Avaliação experimental de sistemas de ancoragem para CFRP

Experimental evaluation of CFRP anchorage systems
Natasha Cristina da Silva Costa
Graduanda em Engenharia Civil, Universidade Federal do Pará

Resumo
Este trabalho objetiva avaliar o desempenho experimental de sistemas de ancoragem para reforço estrutural com fibra de carbono. Foram ensaiados 13 corpos-de-prova prismáticos de concreto com diferentes tipos de dispositivos de ancoragem, além
de ancoragens retas. Os prismas foram ensaiados utilizando-se uma gaiola de reação que impede rotações, garantindo que os esforços atuantes nos corpos-de-prova  fossem predominantemente de tração. São apresentadas as forças e modos de ruína, além dos padrões de fissuração observados.
Os resultados experimentais mostraram que os prismas com ancoragem adicional apresentaram resistências últimas superiores aos dos prismas com ancoragem reta, sendo que para estes verificou-se que à medida que os comprimentos de ancoragem reta eram aumentados, os valores de tensão
tenderam a se igualar em aproximadamente 1,0 MPa. Os sistemas adicionais para melhorar o desempenho das ancoragens retas aumentaram a eficiência dos reforços em até 88 %.

1. Introdução
Com a ampla aplicação do CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymers) no reforço de estruturas de concreto armado torna-se necessário o aprimoramento das ancoragens destes sistemas a fim de aperfeiçoar a utilização do material compósito, solicitando-o ao máximo. A necessidade de reforço ou recuperação
estrutural geralmente ocorre quando a estrutura, ou parte dela, apresenta desgaste natural, falhas de projeto ou de execução e excesso de carregamento, dentre outros fatores. Este sistema de reforço ébasicamente composto por três componentes: o primer epóxico, o epóxi estruturante e a manta de fibra de carbono. O primer tem como função estabelecer a ponte de ligação entre a superfície do substrato e o reforço estrutural. Já o epóxi estruturante viabiliza a transmissão de esforços entre as fibras de carbono, além de proteger as mesmas de agressões do meio. As fibras de carbono são responsáveis pela resistência e rigidez do material compósito, sendo que a capacidade resistente se dá pela ligação carbono-carbono e é máxima na direção da orientação das fibras. Características deste tipo de reforço como o baixo peso e a alta resistência e rigidez, agregam diversas vantagens a este sistema em relação às chapas e barras metálicas. Beber (in Machado, 2004) apresenta que para um mesmo incremento de resistência, 2,0 kg deste material compósito poderiam substituir 47 kg de aço Uma vez que são encontrados na literatura trabalhos onde a capacidade resistente de reforços estruturais com CFRP foram comprometidas por falhas na ancoragem, se faz necessário estudar que mecanismos de ancoragem proporcionariam melhores desempenhos aos reforços. De acordo com Chahrour e Soudki (2005), em elementos estruturais de concreto armado predominantemente sujeitos à flexão, por exemplo, mecanismos de ancoragem eficientes proporcionam menores deslocamentos e deformações na armadura longitudinal, quando comparados a elementos sem ancoragem adicional. Este comportamento também foi observado por Toutanji et al. (2006) e Rocha (2006) experimentalmente. Visando contribuir para a obtenção de parâmetros que melhorem o entendimento dos mecanismos de ancoragem dos sistemas que utilizam CFRP, este trabalho apresenta resultados da análise experimental de 13 corpos-de-prova prismáticos de concreto com diferentes dispositivos e comprimentos de ancoragem, observando-se e comparando-se os padrões de fissuração, modos e forças de ruína, principalmente, com os resultados encontrados na literatura.

2. Características dos materiais
2.1 Fibra de Carbono
O sistema de reforço utilizado foi o MFC – 130, sendo que as propriedades apresentadas nas Tabelas 1, 2 e 3 para a manta de fibra de carbono, resina epóxica estruturante e primer epóxico, respectivamente, foram retiradas do catálogo técnico do fabricante, fornecido pela empresa Rogertec Ltda., distribuidora do sistema no Brasil. O aspecto da manta de fibra de carbono é mostrado na Figura 1. As fibras que compõem ente sistema de reforço são orientadas em uma única direção e possuem as propriedades apresentadas na Tabela 1. Nesta tabela estão as principais vantagens físicas e mecânicas do material, como o baixo peso próprio e a elevada resistência à tração. O processo de obtenção das fibras de carbono se dá a partir da carbonização de fibras de polímeros como o poliacrilonitrila. Já as características mecânicas irão depender da estrutura molecular obtida ao final do processo e, dependendo do tipo de fibra polimérica carbonizada inicialmente, as propriedades mecânicas também podem variar consideravelmente. Observa-se na figura 2
que alguns tipos de fibra comumente utilizados são mais resistentes que o aço, além de apresentarem
comportamento elástico até a ruptura, que pode ser caracterizada como frágil. Esta característica é
repassada ao elemento estrutural. O patamar de escoamento não é definido, como no caso do aço.

Figura 1: Fibra de carbono.

2.2. Resina epóxica estruturante
As resinas epóxicas utilizadas neste tipo de reforço são dos grupos epoxílicos derivados da epicloridrina e do bisfenol A. A formulação deste material pode garantir, dentre outras propriedades importantes, resistência à tração de 57 MPa e resistência à compressão de 81 MPa, mas estes valores
podem variar até 90 MPa e 210 MPa, respectivamente. Na Tabela 2 são apresentadas as principais características da resina epóxica utilizada nos prismas ensaiados.

2.3. Primer epóxico
Uma etapa fundamental para o bom desempenho do reforço é a aplicação do primer epóxico. Após limpeza da superfície do elemento estrutural aplica-se o primer, que é o material responsável pela ponte de aderência entre o substrato de concreto e a resina de saturação (epóxi estruturante). O primer é composto por epóxi-poliamina curada, bicomponente, de baixa viscosidade e com 100 % de sólidos. Na tabela 3 são apresentadas as principais características do primer utilizado, de acordo com as recomendações do fabricante.

