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APS 1º SEMESTRE DE 2017 CONCRETO E SUAS PROPRIEDADES Revisado

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Prévia do material em texto

Autores:
ALDO RAMALHO NETO					RA: T26453-7
ANDRÉ LUIZ DA SILVA						RA: C26719-8
ODAIR FERNANDO DA SILVA	 RA: B9262H-6
KENNEDY PEIXOTO DA SILVA				RA: B852BC-8
ANDRÉ RODRIGO ADORNI					RA: B89CFI-5.
“CONCRETO E SUAS PROPRIEDADES”
Atividade Prática Supervisionada (APS)
Curso de Engenharia civil 
1º Semestre de 2017
ARARAQUARA-SP
2017
Introdução
O concreto é uma rocha artificial, formada por uma mistura de agregados graúdos, miúdo e material ligante, podendo ter ainda aditivos químicos e minerais. Os agregados são normalmente classificados por origem, tamanho, forma e textura. O material aglomerante normalmente usado no concreto estrutural é o Cimento Portland misturado com água potável. (Prof. Ibrahim Abd El Malik Shehata 2005). 
A principal característica do concreto leve está em seu nome: a leveza. Seu peso específico fica abaixo de 2 mil kg/m³, enquanto a densidade do concreto convencional varia de 2300 a 2500 kg/m³. Isso é possível pela substituição dos agregados convencionais, mais pesados, por agregados leves, como argila expandida, vermiculita, isopor ou EVA, ou, ainda, pela incorporação de bolhas de ar no concreto. Existem, basicamente, dois tipos de concreto leve: o estrutural, em que a brita é substituída por argila expandida, e o com ar incorporado, usado para preenchimentos e para vedação de paredes, painéis e divisórias. “O concreto com ar incorporado não é interessante como elemento estrutural porque não protege a armadura do aço”. O concreto convencional é de consistência seca e a sua resistência varia de 5,0 em 5,0MPa, a partir de 10,0 até 40,0MPa. É aplicado em obras civis, industriais e em peças pré-moldadas. 
As vantagens são: aumento da durabilidade e qualidade final da obra, redução dos custos da obra e redução no tempo de execução. Concretos Especiais - São diversos os tipos, por exemplo, os que apresentam Alto Desempenho (CAD), ou então, Concreto Bombeável, Concreto de Alta Resistência inicial, Concreto Leve, etc) . Os diversos concretos obtidos possuem excelentes propriedades. É aplicado em obras civis especiais, hidráulicas em geral e em recuperações. As vantagens são: aumento da durabilidade e vida útil das obras; redução dos custos da obra e melhor aproveitamento das áreas disponíveis para construção. (Editora Pini, Publicado em 11/07/2016).
No conteúdo apresentado a seguir, veremos o comportamento de uma montagem de uma laje, e como o concreto pode influenciar em sua estabilidade, e também testes com concreto e com um agregado leve, para medirmos a sua durabilidade.
 
Objetivo:
Analisar dados teóricos sobre o assunto abordado
Concreto convencional
As propriedades do concreto dependem dos materiais e de suas proporções. No concreto usamos geralmente cimento, agregados graúdos, areia, adição de água de maneira gradual. As propriedades do concreto diferem conforme o seu estado, se fresco ou endurecido. O concreto fresco deve ter trabalhabilidade, homogeneidade, coesão e segregação de água. No estado endurecido, deve apresentar resistência à compressão, à tração e à abrasão, impermeabilidade, elasticidade e durabilidade. Assim como em sua mistura 50% da quantidade de água, 50 à 70% dos agregados e cimento, resto dos agregados e resto de água. Seu peso específico varia entre Simples: 24kn/m³. E armado 25kn/m³. Mas o seu valor médio equivale à 24g/m³. (PÉRTILLE, Jaqueline. Propriedades do concreto: Concreto, 4° aula propriedade do concreto. São Paulo, Sp.)
 Granulometria do agregado miúdo e graúdo. 
Segundo Paulo Benjamim Morais Martins escreveu no texto (Influencia da granulometria agregados miúdos a trabalhabilidade do concreto 08/11/2008). Vemos: agregado é o material natural, de propriedades adequadas ou obtido por fragmentação artificial de pedra, de dimensão nominal máxima inferior a 100mm e de dimensão nominal mínima igual ou superior a 0,075mm. Inclui, portanto, agregado graúdo e agregado miúdo.
