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PROPRIEDADES FÍSICAS E QUÍMICAS DO CIMENTO (PÓ, PASTAS, ARGAMASSAS E CONCRETOS; FRESCOS E ENDURECIDOS UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA Dosagem empírica do concreto? UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA É uma receita da prática; Traço x res comp 28d Alô? É da usina Betonmaster? Preciso de um concreto com: UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA →fck = 30 Mpa ou 40 Mpa → com fibras, auto adensável... → Slump 100mm ± 10mm → ou 150mm p bombeamento A usina irá preparar o concreto a partir dos requisitos estabelecidos pelo cliente de acordo com a finalidade para a aplicação. Dosagem experimental do concreto UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA O traço é determinado a partir de um valor pré-estabelecido para os requisitos do concreto; Fck → teor de argamassa? → slump ? → fck ? O que significa”fck” do concreto? ◼ Todo produto tem marca, prazo de validade, fabricante... e também um número que é o seu valor característico. ◼ O que significa caracterização: definir, qualificar, descrever, indicar, identificar, determinar, designar, assinalar, salientar, evidenciar, destacar, desenhar, representar, denotar, configurar, tipificar, caracterizar. ◼ O valor característico é um valor que corresponde ao percentil de 5% da distribuição de probabilidade que melhor se ajusta aos valores obtidos nos ensaios realizados sobre condições específicas (AEROCODE 5, 1993). UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA Os produtos e seus atributos Identificação por uma ou + características principais. ◼ Por exemplo: lâmpada: pela vida útil, pelos lumens e pela cor 2500 K (+ amarela) ou 6500 K (+ branca); ◼ A televisão: tecnologia, tamanho da tela, pixels... ◼ Bateria de carro: pela potência Ah (ampère hora); ◼ O computador pelo HD ou memória RAM; UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA O que significa fck do concreto? ◼ Alguns exemplos: – Lâmpada → dura 10.000 horas; – Bateria de celular → 12 horas de duração; – Pneu de autos → Existem pneus mais duros (<desgaste <aderência) e pneus mais moles (>desgaste >aderência). Valor característico “k” dos pneus em relação à sua durabilidade chama-se: TREADWEAR: 280;320;360;480... P.ex.: p/ TW = 300 → O pneu deve durar 40.000 km (?) No entanto há pneus que vão durar 41.000 km e outros que vão durar 65.000 km e eventualmente um ou outro que pode não atingir o valor do rótulo. UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA O que significa fck do concreto? ◼ Alguns exemplos: – Lâmpada → dura 10.000 horas; – Bateria de celular → 12 horas de duração; – Pneu de autos → Existem pneus mais duros (<desgaste <aderência) e pneus mais moles (>desgaste >aderência). Valor característico “k” dos pneus em relação à sua durabilidade chama-se: TREADWEAR: 280;320;360;480... P.ex.: p/ TW = 300 → O pneu deve durar 40.000 km (?) No entanto há pneus que vão durar 41.000 km e outros que vão durar 65.000 km e eventualmente um ou outro que pode não atingir o valor do rótulo. UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA OS ENSAIOS NÃO APRESENTAM RESULTADOS IGUAIS. O VALOR DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO ESCOLHIDO PARA CARACTERIZAR O CONCRETO DEVE IGULAR OU SUPERAR (em 95% dos casos). Então, qual o valor de referência de resistência á compressão do concreto que o calculista deve trabalhar o “fck” ? . Assim, para o exemplo seguinte: Deseja-se fck = 25 Mpa. Através de 1 método escolhido fez-se o traço e moldou-se vários corpos de prova com os resultados seguintes: UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA Fonte: David Grubba https://images.app.goo.gl/CowuEi4JMwzbtAYx9 SERÁ QUE O CALCULISTA PODERÁ ADOTAR COMO VALOR CARACTERÍSTICO fck PARA O CONCRETO O VALOR DE 25 Mpa PARA ESTE CONCRETO CUJOS CORPOS