3. Programa experimental
3.1 Concretos
Os concretos utilizados na moldagem dos prismas foram dosados em central e foram realizadas duas concretagens. Na primeira concretagem foram confeccionados todos os prismas do Grupo II. O mesmo traço de concreto foi utilizado na confecção dos prismas da segunda etapa, onde foram confeccionados todos os
prismas do grupo I. Foram ainda confeccionados, de acordo com a NBR 5738 (ABNT, 2008), 9 corpos-deprova cilíndricos (100 mm x 200 mm) em cada concretagem, sendo 3 para os ensaios de tração por compressão diametral, 3 para os de compressão axial e 3 para os de módulo de elasticidade.O cimento utilizado na dosagem dos concretos foi o Portland CPII-Z 32 (com adição pozolânica), como agregado graúdo foi utilizado o seixo rolado, típico da Região Norte do Brasil, com granulometria 19 mm e como agregado miúdo utilizou-se a areia comum, classificada geralmente como fina ou muito fina, com diâmetro máximo de 2,4 mm. A desmoldagem dos prismas ocorreu após 48 horas de suas respectivas concretagens. O processo de cura foi realizado em câmara úmida onde todos os prismas permaneceram por,
no mínimo, 28 dias. 3.2 Características dos prismas
Treze (13) prismas de concreto com dimensões de 120 mm x 150 mm x 300 mm foram confeccionados e ensaiados até a ruptura no Laboratório de Engenharia Civil da Universidade Federal do
Pará. Todos os prismas receberam duas camadas de tecido de fibra de carbono com largura (bfc) de 50 mm. As principais variáveis foram os comprimentos de ancoragem e os dispositivos mecânicos propostos para melhorar o desempenho das ancoragens retas. Para os prismas com ancoragens retas, os comprimentos colados de CFRP variaram de 70 mm a 250 mm. Para os prismas onde foram introduzidos incrementos de
ancoragem, o comprimento colado lbfc foi fixado em 250 mm. A colagem das faixas de fibra de carbono foi realizada afastando-se as mesmas 20 mm das bordas dos prismas. Este procedimento foi adotado para evitar que durante o processo de cura o epóxi estruturante escorresse e mudasse a orientação do reforço,
além de evitar o surgimento de um potencial plano de corte que levaria à ruptura precoce do reforço.

Os prismas foram então divididos em dois grupos: o Grupo I apresentou 8 prismas com apenas ancoragens retas, e o Grupo 2 foi formado por 5 prismas com ancoragem adicional. Os dispositivos de ancoragem propostos foram compostos por faixas de fibra de carbono em forma de “U”, disposto sobre o comprimento de ancoragem reto, e barras de aço fixadas com adesivo epóxi Sikadur 32 em sulcos executados no substrato, sobre o reforço de CFRP. Os raios de abaulamento, ou seja, do arredondamento nos cantos dos sulcos, tinham como função aliviar o acúmulo de tensões nas arestas e variaram de 13 a 52
mm, para permitir avaliar a influência dos mesmos no comportamento das ancoragens caso o menor raio viabilizasse o seccionamento por corte do reforço nesta região. O aspecto destes raios de abaulamento é mostrado na Figura 3. As Figuras 4 e 5 mostram as características dos prismas dos grupos I e II,
respectivamente. Na Tabela 4 são apresentadas as principais características dos prismas ensaiados.

3.3 Execução dos reforços Após o período de cura, realizado de acordo com as prescrições da NBR 5738 (ABNT, 2008), iniciouse a execução dos reforços. Primeiramente demarcou-se com fita adesiva a região onde seria colada a fibra de carbono, com a finalidade de facilitar a sua correta aplicação e delimitar a área de aplicação do epóxi,

como mostrado na Figura 6. Em seguida, preparou-se o primer epóxico na proporção 5:1, de acordo com as recomendações do fabricante. Após a mistura e homogeneização o material foi então aplicado nos prismas com o auxilio de um rolo de espuma com a mesma largura da faixa de fibra a ser colada, como mostrado na
Figura 7. Após aproximadamente 3 horas o primer atingiu a viscosidade ideal e a primeira camada de epóxi estruturante, preparada na proporção 1:1, novamente segundo as recomendações do fabricante, pôde ser aplicada, de acordo com a Figura 8. Logo em seguida, a primeira camada de fibra de carbono foi posicionada. Este procedimento foi repetido de acordo com o número de camadas do reforço, como mostrado na figura 9. Os prismas foram mantidos em processo de cura por sete dias, conforme recomendações do fabricante, e somente após este período os mesmos foram ensaiados. Após a colagem das faixas de fibra de carbono para ancoragem reta, iniciou-se a execução dos dispositivos de incremento de ancoragem. As faixas que envolveram os prismas, formando um “U”, foram fixadas de acordo com o processo já descrito nas Figuras de 6 a 9. Estes dispositivos apresentaram número
e posições das camadas de fibra variados, como mostra a Figura 10. Para os prismas com barras de aço fixadas e imersas em adesivo epóxico foram confeccionados sulcos no substrato para melhorar a ancoragem das faixas de fibra de carbono. Em seguida, foi preparado o adesivo epóxico com o auxilio de uma espátula e de uma placa metálica de base, como mostrado na Figura 11.

3.4 Sistema de ensaio
Após o período de cura do reforço estrutural foram realizados os ensaios em laboratório. O sistema de ensaio utilizado foi basicamente constituído de uma gaiola metálica de reação e uma garra para arrancamento do reforço, como mostrado na Figura 12. Os prismas foram posicionados dentro da gaiola de reação mostrada na Figura 13, que apresenta a principal característica de evitar rotações, de forma que as faixas de fibra de carbono atravessassem a abertura na placa de fundo para, posteriormente, serem tracionadas com o auxilio da garra metálica mostrada na Figura 14. Esta garra pode ser devidamente
regulada com parafusos para evitar o escorregamento da fibra durante os ensaios.