A NBR 7211/2005 fixa as características exigíveis na recepção e produção de agregados, miúdos e graúdos, de origem natural, encontrados fragmentados ou resultantes da britagem de rochas. Texto: (ARGAMASSA Concretos. Agregados, granulometria graúdo e miúdos. Obs: Arquivo downloads da internet não tem informações adicionais como Autor, Editora entre outros. )
Obs: Sendo assim o texto nos mostra claramente que as agregados ,miúdos e graúdos são elementos naturais extraídos de rochas e o que a diferença entre graúdos e miúdos esta no tamanho de seus grãos e no tamanho da peneira dos mesmo em suas medidas de origem natural são fragmentos ou resultados de britagem de rochas: miúdos que passa por peneira de 4,75mm sendo areia fina e areia grossa, e de graúdos que passa por peneira de 152mm sendo brita. (ARGAMASSA Concretos. Agregados, granulometria graúdo e miúdos. Obs: Arquivo downloads da internet não tem informações adicionais como Autor, Editora entre outros.).
Sobre a granulometria podemos dizer: Composição granulométrica é a distribuição das partículas dos materiais granulares entre várias dimensões, e é usualmente expressa em termos de porcentagens acumuladas maiores ou menores do que cada uma das aberturas de uma série de peneiras, ou de porcentagens entre certos intervalos de abertura das peneiras
(MEHTA & MONTEIRO, 1994).
A composição granulométrica, isto é, a proporção relativa expressa em forma de porcentagem (%) em que se encontram os grãos de certos agregados, tem importante influência sobre a qualidade dos concretos, agindo na compacidade e resistência (HELENE & TERZIAN, 1992)
Os elementos estruturais são: Agregados + cimento + água + aditivos sua resistência depende do consumo do cimento, água-cimento e grau de adensamento.
Concreto leve
O emprego de agregados leves artificiais data do início do século. Naquela época, o pesquisador norte-americano Stephen Hayde submeteu tijolos cerâmicos a um rápido aquecimento a altas temperaturas, provocando a expansão do material. A experiência foi acolhida pelo governo dos EUA, evoluindo depois para a queima, em fornos rotativos, de outros materiais texto (Mapa da obra). “O agregado leve funciona como um mini reservatório dentro do concreto, absorvendo água durante a mistura e devolvendo-a durante o processo de endurecimento do concreto, garantindo, assim, a cura interna”, explica o professor da USP. Ele e reconheço pelo seu reduzido peso especifico e sua elevada capacidade de isolamento térmico e acústico, sua densidade variando entre 1.600 á1.850 seu peso especifico fica abaixo de 2mil kg/m³. Elementos estruturas. Ao adicionar agregados leves ao concreto, ele se torna mais caro. Por isso, nem sempre é viável. “Ele deve ser utilizado quando reduzir o peso da obra é muito importante”, observa Rossignolo (MURUCCI, Rômulo. Pet Engenharia Civil UFJF. Concreto leve Parte 1. Mais utilizados e massa especifica. Fontes: Téchne, Ecopore, Weber, ABNT NBR 12644:2014, Monografia: Modelagem Computacional de Concreto Leve Utilizando o Programa CAST3M, Julia Castro Mendes, Faculdade de Engenharia UFJF, 2014)
Em pré-fabricados, por exemplo, o peso é muito relevante, pois quanto mais leve for a estrutura, mais peças poderão ser transportadas em um mesmo caminhão. usados: ar, areia, brita, cimento, fibras, água. Ele substitui os elementos pesados por leves. 
Os agregados leves são produzidos pelo aquecimento em forno rotativo de materiais inorgânicos selecionados com peso especifico em torno de 2.65, a uma temperatura de cerca de 2.200° F, na qual se decompõem, liberando gases que se expandem para formar um material piroplástico expandido. O material resfriado retém a forma expandida e se encontra então num nível de peso especifico de cerca de 1.4 texto:( BREMNER.T.W. /TÉCHENE: Concreto de agregado leve. Tijolo, queima e todo processo e experiência. Artigo Originalmente : No 400 Congresso Brasileiro do concreto, REIBRAC,Rio de Janeiro. Agosto 1998. Tradução: Andrade, A.M.)