DE PROVA FEITOS PREVIAMENTE EM LABORATÓRIO APRESENTARAM O RESULTADO ABAIXO? QUAL O VALOR DE fck QUE PODEREMOS ADOTAR PARA SER EMPREGADO NO CÁLCULO DA ESTRUTURA? ◼ A curva de Gauss representa muitos fenômenos da natureza como: a idade de uma população, o peso dessas pessoas, o nº do sapato, as notas dos alunos de uma disciplina... UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA ◼ A estatística permite estabelecer limites e %s através da curva de Gauss. ◼ PARA O EXEMPLO ANTERIOR O RESULTADO É TÃO DISPERSO QUE NÃO DÁ PARA SE DETERMINAR UM VALOR PARA O FCK CALCULADO ESTATISTICAMENTE. VAMOS ENTÃO ADOTAR VALORES PARA OUTRO LOTE DE CORPOS DE PROVA: ◼ fcm = μ = 35 Mpa; ◼ σ= Sd = 4 Mpa; ◼ fcm – 1sd = 35 – 4 = 31 Mpa; ◼ fcm – 2sd = 35 – 2(4) = 27 Mpa; ◼ fcm + 1sd = 35 + 4 = 39 Mpa; ◼ fcm + 2sd = 35 + 2(4) = 43 Mpa; ◼ CONCLUSÕES: ◼ A área total da curva de Gauss representa 100% dos valores amostrados. ◼ Entre 31 Mpa e 39 Mpa teremos com certeza estatística: 68,2% do total; ◼ Entre 27 Mpa e 43 Mpa teremos 95,4% do total. Na prática, para atingir 100% dos resultados seria necessário dosar um concreto que atingisse resultados muito altos e que o menor deles fosse > que o fck estabelecido para o concreto e usado como referência para o cálculo, o que seria muito dispendioso? A curva de Gauss representa a maioria dos eventos da natureza e com a estatística pode-se saber a % de valores que ficarão >s ou <s que uma determinada %, usando-se como medida o desvio padrão “Sd” ou “σ” O desvio padrão é a distância entre o valor médio até onde a curva de Gauss faz a inflexão (muda a concavidade de baixo para cima). (veja o gráfico das porcentagens relativas acumuladas no slide seguinte) UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA ◼ Vamos analisar um lote de cp com o valor médio fcm = 35 Mpa e com desvio padrão σ = 4 Mpa Outras conclusões e definições: ◼ Quanto > o valor de rótulo do produto < será a sua garantia: ◼ Qual o valor de rótulo fck que poderemos adotar ? Adotando-se fck = fcm → teremos numa estrutura o concreto em que os 50% dos lotes não atingirão o resultado esperado ◼ Usamos assim o Sd (desvio padrão) como unidade de medida para se determinar as garantias, através das %s e dos limites que desejarmos (o Sd pode ser valor decimal); UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA fck Garantia do concreto Usando-se o σ como unidade de medida: fcm+2σ 43 2,2% de garantia 2,2% terão fc >43 Mpa 2,2% da a. total fcm+1σ 39 (13,6+2,1+0,1)% de garantia 15,8% terão fc > 39 Mpa 15,8% da a. total fcm 35 50% de garantia 50% terão fc > 35 Mpa 50% área total fcm-1σ 31 100-(0,1+2,1+13,6)= 84,3% terão fc > 31 Mpa 84,3% da a. total fcm-2σ 27 100-2,2%= 97,8% terão fc > 27 Mpa 97,8% da a. total IDEAL: valor adotado como ACEITÁVEL nos produtos: fck = fcm – 1,65sd → 95% garantia fcm = fcj = resistência à compressão média do concreto fck = resistência à compressão característica do concreto UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA 27Mpa 31Mpa 39Mpa 43Mpa35Mpa Então: fck = 35 – 1,65 x 4 = 28,4 Mpa (quando se conhece o valor de fcj (= fcm) e se tem o desvio padrão calculado ou adotado (a ser visto); Ou: fcj = 28,4 + 1,65 x 4 = 35 Mpa (quando se estabelece o valor de fck e sabe-se de antemão o valor do desvio padrão). UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRAfCk = fcj - 1,65 sd fCJ = fck + 1,65 sd As normas dos produtos em geral como a NBr 6118 do concreto, utilizam como valor de rótulo (ou resistência característica à compressão) para os resultados de um determinado lote de corpos de prova a garantia de 95% ou seja: Adotando-se o desvio padrão Sd=1,645 teremos o valor de fck em que apenas 5% ficarão abaixo dele e 95% dos valores serão superiores. Então a fórmula para o cálculo do fck será: ou UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA fCk = fcj - 1,65 sd