O carregamento foi aplicado através de um cilindro hidráulico com capacidade para 1.000 kN, acionado por uma bomba hidráulica de igual capacidade. O carregamento foi medido com o auxilio de uma célula de força de 0,5 kN de precisão, conectada a uma leitora digital. Ao acionar o cilindro a gaiola era deslocada e os esforços eram transmitidos ao sistema de reforço, tracionando a fibra de carbono e comprimindo o bloco prismático de concreto. O sistema de ensaio mostrou-se estável e tomou-se apenas o cuidado de se verificar o nivelamento da fibra de carbono com a garra metálica para que os esforços não
mudassem de direção.
4. Resultados
4.1 Concretos
Os ensaios de compressão axial foram realizados de acordo com a NBR 5739 (ABNT, 2007), tendo
como resultado médio 39 MPa para a primeira concretagem e 43,0 MPa para a segunda concretagem. O
valor médio para os ensaios de tração foi 3,0 MPa para a primeira concretagem e 2,4 MPa para a segunda
concretagem.

4.2 Reforços
As áreas de fibra de carbono (Afc) aderidas ao substrato, o comprimento de ancoragem (lbfc), as forças observadas na ruína (Fu) e as tensões últimas de aderência (su) para cada prisma estão apresentadas nas tabelas 5 e 6, e na figura 15, respectivamente. Observou-se com os resultados experimentais que à medida que se aumentava os comprimentos de ancoragem nos prismas com ancoragem reta, as tensões de aderência diminuíam, chegando a ser 66 % menor entre o prisma AF 07 e o AF 25. A justificativa
encontrada é que as tensões de aderência não se distribuem ao longo do comprimento de ancoragem, mas se concentram na extremidade do reforço, como mostra a Figura 16. Quanto ao comprimento do trecho mais solicitado, ainda existem divergências na literatura, mas não é raro encontrar trabalhos sugerindo o comprimento de 100 mm. Porém, à medida que os dispositivos de ancoragem foram introduzidos, conseguiu-se elevar as tensões em até 88 % em relação aos prismas com o mesmo comprimento de ancoragem, sem dispositivos adicionais.
Nakaba et al. (2001) afirmam que, como a força de tração dos CFC é transferida ao concreto, não existe tensão de aderência entre as regiões descoladas. Isso significa que quando o comprimento de
aderência excede a um comprimento critico (igual ao comprimento de aderência efetivo) da ordem de 100 mm, a carga de fratura permanece constante. Estas conclusões ratificam os resultados encontrados na Tabela 5 e Figura 15, mostrando que as cargas mantiveram-se constantes à medida que se aumentava o comprimento de ancoragem.

Observou-se que em todos os prismas a ruína se deu na extremidade do laminado, destacando o concreto nesta região, pelo fato do mesmo apresentar-se como o componente mais frágil do sistema. Chen e Teng (2001) observaram que existem seis distintos modos de falha para os laminados utilizando compósitos, e dentre estes modos tem-se a falha na interface concreto/adesivo, que ocorre devido à concentração de tensões tangenciais nesta interface. Na Tabela 7 são apresentados os modos de ruptura observados nos ensaios, e nas Figuras 17 e 18
são mostrados aspectos dos prismas do grupo I e II, respectivamente. Segundo Chajes et al. (in Meneghel,2005) devido à esta redução da tensão média de aderência com o aumento do comprimento de ancoragem, se faz necessário confirmar a segurança do CFRP, ou buscar um comprimento de aderência adequado para evitar a ruína brusca ou do tipo frágil. Este modo de ruína foi observado em todos os prismas ensaiados e apresentados neste trabalho. Não há um regime de escoamento, simplesmente o CFRP rompe e a capacidade resistente cai bruscamente.

Para tracionar as faixas de fibra de carbono durante os ensaios, inicialmente as duas chapas extremas da garra receberam uma camada de resina epóxi do tipo Araldite 10 minutos em suas faces
internas. As faixas de fibra foram então posicionadas entre estas chapas e o aperto era regulado através dos parafusos, como mostra a Figura 19. Durante os ensaios o prisma AF 17 teve o CFRP seccionado precocemente devido ao atrito com a borda do furo localizado na chapa de fundo da gaiola de reação. O valor observado para a força aplicada no momento do seccionamento do reforço foi anteriormente apresentado na Tabela 6.

De acordo com Neubauer e Rostasy (in Meneghel, 2005) os valores muitas vezes utilizados para os comprimentos de ancoragem podem ser demasiadamente longos, e podem não colaborar com a capacidade resistente do reforço. Os autores propõem que, para a obtenção do comprimento de ancoragem efetivo, seja utilizada a equação 1. Na equação lt,max é o comprimento de ancoragem máximo,El é o modulo de elasticidade do CFRP, tl é a espessura do CFRP e fctm é a resistência a tração média da superfície de concreto. O gráfico tensão última versus comprimento de ancoragem para os prismas do Grupo I é mostrado na figura 20, onde se percebe claramente que quando os comprimentos de ancoragem aumentam as
tensões de aderência diminuem, ratificando que para grandes comprimentos de ancoragem não se consegue atingir a tensão máxima de aderência.

5. Conclusões
Foram apresentados os resultados dos ensaios de 13 prismas de concreto com reforços de CFRP apresentando diferentes comprimentos e tipos de ancoragem. Verificou-se que à medida que o comprimento de ancoragem aumentava a tensão de aderência diminuía, tendendo a se estabilizar em torno de 1,0 MPa, mas ensaios adicionais são necessários para confirmar este valor. Estes resultados, corroborados pelos de outros pesquisadores, indicam que os reforços com CFRP apresentando comprimentos de ancoragens retos podem ser dimensionados em função da tensão de aderência, e que o aumento sem o devido controle do comprimento de ancoragem pode resultar em desperdício de material. Os dispositivos de ancoragem adicionais mostraram-se eficientes, aumentando em até 88 % a tensão de aderência do sistema de reforço. Destaca-se o fato destes sistemas não circundarem os prismas, ou seja, no reforço de uma viga, por
exemplo, não haveria a necessidade de perfurar lajes ou paredes para aumentar significativamente a tensão de aderência. Entretanto, verificou-se que estes dispositivos precisam ser melhorados, podendo apresentar desempenhos superiores. O sistema de ensaio, desenvolvido na UFPA especificamente para ensaios excêntricos de arrancamento, mostrou-se adequado para ensaios de cisalhamento da ponte de aderência de laminados de CFRP sobre superfícies de concreto, podendo a gaiola de reação ser acoplada a máquinas universais de ensaio.

