capacidade m xima para 40 litros figura 3 8 A betoneira utilizada de eixo vertical constitu da por um tambor rotativo possuindo um conjunto de p s rotativas que promovem a amassadura Durante todas as amassaduras procurou se ter o maior cuidado para que o movimento ro tativo das p s n o esmagasse uma quantidade significativa de part culas Todas as amassaduras realizadas para as composi es definitivas foram de 40 litros sendo as amassaduras experimentais de 20 litros Figura 3 8 Betoneira utilizada nas amassaduras A vibra o foi realizada com a ajuda de um vibrador de agulha com uma frequ ncia de vibra o de 3000 ciclos por minuto e com um di metro da agulha de 2 5 cm A realiza o da compacta o para os v rios moldes foi controlada minuciosamente devido ao ele vado risco de segrega o tendo se verificado resultados satisfat rios no que diz respeito a esta preocupa o Na figura 3 9 pode se observar o equipamento de vibra o utilizado 3 26 Caracteriza o dos agregados de argila expandida Composi o e fabrico dos bet es Figura 3 9 Equipamento
204. utiliza o de bet o leve em edif cios em substitui o do bet o normal O primeiro estudo diz respeito a um painel de um edif cio com lajes fungiformes contemplando as lajes pilar e sapata No segundo caso estuda se um edif cio regular composto por lajes maci as apresentando as suas dimens es em planta aproximadamente 25 x 15 m2 Este constitu do por cave r ch o e cinco anda res Para finalizar faz se refer ncia a uma aplica o estrutural de uma das composi es estudadas em pr lajes numa ponte que se encontra em constru o na zona de Coimbra Por ltimo no Cap tulo 6 s o apresentadas as conclus es gerais do trabalho desen volvido bem como as perspectivas relativas ao seu desenvolvimento futuro 1 4 CAPITULO 2 PROPRIEDADES E APLICACOES ESTRUTURAIS DOS BETOES LEVES 2 1 INTRODU O Os agregados leves e os bet es leves s o materiais que t m j uma longa hist ria Conhecem se in meros exemplos da sua aplica o estrutural em importantes edif cios desde o imp rio romano at actualidade Tanto o Coliseu como o Pante o de Roma fo ram parcialmente constru dos com materiais que podem ser designados por bet es leves agregados de lava fragmentos de tijolo e pedra pomes O bet o leve pode ser utilizado para fabricar qualquer elemento de bet o armado ou pr esfor ado quer seja constru do in situ ou pr fabricado O seu uso est especialmente recomendado nos casos em que os pe
205. valor m dio das cargas permanentes e da sobrecarga a actuar por m de laje 10 optou se por baixar este valor para 8 tendo em conta o menor valor da massa vol mica do bet o O c lculo foi efectuado recorrendo a uma tabela de c lculo em Excel onde para cada piso e para cada pilar foi executado o seu pr dimensionamento obtendo a rea m nima de bet o Para todos os pilares em estudo adoptou se sec o quadrada dada pelo valor exacto obtido no pr dimensionamento excepto para reas de bet o calculadas inferiores ao valor de 900 cm em que se optou por adoptar a sec o de 30 x 30 cm excepto para pilares da cobertura do acesso ao exterior em que se adoptou a sec o m nima regulamentar o regu lamento define uma dimens o m nima da sec o transversal de 20 cm o que equivale a um pilar de dimens es m nimas de 20 cm x 20 cm ou seja uma rea de 400 cm 5 4 2 Resultados obtidos O dimensionamento estrutural foi realizado com o recurso ao programa de c lculo estrutural Cypecad Este programa de simples funcionamento fornecendo nos ap s o c lculo um mapa completo de medi es para os v rios elementos estruturais Nos valores referentes s sapatas n o se contabilizou o valor do volume de bet o de limpeza Tamb m nos valores obtidos n o est o contabilizados os valores de bet o e armadu ras referentes s varandas e escadas do edif cio embora as cargas que estas produzem nas vigas onde a
206. xpandida apresentam uma enorme ca pacidade de absor o especialmente nos primeiros instantes de imers o Nos primeiros dois minutos os agregados da classe de menor dimens o absorvem 6 1 Capitulo 6 cerca de 47 da gua absorvida nas primeiras 24 horas e os de maior dimens o 40 Verificou se ainda que os agregados de maior granulometria apresentam um maior poder de absor o sendo que o seu valor ronda os 19 do seu peso seco ap s 24 horas de imers o apresentando os agregados de menor granulome tria um valor rondando os 13 e A satura o total dos agregados leves praticamente imposs vel de conseguir mesmo ao fim de muitos dias de imers o Tal deve se a que uma percentagem apreci vel dos poros interiores n o t m nenhuma liga o com os poros exterio res e Os valores obtidos para a resist ncia dos gr os ao esmagamento n o foram muito elevados observando se que os agregados leves de menor dimens o t m uma capacidade resistente significativamente superior 75 superior aos de maior dimens o e Os agregados leves de argila expandida apresentam propriedades qu micas satis fat rias para serem incorporados na produ o de bet o sem prejudicar a sua du rabilidade bem como a sua composi o qu mica est dentro dos valores limites ideais 6 1 2 Bet es leves com agregados de argila expandida A realiza o dos bet es leves foi conseguida pela substitui o dos agregados grossos

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