Propriedade do concreto leve. Um concreto típico contém aproximadamente 40% de agregado bruto; e com a substituição desse agregado bruto comum pelo agregado bruto leve, a densidade do concreto convencional, cerca de 2.400 kg/m3 por pé cúbico, fica reduzida para 1.800 kg/m3 por pé cúbico, nos concretos de areia leve. O concreto leve é um material verdadeiro, experimentado e bem aceito, com um excelente registro histórico de mais de 75 anos. O material está adequadamente coberto pelos códigos de construção e se pode antecipar o aumento de sua utilização. Texto:( BREMNER.T.W. /TÉCHNE: Concreto de agregado leve. Tijolo, queima e todo processo e experiência. Artigo Originalmente: No 400 Congresso Brasileiro do concreto, REIBRAC, Rio de Janeiro. Agosto 1998
Tipos de agregados leve: Vermiculita
Argila Expandida, pedre-pomes, Cinzas volante sintetizadas, escoria de alto fomo expandida, ardósia e folhetos expandidos, tufos calcáreos, tufos vulcânicos, perlita, isopor Naturais: rochas ígneas vulcânicas. Ex: pedra-pomes, tufo
Sintéticos: tratamento térmico. Ex: argila, vermiculita.
Laboratório: 
A primeira parte do trabalho no laboratório era pesar os materiais e fazer o concreto convencional e leve no corpo cilíndrico, dando 25 batidas nele para adensá-lo em três etapas. 
A fonte das fotos são o próprio autor:
Figura 1- Preparação dos agregados 
Figura 2- Pesagem dos agregados
 
 	
				
Figura 3- Pesagem dos agregados 
Figuras 4- Batidas para adensá-los 
	
Figura 5- Enchimento total corpo de prova 
Figura 6 – Corpo (concreto convencional e concreto leve)
A segunda parte do trabalho consistia em pesar os corpos de provas tanto do concreto convencional quanto do leve.
Figura 7- Pesagem corpo concreto convencional 
Figura 8 – Pesagem corpo concreto leve
	
Em uma terceira parte fizemos uma capa de concreto em cima e em baixo do corpo de prova para realizar o teste de compressão.
Figura 9 - Corpo de prova capeados 
Figura 10 – Corpo (concreto comum e concreto leve)
Na última parte do trabalho realizamos o teste de rompimento do concreto.
Figura 12 – Concreto leve
Figura 11 – Concreto convencional 
No corpo de prova abaixo rompido podemos notar que o concreto leve ficou com alguns vazios e que o rompimento foi bem perto dos 70% mostrado no detalhe.
Figura 13 – Concreto leve 
No convencional ficou perto dos 50% o seu rompimento, mostrado abaixo.
Figura 14 – Concreto convencional 
Cálculos
Dados para o cálculo do exercício
Peso 1 = 3673,9g x 9,8 / 1000000 = 0,03604 Kn
Peso 2 = 1415,2 x 9, 8 /1000000 = 0,013868 Kn
Volume do cilindro 0,00157 m³
0,03604/0,00157+1= 23,95 Kn/m³ = Massa específica do Concreto Convencional
0,013868/0,00157+1 = 9,83 Kn/m³ = Massa específica do Concreto Leve
Halv= 5m
B bloco = 0,19m
Massa especifica da alvenaria = 18Kn/m
Linf=3,75m
7 metros de vão flexão simples
Seção retangular da viga 30x60
Laje 7x12
Sc = 2Kn/m²
Revestimento = 1 Kn/m²
H laje = 0,13m
Fck= 25 MPa
Contra piso – espessura=0,02 m
Piso - espessura= 0,015 m 