Engenheiro no inferno

 

 

Um engenheiro morreu e foi aos portões do céu. São Pedro analisou sua ficha e disse:
- Ah, mas você está no lugar errado. Aqui não pode ficar!
E o engenheiro, então, desceu aos portões do inferno e lá foi admitido. Mal havia chegado, o engenheiro ja estava insatisfeito com o nivel de conforto no inferno. Logo comecou a fazer projetos e várias obras e benfeitorias tomaram início. Pouco tempo depois, já havia no inferno ar-condicionado, banheiros reformados e escadasrolantes, e o engenheiro era um cara muito popular por lá.
Um dia Deus chamou o Diabo ao telefone e disse ironicamente:
- E então, como estao as coisas aí em baixo, no inferno?
O Diabo respondeu:
- Uma maravilha ! Tudo muito bem. Nós agora temos ar condicionado,
banheiros reformados e escadasrolantes, e isso sem falar o que este engenheiro está planejando para breve.
Do outro lado da linha, surpreso, Deus respondeu:
- O que?!! Vocês tem um engenheiro ai? Isso é um engano, ele nunca deveria ter descido para o inferno. Mande-o subir aqui, imediatamente.
O Diabo respondeu:
- Sem possibilidade. Eu gostei de ter um engenheiro na equipe, e continuarei mantendo-o aqui.
Deus, ja mais irritado, e em tom de ameaça:
- Mande-o voltar aqui, ou Eu tomarei as medidas legais.
O Diabo soltou uma gargalhada, e respondeu:
- Tudo bem. E onde você irá conseguir um advogado?

Piada Piada Engenheiro no inferno - Piadas de Profissões

Quebra de paradigma

 

Artigo
Paulo Fernando A. Silva* e Tiago Ern**

Este texto tem por finalidade discutir a aplicação de concreto projetado por via-úmida no revestimento secundário de túneis. Freqüentemente se fazem confusões comerciais ao redor deste tema extrapolando-se, sem a correta análise técnica, redução do consumo de cimento nos traços de concreto projetado. Os resultados mostram que é possível se obter sensível redução de custos desde que sejam preservadas as variáveis básicas de concepção do traço, utilizados equipamentos adequados e materiais que correspondam à realidade prática na aplicação dentro do túnel.

Introdução
Tradicionalmente utilizou-se o consumo de cimento do concreto projetado ao redor dos 450 a 500 kg/m³, de acordo com as características desejadas. Isto, tendo em conta agregados comuns(1) e considerando-se essencialmente a utilização de aditivos a base de lignossulfonatos, naftalenos e melaminas. Para este conjunto de materiais e utilizando-se os equipamentos de projeção manual de mercado, para se projetar entre 3 e 5 m³/h utilizava-se abatimento de tronco de cone(2) da ordem de 100 mm e relação água/cimento inferior a 0,50. Quando da utilização de robôs obtinha-se produção de até 10 m³/h, em média.
Apresentar a situação atual da aplicação do concreto projetado aonde se utiliza novos materiais(3) que possibilitam melhoria fundamental nas variáveis do processo, através da modificação das propriedades básicas de aplicação e do comportamento do concreto durante as primeiras horas(4). Este conceito pode gerar concretos econômicos que contribuem para qualidade final da estrutura(5) e quebram o paradigma de que não é possível se executar estruturas econômicas em concreto projetado com consumos de cimento(6) da ordem de 350 kg/m³ e ainda assim obter qualidade estrutural exigida atualmente.

Estudo de Caso
Desenvolveu-se um estudo de dosagem de tal forma que o traço de concreto projetado fosse de baixa retração (500 µs). E ainda, que atendesse aos seguintes parâmetros de “durabilidade”:
- absorção de água por imersão e fervura ≤ 8% (NBR 9778);
- penetração de água sob pressão ≤ 50 mm (NBR 10787);
- absorção de água por capilaridade ≤ 15 g/m²/s^0,5 (SIA 162/1);
- resistividade elétrica ≥ 60 kΩ.cm (NBR 9204);
- resistência a compressão aos 28 dias (fck28) ≥ 30 MPa (NBR 5739);
Observa-se que se trata de revestimento final de túnel onde foi implantado sistema de cura adequado e não havia critério de resistência à baixa idade(7) para o concreto de segunda fase.

Dosagem de Concreto Projetado
Freqüentemente costuma-se lançar mão de literaturas consagradas para a concepção do traço de concreto projetado, tais como o ACI(8) e EFNARC(9). Certamente estas recomendações possuem fundamentos consistentes para que se possa seguir numa direção objetiva no sentido de se obter um resultado satisfatório de aplicação(10). Contudo, estes modelos nem sempre nos levam à dosagens mais econômicas. A análise correta das variáveis e os limites razoáveis para se conseguir um resultado econômico, atualmente, podem ser analisados do ponto de vista dos novos materiais existentes(11).
A redução relação água/cimento da mistura ficou mais viável atualmente com o emprego dos aditivos a base de eterpolicarboxilato. Ainda, a trabalhabilidade ideal deve ser adotada levando-se em conta a produção e o tipo dos equipamentos e interagindo-se com a logística de entrega do concreto no campo. Neste caso foi utilizada relação água/cimento igual a 0,42 e abatimento de tronco de cone da ordem de 200 ± 30 mm.
O motivo de se ter dobrado o índice de medida de consistência de 100 mm para 200 mm deve-se às premissas de aplicação do concreto em questão. Com esta modificação, os mesmos equipamentos utilizados tradicionalmente aumentam sua produção(12) da ordem de 30 a 50 %. O concreto projetado se trata de um material que será formado a partir do bombeamento de dois componentes durante a aplicação (concreto numa bomba e aditivo acelerador de pega dosado noutra bomba). Assim, deve-se eliminar as variações entre este proporcionamento no momento em que ele está sendo feito. Uma vez que a bomba de aditivo tem vazão constante numa determinada regulagem, deve-se fazer com que a bomba de concreto tenha, também, esta constância. Para uma bomba de rotor encher completamente os copos durante a projeção numa velocidade determinada, o “slump” do concreto deve estar num intervalo tal que não ofereça dificuldades para que isto aconteça homogeneamente ao longo do tempo. Numa bomba de pistões, onde a vazão (m³/h) alcançada pode ser maior(13), para se encher os pistões durante a projeção e aproveitar a capacidade de produção da bomba, também é necessário que o concreto tenha plasticidade elevada durante toda a descarga do concreto na bomba(14).

