CIVIL2018-1

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CENTRO UNIVERSITÁRIO DINÂMICA DAS CATARATAS 
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 
 
 
Missão: “Formar Profissionais capacitados, socialmente responsáveis e aptos a 
promoverem as transformações futuras” 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANÁLISE DA VIABILIDADE TÉCNICA DA UTILIZAÇÃO DE CONCRETO LEVE 
NA REGIÃO TRACIONADA DE PRÉ-VIGAS 
 
 
 
 
 
 
ALLYSSON EWERTON DA SILVA 
 
 
 
 
 
FOZ DO IGUAÇU - PR 
2018
 
ALLYSSON EWERTON DA SILVA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANÁLISE DA VIABILIDADE TÉCNICA DA UTILIZAÇÃO DE CONCRETO LEVE 
NA REGIÃO TRACIONADA DE PRÉ-VIGAS 
 
 
 
 
Relatório final apresentado à disciplina 
Trabalho de Conclusão de Curso I do curso 
de Engenharia Civil do Centro Universitário 
Dinâmica das Cataratas–UDC, sob a 
orientação do Prof. (ADRIANO RISSON). 
 
 
 
 
 
 
FOZ DO IGUAÇU – PR 
2018 
 
CENTRO UNIVERSITÁRIO DINÂMICA DAS CATARATAS 
 
 
 
ANÁLISE DA VIABILIDADE TÉCNICA DA UTILIZAÇÃO DE 
CONCRETO LEVE NA REGIÃO TRACIONADA DE PRÉ-
VIGAS 
 
 
 
Acadêmico (a): Allysson Ewerton da Silva 
 
 
 
 
Orientador: Adriano Risson 
 
 
 
 
Nota Final 
 
 
Banca Examinadora: 
 
 
 
 
Prof.: Michel F. Albertin 
 
 
 
 
Prof.: Damim 
 
 
 
 
 
FOZ DO IGUAÇU-PR, 2018. 
 
 
 
 
 
AGRADECIMENTOS 
 
Em primeiro lugar à Deus, por me presentear com a oportunidade de concluir 
esse curso, se hoje sou a pessoa que sou, foi graças a Deus, que me deu a honra de 
ser um escolhido para caminhar com Ele. 
E para os meu pais, por terem batalhado e dado o máximo deles para que eu 
pudesse ser quem sou hoje, e se eu cheguei até aqui foi por eles. 
 Agradecer também aos meus professores, uns que não apenas fizeram seu 
trabalho de ensinar, mas que também me ensinaram a gostar do que estudo, grandes 
mestres, e ao professor Adriano meu orientador, que me incentivou e me encorajou a 
não desistir do curso, 
E a UDC, que me proporcionou estruturas que me ajudaram e ajudarão a tornar 
esse projeto possível. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“Se Deus é por nós, quem será contra nós” 
(Romanos 8:31) 
 
 
https://www.bibliaonline.com.br/acf/rm/8/31+
 
SILVA, Allysson Ewerton. ANÁLISE DA VIABILIDADE TÉCNICA DA UTILIZAÇÃO 
DE CONCRETO LEVE NA REGIÃO TRACIONADA DE PRÉ-VIGAS subtítulo. Ano 
de Realização 2018. Número total de folhas 57. Trabalho de Conclusão de Curso 
(Graduação em Engenharia Civil) – Centro Universitário Dinâmica das Cataratas, 
Cidade Foz do Iguaçu, 2018. 
 
RESUMO 
 
As vigas são elementos estruturais, geralmente na horizontal que trabalha à 
flexão e transmite as cargas para os pilares; a estrutura de um edifício possui 
usualmente um conjunto de vigas chamada de vigamento, com isso temos estruturas 
com seu peso próprio elevado na construção do mesmo. Nesse trabalho foi abordado 
o método de vigas pré-fabricadas com concreto leve com argila expandida na parte 
tracionada da viga, com resistência de 20 MPa e o concreto convencional com 
resistência de 30 MPa, na parte comprimida, foi analisado estudos a flexão das vigas 
com o concreto de agregado leve armado com aço comum, visando a verificação, para 
este tipo de concreto, e as vigas serão dimensionadas de acordo com as 
recomendações da NBR 6118 - 2014 – Com 6 vigas ensaiadas tendo as mesmas 
dimensões, constituindo 2 conjuntos de vigas, sendo 3 vigas com o concreto leve na 
parte tracionada e 3 viga com o concreto convencional em toda a viga, para servir 
como base de resistência, para as possíveis comparações. Os resultados dos ensaios 
foram comparados com a análise teórica realizada a partir das recomendações da 
norma. As vigas foram dimensionadas no domínio 3, e apresentando-se os resultados 
obtidos, foi feita uma análise comparativa dos valores de resistência à carga de 
rompimento, fissuramento e também a aplicabilidade desse método, com suas 
vantagens e desvantagens para possíveis futuras estruturas mais leves na construção 
civil. 
 
Palavras-chave: Pré-viga. Concreto leve. Argila expandida. 
 