Massa especifica do granito = 18Kn/m
Massa especifica da argamassa = 19 Kn/m³ concreto convencional
Massa especifica da argamassa = 14Kn/m³ concreto leve
Cálculo da viga 30x60
Peso da viga = 0,3x0,6x23,95
Peso da viga = 4,3 Kn/m concreto convencional
Peso da viga = 0,3x0,6x9,83
Peso da viga = 1,76Kn/m concreto leve
Peso da alvenaria = 5X18x0,19 = 17,1 Kn/m
Peso da laje = {(2x3,75) + (5,38x3,75)} /2
Peso da laje = 13,83Kn/m
Peso total = 4,3+17,1+13,83
Peso total = 35,23 Kn/m concreto convencional
Peso total = 17,1+13,83+1,76 = 32,69Kn/m concreto leve
Mk = 35,23x7²/8 = 215,78 Kn.m Concreto convencional
Mk = 32,69x7²/8 = 200,22 Kn.m Concreto leve
Md = 1,4x 215,78 = 302,092 Concreto Convencional 
Md = 1,4 X 200,22 = 280,308 Concreto leve
dmin= 2√302,092/0,3x25000/1,4 = 0,47m concreto convencional
dmin =2√200,22/0,3x25000/1,4 = 0,38m concreto leve
d adotado = 0,50m
d da viga= 0,60-0,05= 0,55m
d da viga> d adotado então armadura simples
KMD = 302,092/0,3x0,55²x25000/1,4 = 0,1864 concreto convencional
KMD = 200,22/0,3X0,55²x25000/1,4=0,1235 concreto leve
KMD adotado 0,1900 para o concreto convencional
Kx = 0,3205
Kz=0,8718
Ec = 3,500
Es= 7,4204
KMD adotado 0,1250 para o concreto leve
Kx = 0,1998
Kz = 0,9201
Ec = 3,2363
Es= 10,000
As = 302,092/0,8718x0,55x500000/1,15 – concreto convencional
As = 1,44 x 10 -3 m² ou 14,4 cm² concreto convencional
As = 200,22/0,9201x0,55x500000/1,15 – concreto leve
As = 9,09 x 10-4 m² ou 9,09 cm² - concreto leve
As min = 0,15/100 x 0,60x0,30 = 2,7 x 10-4 m² ou 2,7 cm²
Barras de 16 mm = 2,01 cm² = As 
14,4/2,01 = 7,164 ou 8 barras, e 9,09 /2,01 = 4,52 ou 5 barras de aço.
Parte 2: Cálculo da laje 7x12 com 13 cm de espessura de alvenaria
Concreto convencional
0,13x23,95= 3,11 Kn/m²
0,02x19 = 0,38 Kn/m²
0,015x28=0,42 Kn/m²
Fd= 1,4 x 3,91 + 1,4 x 2 = 8,27 Kn.m
Mk = 8,27x12²/8 = 148,86 Kn.m
Md= 1,4x148,86 = 208,40 Kn.m
dmin=2√208,40/1x25000/1,4
dmin= 0,21 m ou 21 cm
d da viga = 10 cm < d min 21cm armadura dupla
M lim = 0,251x1x10²x25000/1,4
M lim = 44,82 Kn.m
M 2 = 208,40-44,82 = 163,58 Kn.m
As1 = 44,82/(1-0,4x0,45)x0,10x500000/1,15
As1=12,6cm²
As2 = 163,58/ (0,10-0,03)x500000/1,15
As2 = 53,74cm²
As min = 0,15/100x7x12 = 0,126m² ou 1260 cm²
As de 16mm de diâmetro = 2,01 cm²
12,6/2,01 = 6,26 ou 7 barras
53,74/2,01 = 26,73 ou 27 barras.
As de diâmetro 12,5 mm de diâmetro = 1,23 cm²
12,6/1,23 = 10,24 ou 11 barras
53,74/1,23 = 43,69 ou 44 barras
 Cálculo do concreto leve
0,13x9,83 = 1,27Kn/m²
0,02x14 = 0,28 Kn/m²
0,015x28 = 0,42 Kn/m²
Fd= 1,4 x1,97 + 1,4 x 2 = 5,55 Kn.m 
Mk = 5,55x12²/8 = 99,9 Kn.m
Md= 1,4x99,9 = 139,86 Kn.m
dmin=2√139,86/1x25000/1,4 
dmin= 0,17 m ou 17 cm
d da viga = 10 cm < d min 17 cm armadura dupla
Mlim = 0,251x1x10²x25000/1,4
Mlim = 44,82 Kn.m
M 2 = 139,86-44,82 = 95,04 Kn.m
As1 = 44,82/(1-0,4x0,45)x0,10x500000/1,15
As1=12,6cm²
As2 = 95,04/(0,10-0,03)x500000/1,15
As2=31,22 cm²
As min = 0,15/100x7x12 = 0,126m² ou 1260 cm²
As diâmetro de 16mm = 2,01
12,6/2,01 = 6,26 ou 7 barras
31,22/2,01 = 15,53 ou 16 barras.