Benefícios do Superplastificante
A utilização dos superplastificantes atuais possibilita a redução da fissuração e obtenção de concretos mais duráveis. Se por um lado os superplastificantes a base de eterpolicarboxilato(15) oferecem o benefício de altas reduções do conteúdo de água(16) da mistura, por outro exigem que, para um tempo de trabalhabilidade estendido(17), sejam utilizados numa dosagem adequada(18) e partindo-se da trabalhabilidade ideal (da ordem de 200 ± 30 mm para a manutenção desta). É desta forma que durante a projeção mantém-se uma vazão (m³/h) constante de concreto, permitindo que o proporcionamento “concreto mais aditivo acelerador de pega”, seja homogêneo. Ou seja, é nesta faixa de “slump” que a bomba de projeção mantém a vazão de concreto constante. Além disto, a base química citada confere coesão adicional ao traço de concreto tanto pelas características intrínsecas do produto quanto pela redução do volume de água do traço.

Consistência antes do superplastificante.

Consistência 200 ± 30 mm para projeção.
Por estes motivos se consegue projetar traços que se encontram fora dos parâmetros dos modelos de curva de proporcionamento propostos pelo ACI e EFNARC (já citados).

Benefícios do acelerador Livre-de-álcalis
Quando se lança mão dos aceleradores livres-de-álcalis(19) tem-se por benefício prático a redução dos índices de reflexão e a eliminação(20) dos problemas de saúde ocupacional(21). Por outro lado, para se otimizar a dosagem (consumo) do acelerador de pega é necessária ainda que a reatividade com o cimento seja adequada. Esta otimização contribui também para a qualidade final do concreto, uma vez que quanto menor a dosagem de acelerador de pega menor a porosidade final da estrutura. Em geral alcança-se esta propriedade interativa com relação água/cimento menor do que 0,45 sendo esta uma lição antiga de aplicação da época do concreto projetado por via seca(22). Este tipo de aditivo oferece, ainda, uma pequena redução(23) da resistência final em comparação com as gerações(24) anteriores, implicando uma redução do consumo de cimento no traço.

Concreto da Estrutura de Segunda Fase
É importante salientar que é possível se reduzir o consumo de cimento de um concreto projetado. Contudo, para o revestimento primário os valores de consumo de cimento serão função da necessidade de resistência inicial(25) (vide recomendação do NATM(26)). Ou seja, os consumos de cimento são tais que podem ser reduzidos ao mínimo possível (ao redor de 350 a 390 kg/m³) para o concreto de segunda fase interagindo-se essencialmente com as variáveis de projeto já citadas.

Mecanização do Processo
Para se alcançar os resultados de maneira econômica, obrigatoriamente se deve lançar mão da aplicação mecânica do concreto projetado. Ou seja, a utilização de robôs. Isto fica claro quando se pretende alcançar índices de reflexão reduzidos e uniformidade na qualidade do concreto da estrutura através do ângulo de projeção que possibilita a compactação adequada do material. Claro que o mesmo traço uma vez tendo as características adequadas pode ser colocado num equipamento de projeção manual, mas certamente não apresentará resultados otimizados de aplicação.

Obtenção de resultados otimizados de aplicação através da utilização de robôs de projeção.
A facilidade oferecida pelo robô permite que o ângulo de projeção praticado seja o mais próximo possível de 90º oferecendo mínima reflexão e compactação maximizada. Evidentemente os resultados de durabilidade dependem da compactação adequada do concreto no momento da projeção na estrutura.

Dificuldade na aplicação manual do concreto de segunda fase.
Devido à dificuldade de aplicação manual o ângulo de projeção facilita o aumento da reflexão e pode resultar em um concreto menos compactado e conseqüentemente mais permeável. Ou seja, o concreto projetado estudado quando aplicado manualmente pode correr o risco de não representar, na prática, o que é possível de se obter quando se utilizam robôs, inclusive do ponto de vista econômico(27). Atenção especial também deverá ser dada a pressão de projeção.

Resultados Obtidos
Os resultados médios, de resistência a compressão e de durabilidade, do traço de concreto projetado para revestimento de segunda fase com consumo de cimento CPIII-32 de 352 kg/m³, utilizado neste estudo foram:
- absorção de água por imersão e fervura = 6 %;
- penetração de água sob pressão = 15 mm;
- absorção de água por capilaridade = 10 g/m²/s^0,5;
- resistividade elétrica = 300 kΩ.cm;
- resistência à compressão aos 28 dias (fck28) = 43 MPa
(extraídos das placas projetadas);
A cura do concreto projetado de segunda fase deve ser feita de modo sistemático e eficiente de maneira que a estrutura não sofra ciclos de molhagem e secagem, prejudicando o desenvolvimento da resistência e causando o aparecimento de fissuras(28). Ou seja, é “proibido” molhar e secar o concreto projetado como método de cura(29). A umidade relativa dentro do túnel em questão é mostrada na figura:

Umidade relativa do ambiente abaixo de 95% exige que seja feita cura.
Uma confusão freqüente que se faz é atrelar o consumo de cimento do concreto com os resultados de durabilidade exigidos (dizendo que deve-se aumentar o consumo para atingir tal objetivo). Consegue-se atender aos requisitos de durabilidade impostos através da diminuição da quantidade de água por metro cúbico de concreto e da relação água/cimento (além dos cuidados executivos). Os índices de durabilidade tendem a melhorar sensivelmente com a redução do consumo de cimento respeitando-se a relação água/cimento do traço.