fCJ = fck + 1,65 sd O que significa fck do concreto? fck = resistência característica à compressão do concreto. É o valor de referência para a resistência à compressão do concreto que o projetista adota como base o cálculo de um valor associado à um nível de confiança de 95%. UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA Fonte: José A. Freitas Jr. UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA Fonte: David Grubba https://images.app.goo.gl/CowuEi4JMwzbtAYx9 A FIGURA DA ESQUERDA MOSTRA 1 CURVA DE GAUSS BAIXA QUE REPRESENTA AMOSTRAGEM COM GRANDE DISPERSÃO (DESVIO PADRÃO ALTO) E NO MESMO DIAGRAMA A CURVA DE GAUSS ALTA QUE REPRESENTA 1 AMOSTRAGEM COM PEQUENA DISPERSÃO COM DESVIO PADRÃO PEQUENO. UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA No exemplo da figura: Nº de corpos de prova = 100 fcm = 36 Mpa; fck = 30 Mpa; Sd = ? (calcular). Conclusão: Para que o calculista adote o valor para fck = 30Mpa é necessário de dosar um concreto (como o da figura) com 1 traço que em 100 corpos de prova apresente uma média de 36 Mpa. Assim, apenas 5% dos resultados do concreto serão inferiores a 30Mpa e 90% dos resultados serão iguais ou superiores. A NBr 6118 o lote para ensaio deve ser ≥ 20. UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA ATIVIDADE ◼ Qual a diferença entre dosagem empírica e experimental no traço do concreto? ◼ A seguir são apresentadas os resultados dos ensaios de resistência à compressão do concreto. Calcular: o valor da res. média à compr. fcm, sd e o fck para cada série. *PARA OS VALORES ADIANTE SOMAR k/10 aos valores dados, onde k = 2 últimos algarismos do RGM do aluno. *fci = 20, 22, 18, 26, 21 e 26; *fci = 25, 25, 28, 23, 19, 22, 26 e 18; *fci = 35, 32, 28, 23, 29, 32, 26 e 28; *fci = 25 (18x), 28 (10x), 23 (25x), 19 (12x), 22 (24x) e 26 (11x); UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA fcj = fCk + 1,65 sd ◼ Para cada uma das séries anteriores, Sabendo-se que fck = fcm – 1,645 sd, esquematizar a curva de Gauss mostrando: o valor de fck e os valores dos resultados (fci em %) contidos antes e depois. ◼ Esquematizar a curva de Gauss mostrando: os valores de: fcm; fcm - 1 s; fcm + 2 s; os resultados (fci em %) contidos entre estes limites. ◼ Anotar os valores: – A resistência à compressão média do concreto; – O desvio padrão Sd; – O valor de fck estabelecido por norma UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA No diagrama abaixo anotar os valores e suas “garantias” para fcm com +1Sd; +2Sd; -1Sd; - 2Sd e – 1,65Sd; UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA https://images.app.goo.gl/CowuEi4JMwzbtAYx9 Fonte: David Grubba UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA https://images.app.goo.gl/CowuEi4JMwzbtAYx9 Fonte: David Grubba UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA https://images.app.goo.gl/CowuEi4JMwzbtAYx9 Fonte: David Grubba UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA https://images.app.goo.gl/CowuEi4JMwzbtAYx9 Fonte: David Grubba https://images.app.goo.gl/CowuEi4JMwzbtAYx9 UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA Fonte: David Grubba https://images.app.goo.gl/CowuEi4JMwzbtAYx9 UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA Fonte: David Grubba https://images.app.goo.gl/CowuEi4JMwzbtAYx9 UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA Fonte: David Grubba https://images.app.goo.gl/CowuEi4JMwzbtAYx9 ◼Todos os exemplos anteriores são para casos em que é possível se determinar o desvio padrão através de ensaios dos corpos de prova. ◼ Quando não há esta possibilidade (Não há laboratório de tecnologia do concreto disponível então o valor do desvio padrão poderá ser estimado de acordo com as condições da obra (o que acontece na maioria dos casos quando o concreto não é usinado) UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA Fonte: David Grubba