As de diâmetro 12,5 mm de diâmetro = 1,23 cm²
12,6/1,23 = 10,24 ou 11 barras
31,22/1,23 = 25,38 ou 26 barras
Desenhos
Figura 15 – Ilustração vista ”laje” 
13,83KN/M
17,1KN/M
Figura 16 – Detalhe cargas 
Figura 17 – Diagrama 
Figura 18 – Diagrama 
Figura 19 – Diagrama 
X
0,42 KN/M²
3,11KN/M²
Figura 20 – Cargas 
0,38KN/M²
Figura 21 – Formato viga 
Análise dos Cálculos
Pelos dados obtidos no laboratório como o peso do corpo de prova, chegamos a uma massa especifica do concreto por seu volume, assim, vimos que esse concreto convencional estava perto do esperado, mas o concreto leve estava frágil, pois, nas fotos do concreto rompido notamos que esse apresentava vazios devido ao mau adensamento e estava com bastante EPS o deixou menos resistente também.
Pelos cálculos considerando uma área retangular de 0,30 x 0,60 metros de viga, mostraram que o concreto na primeira laje necessita de uma armadura simples e na laje 7x12m necessita de uma armadura dupla. Sendo necessário uma alta área de aço para o concreto leve e o convencional.
Conclusão
Concluímos que com o desenvolvimento social e econômico e o aperfeiçoamento das tecnologias, os processos dentro da área da construção civil também evoluíram. E o concreto é componente dessa evolução. Essa evolução possibilitou realizar projetos cada vez mais ambiciosos em conjunto com a arquitetura. Esse processo beneficiou várias áreas da sociedade, dentre elas a Habitação Urbana, SaneamentoBásico e outros.
No ramo da arquitetura, é fácil destacar o concreto como solução para vários problemas, como grandes vãos livres, torres, postes, ou seja, elemento imprescindível dentro dos processos de arquitetura em geral. Vale ressaltar também o aspecto ambiental do concreto, lembrando que as maiorias dos seus agregados são de origem natural, isso auxilia também no custo final do produto.
Tecnicamente falando, fica evidente neste trabalho que o concreto é um dos mais importantes componentes da construção civil moderna, a sua utilização gera agilidade, já que possui relativa facilidade para execução, facilidade na elaboração, flexibilidade excelente para projetos herméticos, já que ainda fresco, permite fácil adaptação à qualquer tipo de forma. E ainda é pouco permeável e com excelente durabilidade.
Neste trabalho fica claro o rigoroso critério técnico utilizado na execução do concreto utilizando elementos específicos (agregados), que garantem excelente qualidade e eficiência ao produto final, sem contar com os cálculos rigorosos também aqui apresentados. Em linhas gerais se faz necessário salientar alguns aspectos negativos nas propriedades do concreto, como dificuldade em reformas e adaptações, possibilidade de fissura aparente, transmissão de calor. Porém, em pouco desabona os aspectos positivos do elemento em questão.
As imagens expostas ao longo do trabalho, demostram os passos seguidos na fase de testes com corpos de prova, tanto com o concreto convencional, quanto com o concreto leve, assim como os cálculos usados nesses testes.
Em nosso trabalho utilizamos o EPS para testes com concreto leve, lembrando que também é utilizado a argila expandida como agregado, para concreto leve. Ao longo de nossa pesquisa, ficou claro que esse método é utilizado para isolamento acústico e térmico, enchimentos, divisórias e em casos onde se deseja diminuir o peso da própria estrutura.
Finalmente, concluímos que tratamos ao longo deste trabalho de um excelente componente construtivo, que evoluiu perante o tempo e se mostrou insubstituível no ramo da construção civil.