Conclusões
A busca de um concreto durável não se restringe a um estudo de dosagem de laboratório. É necessário que se faça correlações interativas “campo-laboratório” para que se alcance os resultados de otimização citados e eliminação dos efeitos colaterais (fissuras, etc.). Obviamente, os cuidados práticos de campo, tais como controle do processo de projeção (pressão/volume de ar, trabalhabilidade, manutenção dos equipamentos, treinamento de equipe, etc.) e a cura do concreto são fundamentais. Desta forma, conseguiu-se que um concreto com consumo de cimento de 352 kg/m³ de fácil bombeabilidade e projeção tenha atendido tecnicamente e alcançado resultados econômicos.
Ou seja, utilizando-se materiais adequados e obtendo-se redução do consumo de água total por metro cúbico, levando o concreto na bomba com trabalhabilidade mais adequada à projeção e utilizando-se aceleradores livres-de-álcalis, mostra-se que a quebra de paradigma é possível trazendo benefícios à sociedade e a quem constrói e mantém pois, com isto se obtém redução dos custos de produção e manutenção das estruturas de concreto.

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* Paulo Fernando A. Silva é engenheiro civil, mestre em engenharia pela Poli-USP, professor de recuperação de estruturas da FAAP, diretor da Concremat Engenharia e autor dos livros: Concreto Projetado para Túneis; Durabilidade das Estruturas de Concreto; e Manual de Patologia e Recuperação de Pavimentos.
** Tiago Ern é engenheiro civil, mestre em materiais de construção civil pela Poli-USP e trabalha no Departamento Técnico da Basf Construction Chemicals Brasil

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Notas
(1) Corriqueiramente encontrados nas centrais fornecedoras de agregados ou de concreto.
(2) NBR NM67.
(3) Especialmente cimentos e superplastificantes a base de eterpolicarboxilatos e aceleradores de pega a livre-deálcalis (AFA: Alkali Free Accelerators).
(4) No estado fresco e também no estado endurecido.
(5) Redução da fissuração: American Concrete Institute. Causes, evaluation and repair of cracks in concrete structures. ACI 224. 1R-93. Farmington Hills, 1997. pt.1.
(6) Dependentes principalmente da qualidade dos agregados, cimento e aditivos.
(7) Para revestimento primário pode-se adotar um critério de resistência inicial a baixa idade por motivos de produção e avanço de escavação, que não foi o caso neste estudo.
(8) American Concrete Institute. Guide to Shotcrete - ACI 506R-90. Detroit, 1990. 41p.
(9) EFNARC - European Specifications for Sprayed Concrete: (www.efnarc.org).
(10) Baixa reflexão, compactação adequada, produção do equipamento e execução da estrutura.
(11) Sem falar nas melhorias que podem ser obtidas quando se lança mão dos atuais robôs – equipamentos avançados – para projeção de concreto (www.meyco-equipment.ch).
(12) Para projeção manual slump 100 mm produz-se de 4 a 5 m³/h e slump 20 mm produz-se de 6 a 8 m³/h. Para robôs, normalmente, da ordem de até 10 a 12 m³/h, de acordo com o equipamento. Há robôs que tem capacidade de até 25m³/h.
(13) Bomba de pistão pode produzir 7 a 8 m³/h contra o rotor que pode produzir de 6 a 7 m³/h.
(14) Em geral cargas no caminhão betoneira são de 4 a 6 m3 e levam de 35 a 50 minutos para serem projetadas.
(15) Como o Glenium 51, por exemplo.
(16) E por conseguinte, de cimento.
(17) Da ordem de 40 a 90 minutos de acordo com a temperatura, tipo de cimento e da relação água/cimento da mistura.
(18) Para poderem saturar a mistura e oferecer o desempenho adequado utiliza-se dosagens mínimas de 0,35%.
(19) Como o Meyco SA160, por exemplo.
(20) Devido às suas características próprias quando comparado aos aluminatos e silicatos, em geral.
(21) O produto não é agressivo à saúde e não queima a pele ou as vias respiratórias do usuário.
(22) Que em geral tem esta relação resultante menor que 0,45.
(23) Da ordem de 5 a 10% de acordo com as dosagens utilizadas.
(24) Da ordem de 30 a 40% de acordo com as dosagens utilizadas.
(25) A ser definida pelo projetista.
(26) Austrian Concrete Society: Sprayed Concrete Guideline – Application and Testing. Áustria, 1999. Neste documento constam classes (J1, J2 e J3) de resistência à compressão a baixa idade (6 minutos a 24 horas) após a projeção do concreto.
(27) Pois os índices de reflexão são obviamente maiores e a produção (m³/h) de projeção é mais baixa.
(28) Coutinho, A. S. - Fabrico e propriedades do betão. Laboratório Nacional de Engenharia Civil de Lisboa. LNEC, 1973.
(29) Deve-se utilizar membrana de cura ou sistema automático de molhagem da estrutura.

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Referências Bibliográficas
1) AMERICAN CONCRETE INSTITUTE. Guide to Shotcrete. ACI 506R-90. Farmington Hills, 1990.
2) Causes, evaluation and repair of cracks in concrete structures. ACI 224.1R-93.Farmington Hills, 1997. pt.1.
3) ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS.Concreto – Determinação da consistência pelo abatimento de tronco de cone - NBR NM67. Rio de Janeiro, 1998.
4) AUSTRIAN CONCRETE SOCIETY. Sprayed Concrete Guideline – Application and Testing. Austria. 1999.
5) COUTINHO, A.S. Fabrico e propriedades do betão. Laboratório Nacional de Engenharia Civil de Lisboa – LNEC. Lisboa, 1973.
6) EFNARC European Spacifications for Sprayed Concrete: www.efnarc.org
7) MELBYE, T.A. Sprayed Concrete for rock support. 10th edition - UGC. Zurique, 2005. 252p.
8) SILVA, P.F.A. Concreto projetado para túneis. Pini. São Paulo, 1997. 92p.

Fonte: BASF the Chemical Company
Link; http://www.basf-cc.com.br/novo/impressao.asp?Id_Projeto=94

Impermeabilizando paredão

 

 

 

Impermeabilização com manta asfáltica em um paredão de concreto que serve de cortina para garagem de um edificio

 

   Manta asfática aplicada

Detalhe na fixação da tela com a própria manta asfáltica         Em seguida chapisco aplicado na manta para receber o  reboco

Garagem totalmente protegida contra a umidade do aterro

Resinas Acrílicas: As novas tecnologias em Impermeabilizações

 

MANTAS X MEMBRANAS
Qual é o melhor sistema de
impermeabilização?