https://images.app.goo.gl/CowuEi4JMwzbtAYx9 CONDIÇÃO DE PREPARO Unidade de medida dos agregados Umidade da areia A→ Sd = 4,0 Mpa B→ Sd = 5,5 Mpa C→ Sd = 7,0 Mpa massa Calculada e descontada X volume Calculada e descontada X volume Estimada e descontada X UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA Questão: Para atender ao calculista que adotou como valor característico para a tensão de compressão do concreto fck = [32 + (k/10)] Mpa determinar o valor da tensão de dosagem (empregado para se determinar o traço em laboratório) fcj ou fc28 ou fcm, para obras cujos controles são os seguintes: Dados: Usar a tabela da condição de preparo; ◼ a) rigoroso; ◼ b) razoável; ◼ c) regular; ◼ d) cimento medido em massa, agregados em volume e umidade da areia calculada e descontada da água de amassamento; ◼ e) cimento e agregados medidos em massa e umidade da areia estimada e descontada da água de amassamento. ◼ K = 2 últimos algarismos do número do aluno. UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA Fonte: David Grubba https://images.app.goo.gl/CowuEi4JMwzbtAYx9 fck,est < fck Razões: O controle de recebimento, em obra nova, indicou que fck,est < fck; Escopo: Encontrar qual o novo fck para reprojeto ou verificação da segurança estrutural; Ações: Trata-se de transformar o resultado da resistência do concreto medida através de testemunhos num valor equivalente ao da resistência característica do concreto à compressão, que seria utilizada num projeto de estrutura nova, a fim de viabilizar o emprego do mesmo método de introdução da segurança no projeto das estruturas de concreto utilizado em estruturas novas (Helene). UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA Fonte: David Grubba https://images.app.goo.gl/CowuEi4JMwzbtAYx9 UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA Fonte: David Grubba https://images.app.goo.gl/CowuEi4JMwzbtAYx9 UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA Fonte: David Grubba https://images.app.goo.gl/CowuEi4JMwzbtAYx9 DOSAGEM DO CONCRETO UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DO CONCRETO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA Fonte: HELENE et ali. In:Rev. IBRACON Estrut. Mater. vol.8 no.3 São Paulo May/June 2015 SEGURANÇA E ESTADOS LIMITES DO CONCRETO E DO AÇO É feita através do tratamento semi-probabilístico das grandezas que influenciam a segurança das estruturas, ou seja, por um lado majorar as ações e por outro minorar as resistências, é possível realizar o dimensionamento de estruturas novas e a verificação da segurança de estruturas existentes, com valoresefetivamente medidos ou estimados em campo. Com esta finalidade, o fib Model Code 2010 [10] recomenda quatro modelos de verificação da segurança, dos quais cita-se dois: Método Probabilístico de Segurança e Método dos Coeficientes Parciais de Segurança (ou Método Semi Probabilístico). Método Probabilístico: devido à sua complexidade e ainda ausência de conhecimento das variáveis principais, não é o mais utilizado e, portanto, não será objeto de discussão neste artigo; Método dos Coeficientes Parciais de Segurança: também conhecido como método Semi Probabilístico, faz uso de coeficientes pré-determinados para conversão de valores característicos em valores de cálculo. A norma ABNT NBR 8681:2003 [5] oferece ferramentas de cálculo de esforços baseadas neste método, conforme os seguintes conceitos: SEGURANÇA E ESTADOS LIMITES CARGA, CONCRETO E AÇO UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DO CONCRETO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA Fonte: SCTP engenharia Coeficiente de minoração do aço fyd = fyk/ϒs Coeficiente de majoração de carga: Nd = ϒf N Coeficiente de minoração do concreto: fcd = fck/ϒc ϒf = 1,4 ϒc = 1,4 ϒs = 1,15 UMC ENG. CIVIL TECNOLOGIA DO CONCRETO PROF.: CARLOS ROBERTO GODOI CINTRA Fonte: SCTP engenharia