Referências Bibliográficas:
(http://wwwp.coc.ufrj.br)
http://wwwp.coc.ufrj.br/~ibrahim/propriedade.htm
Prof. Ibrahim Abd El Malik Shehata 2005. 
(www.mapadaobra.com.br) 
http://www.mapadaobra.com.br/tecnologia/concreto-leve-conheca-tipos-e-indicacoes/ 
Editora Pini, Publicado em 11/07/2016. 
PÉRTILLE, Jaqueline. Propriedades do concreto: Concreto, 4° aula propriedade dos concreto. São Paulo. Site disponível http://sinop.unemat.br/site_antigo/prof/foto_p_downloads/fot_7077aula_4_-_pyopyiedades_do_concyeto_pdf.pdf
ARAÚJO. J.M – FURG. Materiais para concreto armado; agregados, simples, concreto armado. Volume , 4° edição; Maio 2014. Editora Dunas. Rua Tiradentes, 105 – Bairro Cidade Nova, Rio Grande – RS, site disponível http://www.editoradunas.com.br/revistatpec/aulas_arquivos/Cap1_V1.pdf
BASTOS. P,S,S. Estrutura de concreto l: Fundamentos do concreto armado. Unesp campus Bauru/sp, Agosto/ 2006. Site disponível: http://coral.ufsm.br/decc/ECC1006/Downloads/FUNDAMENTOS.pdf
Votorantin, Cimento : Concreto leve. Concreto estrutural. Publicado 2016 . Site disponível: http://www.mapadaobra.com.br/tecnologia/concreto-leve-conheca-tipos-e-indicacoes/
MARTINS,P,B,M. Influencia da granulometria agregado miúdo na trabalhabilidade do concreto. Granulometria agregado miúdo e graúdo e suas medidas. Feira de Santana 2008. Orientados Mestre: Elvio Antonio Guimaraes. Site disposponivel:http://civil.uefs.br/DOCUMENTOS/PAULO%20BENJAMIM%20MORAIS%20MARTINS.pdf
MURUCCI, Rômulo. Pet Engenharia Civil UFJF. Concreto leve Parte 1. Mais utilizados e massa especifica. Fontes: Téchne, Ecopore, Weber, ABNT NBR 12644:2014, Monografia: Modelagem Computacional de Concreto Leve Utilizando o Programa CAST3M, Julia Castro Mendes, Faculdade de Engenharia UFJF, 2014. Site disponível: https://blogdopetcivil.com/2015/05/25/concreto-leve-parte-1/
ARGAMASSA Concretos. Agregados, granulometria graúdo e miúdos. Obs: Arquivo downloads da internet não tem informações adicionais como Autor, Editora entre outros. Site disponível:file:///C:/Users/Public/Backup/Downloads/AGREGADOS.pdf
BREMNER.T.W. /TÉCHNE: Concreto de agregado leve. Tijolo, queima e todo processo e experiência. Artigo Originalmente : No 400 Congresso Brasileiro do concreto, REIBRAC, Rio de Janeiro. Agosto 1998. Tradução: Andrade, A.M. Outras fontes.1 MEHTA, K. P., Concrete: Structures and Properties, and Materials, Prentice-Hall, 1986; 2. BREMNER, T., Influences of Aggregate Structure on Low Density Concrete, tese de PhD, University of London, junho, 1981; 3. SUGIYAMA, T., BREMNER, T.W., HOLM, T.A., Effects of Stress on Chloride Permeability in Concrete, apresentado para publicação; 4. GILKS, P. A., Effect of Aggregates - Matrix Interaction on Concrete in a High Stress, Freezing and Thawing Environment, tese de Msc, University of New Brunswick, 1987; 5. HOLM, T.A., BREMNER, T.W., NEWMAN, J.B., Lightweight Concrete Subject to Severe Weathering, Concrete International, junho, 1984; 6. CAN 3 - A 23.3 - M 84, disponível pela CSA, 178, Edifício Rexdale, Rexdale, Ontário, Canadá M9W 1R3; 7. CEB-FIP Model Code - 1990, disponível por Thomas Telford, 1 Heron Quay, London, UK. http://techne.pini.com.br/engenharia-civil/37/artigo287164-1.aspx

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