A Associação de Engenheiros, Arquitetos e Agônomos
de São Carlos (AEASC) publicou em sua última edição
matéria sobre as novas tecnologias utilizadas nas
impermeabilizações.

A Contando com tecnologia muito mais atualizada do que as mantas asfálticas pré moldadas, os sistemas cimentícios a base de resinas acrílicas de alta flexibilidade e elasticidade, apresentam inúmeras vantagens.

Esses sistemas só não são mais difundidos, devido à confusão que se formou no mercado, com as argamassas poliméricas ou cimentos poliméricos, produtos com baixa quantidade de resina, sendo que as mesmas não são de categoria elástica.

Os sistemas com resinas verdadeiramente elásticas, compreendem resinas de alto teor de sólidos e que mesmo após a mistura com cimento (em partes iguais volumétricas), formam um filme elástico e totalmente impermeável.

Mas vamos às comparações com as mantas asfálticas:

• AUSÊNCIA DE EMENDAS
Quando da aplicação dos pré moldados asfálticos, faz-se necessária uma emenda com traspasse de 10 cm, considerando-se uma colagem perfeita, que muitas vezes não é corretamente executada. Ora, essas emendas são pontos de alta vulnerabilidade do sistema. As membranas moldadas in loco, apresentam uma superfície final totalmente monolítica. Nos casos de jardineiras e quaisquer outras áreas compostas por superfícies relativamente pequenas e cheias de recortes, é de se imaginar quantas emendas serão necessárias com as mantas, isso sem falar nas interferências de cabeças de tubulações, bocas de ralo, flanges, tubulações rasteiras, etc.

• ESPESSURA
As mantas são conceitualmente anteparos mecânicos e por essa razão, necessitam de maiores espessuras para uma perfeita estanqueidade. Sabe-se que são eficazes a partir de 3 mm. de espessura. Os sistemas de resinas apresentam estanqueidade molecular e por essa razão dependem muito pouco de espessura. Para se ter uma idéia, um sistema completo para lajes, com 4 demãos e estruturação com véu de poliéster, mal chega a 2 mm. e possui a mesma capacidade impermeável de uma manta de 4mm. Essa diferença de espessura é muitas vezes crucial para banheiros, pisos tipo laje zero e áreas com grande quantidade de interferências.

• POSSIBILIDADE DE DISPENSAR PROTEÇÃO MECÂNICA
Continuando nesse raciocínio de diminuir espessura e por conseqüência, diminuir o peso sobre lajes e pisos em geral, aparece mais uma vantagem de alta relevância, a favor das membranas moldadas in loco. Uma proteção mecânica exige no mínimo uma argamassa de 2 cm. de espessura. Desnecessário falar sobre os transtornos operacionais, econômicos e de esforços estruturais. As membranas podem receber diretamente argamassa colante e o acabamento cerâmico, além de serem compatíveis com inúmeros sistemas de pintura. Observo que a dispensa de proteção mecânica é válida inclusive para lajes de grande extensão e piscinas.

• EXPOSIÇÃO AO TEMPO
Uma vantagem puxa outra e nessa linha, as membranas podem ficar expostas ao tempo, sem sofrer qualquer tipo de deterioração ao longo do tempo, o que é absolutamente impossível para as mantas asfálticas, salvo aquelas especiais, como as aluminizadas e ardosiadas.

• APLICAÇÃO SEM RISCOS
Enquanto as membranas são a base de água, praticamente inodoras, aplicáveis a frio, como se fossem tintas látex, os sistemas pré moldados exigem primer a base de solvente, uso de fogo na aplicação e colagem asfáltica. Tudo muito tóxico, risco de acidentes e poluente, que em pleno Século XXI temos que se preocupar com as questões ambientais. Se apresentam todos esses inconvenientes em áreas abertas, o que dizer então das aplicações em ambientes confinados como caixas d´água e cisternas? As resinas a base d’água podem receber água diretamente sobre as mesmas sem alterar a potabilidade, seu pH, tudo isso comprovado por laudos técnicos executados pelo instituto Falcon Bauer.

• MANUTENÇÃO
Os sistemas a base de membranas acrílicas são de grande durabilidade, mesmo quando expostos ao sol, chuva e qualquer outra condição de intemperismo. Todavia, se por qualquer razão, ocorrer algum dano mecânico que necessite de manutenção, a mesma é extremamente simples e rápida, bastando para tal, que se aplique uma demão adicional no local atingido. Independete da idade do sistema original, o “remendo” irá se fundir com o sistema, provendo o reparo e sem deixar qualquer vestígio. O mesmo é válido quando se pretende uma “renovação” do sistema. Ao contrário das mantas asfálticas que precisariam ser removidas, para aplicação de uma nova, os sistemas de membranas aceitam uma demão adicional para solucionar o problema.

• ADERÊNCIA SOBRE PRATICAMENTE QUALQUER TIPO DE SUBSTRATO
Graças às características de aderência da resina acrílica de alta flexibilidade, é possível aplicar o sistema de membrana sobre metais, alumínio, cobre e galvanizado, vários tipos de plásticos, como PVC por exemplo e ainda sobre pisos, ladrilhos, pastilhas, cerâmicas, etc. Assim podemos citar a empresa Hemisfério como pioneira neste sistema, atuando a 10 anos no mercado de resinas e desenvolvendo sempre produtos que melhor atende as necessidades dos engenheiros em suas edificações.

Autores:
Eng. Químico Vicente Menta Filho
Tec. Allan Deguirmendjian

Publicado no Jornal Projeto de junho de 2006
http://www.aeasc.com.br/Jornal/2006_07/noticia5.html

Hemisfério Produtos Técnicos

Consultoria a partir de R$ 15,00
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20.000 e é só o começo…

Provas

Aos meus leitores, neste momento estou no período de provas da
falculdade, assim que terminar estarei postando novos assuntos no
blog.

abs e obrigado pela preferência

!

Mobilidade Urbana: Copa do Mundo de 2014

        

O governo do estado do Amazonas conseguiu uma das maiores proezas em se tratando de um grande evento a nível mundial, fazer de Manaus uma das cidades sedes para a Copa do Mundo no Brasil, apesar de muitos criticarem que serão gastos absurdos e que Manaus não possui futebol para tanto, e que os times da cidade estão abaixo da média brasileira e por isso tal obra se tornaria um elefante branco que não teria finalidade nenhuma após a copa a não ser para trazer alguns gatos pingados para assistir os jogos do Estado, mas por outro lado o evento trará muitos benefícios para nossa cidade a começar pelo setor da construção civil que empregara milhares de pessoas, principalmente aquelas que têm o nível baixo de escolaridade e onde se concentram o maior numero de desempregados não só de Manaus como do Brasil, alem de outros benefícios como turismo e mostrar Manaus para o mundo da verdadeira forma que ela, é não como as pessoas pensam que é.

Mas um dos grandes desafios desse governo e do próximo ate a chegada da copa não se resume só a como ordenar o evento e administrar suas futuras receitas, é fazer a cidade receber de forma organizada, responsável e no mínimo visionaria seus futuros turistas (que não serão poucos para o evento) e depois da saída dos mesmos deixar para seus habitantes tudo o que o evento trouxe de bom para seu uso fruto, projetar, planejar e executar as obras que farão da cidade não apenas uma sede para copa e sim referencia para futuros investimentos e turistas que virão dependo do resultado que for mostrado em termos de organização, segurança, entretenimento, cultura dentre outros.

Um grande problema que a cidade enfrenta hoje, e por sinal já há muitos anos, e do transporte urbano, as vias de Manaus já não conseguem suportar o fluxo de carros que cresce mensalmente, segundo o IMTT são 4.000 veículos novos circulando na cidade todo mês o caos já toma conta das principais vias da cidade e olha que ainda faltam 4 anos para copa.

Uma das soluções seria a implantação do monotrilho que é um tipo de metrô de superfície que trafega sobre vigas suspensas, em Manaus o sistema ligará o terminal da cidade nova (t3) ao Centro da cidade, tendo como eixo a Avenida Constantino Nery, nos 13,6 quilômetros de percurso, com capacidade para transportar 170 mil passageiros por dia, com a crescente elevação da frota de veículos e de ônibus foi uma solução encontrada de mobilidade urbana que levou em consideração a grande necessidade de liberação de espaços para a circulação de carros e de pedestres.
Além do deste, fizeram parte dos estudos as opções de metro subterrâneo, que se tornou inviável pelos altos custos demandados pela extensão dos lençóis freáticos, e VLT (Veículo Leve sobre Trilho), sistema de ônibus em faixas exclusivas, descartado por impor desapropriações em grandes áreas e ocupar grande espaço público encarecendo ainda mais o sistema.
O atual sistema de ônibus apresenta elevada sobreposição de linhas, seu fracasso foi fruto de uma má administração falta de um planejamento que realmente participasse junto a população e conhecesse suas verdadeiras necessidades, talvez por ter sido mais para agradar aos políticos e grupos de empresários do que para saciar os desejos de um transporte mais digno,trazer conforto, ou pelo menos fazer com que as pessoas optem pelo uso do transporte coletivo, aliviando as vias públicas de seus carros particulares.

Foram criados verdadeiros corredores e paradas de concreto fantasma que hoje as que não foram demolidas servem apenas para lembrar o quanto e gasto do bolso do contribuinte apenas para satisfazer o desejo de governantes que usam a maquina administrativa para se auto promover sem medir as conseqüências dos prejuízos que os mesmos causam a população, afinal sempre haverá uma próxima eleição.

Segundo os sites especializados o sistema atende também a um requisito da Fifa de mobilidade urbana.e está sendo adotada em todas as cidades que sediarão os jogos da Copa 2014. No Rio, São Paulo, Belo Horizonte e Salvador onde 0 modelo está em fase de expansão.

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Obra de ponte de 3,6 mil metros de extensão avança no Amazonas

Obra de ponte de 3,6 mil metros de extensão avança no Amazonas

Ponte acima do Rio Negro terá, além de trechos convencionais sustentados por 72 estacas, duas partes estaiadas em seu centro, para permitir a navegabilidade no rio

Ana Paula Rocha

A obra da ponte Rio Negro, no Amazonas, com 3,6 mil metros de extensão, já passa da metade. "A fundação está praticamente 90% concluída, os blocos e pilares 60%, e a superestrutura 30%", explica o engenheiro Catão Ribeiro, diretor da Enescil, empresa responsável pelo projeto executivo da obra. A ponte, que vai custar R$ 574 milhões, interligará a região metropolitana de Manaus à cidade de Iranduba.



Em sua extensão, a ponte terá dois trechos convencionais, localizados próximos às margens do Rio Negro, e dois trechos estaiados, na parte central do rio. Segundo Ribeiro, o emprego de estais foi necessário para não impedir a navegabilidade do rio. "O trecho estaiado permite, na vertical, um gabarito de navegação de 55 metros na época de cheia do Rio Negro e 70 metros na de seca. Já na horizontal, para se ter um vão de 200 metros, só mesmo com a solução estaiada", disse.

Para o engenheiro, as peculiaridades da Região Amazônica foram os maiores desafios na elaboração do projeto executivo da obra. "O local possui lâminas d''água acima de 50 metros, o que resultou na adoção de estacas com até 70 metros de altura que estão sendo escavas com auxilio de lama bentonítica", afirma Catão Ribeiro. Ao todo, serão utilizadas 72 estacas ao longo da ponte, que terão uma extensão de 45 metros entre cada uma.

A previsão é de que o Consórcio Rio Negro, formado pelas empresas Camargo Corrêa e Construbase Engenharia, e responsável pela execução da ponte, conclua a obra em março de 2010. O investimento de R$ 574 milhões será financiado pelo BNDES (Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social).



Ponte interligará a região metropolitana de Manaus à cidade de Iranduba



Detalhe das obras em uma das margens do Rio Negro



Trechos convencionais ficarão nas extremidades próximas do Rio. Já no centro,

estarão as pontes estaiadas



Detalhe da obra da Ponte Rio Negro



As 72 estacas do trecho convencional terão 70 metros de altura



Imagem mostra materiais que serão utilizados na obra



Ponte Rio Negro

Fonte; www.piniweb.com.br