 
 
 
 
SILVA, Allysson Ewerton. ANALYSIS OF THE TECHNICAL VIABILITY OF THE USE 
OF LIGHTWEIGHT CONCRETE IN THE TRAPED AREA OF PRE-BEAMS. Year 
2018. Total number of sheets 46. Completion of Coursework (Graduation in Civil 
Engineering) – Centro Universitário Dinâmica das Cataratas, Foz do Iguaçu city .2018 
 
ABSTRACT 
 
 The beams are structural elements usually on the horizontal that works the 
flexion and transmits the load to the abutments, the structures of a 
building usually have a set of beams which are called girders, then, we have structures 
with their own weight lifted in the construction. 
In this paper, was approached the method of prefabricated beams with lightweight 
concrete and expanded clay in the traction portion of the beam, with resistance of 20 
MPa and conventional concrete with resistance of 30 MPa, in the compressed part, 
was analyzed studies about bending of the beams with aggregate concrete with light 
reinforcement and common steel, aiming at verification, for this type of concrete, and 
the beams are sized according to the recommendations of NBR 6118-2014-with 6 
beams tested with the same dimensions, constituting two sets of beams, being three 
beams with lightweight concrete in the traction part and three beams with the 
conventional concrete in all long the beam, to serve as a resistance basis, for possible 
comparisons. 
The result of the tests are compared with the theoretical analysis made from the 
recommendations. The beams were sized at the stage II, and by the results, a 
comparative analysis of the resistance values, disruption and cracking load was made, 
and also the applicability of this method, with its advantages and disadvantages for 
possible lighter future structures in a building. 
 
 
 
Key words: Girder. Beam. Lightweight concrete. Expanded clay. 
 
 
 
 
LISTA DE ILUSTRAÇÕES 
 
Figura 1 – Hipódromo da Gávea ............................................................................. 15 
Figura 2 – Pre-vigas ................................................................................................. 17 
Figura 3 – Construção do hotel Ibis Badget em Foz do Iguaçu ................................ 18 
Figura 4 – Southwestern Bell Telephone Company ................................................ 21 
Figura 5 – Comportamento do concreto na flexão pura (Estádio I) .......................... 27 
Figura 6 – Comportamento do concreto na flexão pura (Estádio lI) ......................... 38 
Figura 7 – Comportamento do concreto na flexão pura (Estádio lIl) ........................ 29 
Figura 8 – Comportamento dos domínios de deformações do concreto .................. 30 
Figura 9 - Intervalos típicos de valores de massa específica de concretos com 
agregados leves........................................................................................................34 
Figura 10 - Ensaio de Resistência à Compressão....................................................36 
Figura 11 - Ensaiado do slamp..................................................................................38 
Figura 12 - Fôrmas de madeira e armaduras utilizadas nas vigas............................40 
Figura 13 - Pré-viga com argila expandida abaixo da linha neutra.......................... .40 
Figura 14 - Primeira concretagem com argila expandida a abaixo da linha neutra...41 
Figura 15 – Segunda concretagem com concreto convencional de 30 Mpa.............41 
Figura 16 – Ensaio de flexão das vigas a três pontos...............................................42 
Figura 17 – Pré-viga submetida ao ensaio de flexão simples...................................47 
Figura 18 –Ruptura por flexão da pré-viga com concreto leve..................................48SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 12 
1.1 PROBLEMA .................................................................................................................. 12 
1.2 justificativa ..................................................................................................................... 13 
1.3 OBJETIVOS ................................................................................................................... 13 
1.3.1 Objetivo geral .......................................................................................................... 13 
1.3.2 Objetivos específicos ............................................................................................... 13 
1.4 HIPÓTESES ................................................................................................................... 13 
1.5 Delimitação ..................................................................................................................... 14 
2 REFERENCIAL TEÓRICO .......................................................................................... 15 
2.1 USO DO CONCRETO PRÉ-MOLDADO ..................................................................... 15 
2.1.1 Pré-viga e pré-laje .................................................................................................. 16 
2.2 CONCRETO LEVE ....................................................................................................... 18 
2.2.1 Concreto ..................................................................................................................... 18 
2.2.2 Agregados leves ......................................................................................................... 19 
2.3 CONSTRUÇÃO COM CONCRETO LEVE ................................................................. 20 
2.3.1 Características da argila expandida ........................................................................ 21 
2.4 PROPRIEDADES DO CONCRETO LEVE ................................................................. 22 
2.4.1 Resistência mecânica e massa específica ................................................................. 22 
2.4.2 Produção e dosagem ................................................................................................. 23 
2.5 CRITÉRIO DE DIMENSIONAMENTO DE VIGAS ................................................... 24 
2.6 ESTÁDIOS DE DEFORMAÇÃO DO CONCRETO ................................................ 25 
2.6.1 Estádio I ................................................................................................................... 25 
2.6.2 Estádio II ................................................................................................................ 26 
2.6.3 Estádio III ................................................................................................................ 27 
2.6.4 Domínios de deformações ....................................................................................... 28 
2.7 DOMÍNIOS ................................................................................................................ 29 
2.7.1 Domínio 1 ................................................................................................................ 29 
2.7.2 Domínio 2 ................................................................................................................ 29 
2.7.3 Domínio 3 ................................................................................................................ 30 
2.7.4 Domínio 4 ................................................................................................................ 30 
2.7.5 Domínio 4a .............................................................................................................. 31 
2.7.6 Domínio 5 ................................................................................................................ 31 
3 MÉTODO E MATERIAIS ........................................................................................ 32 
3.1. MATERIAIS ............................................................................................................. 32 
3.1.1 Aço .......................................................................................................................... 32 
3.1.2 Cimento ................................................................................................................... 33 
3.1.3 Agregados miudos ................................................................................................... 33 
3.1.4 Agregados graudos .................................................................................................. 33 
3.1.5 Argila expandida...................................................................................................... 33 
 
3.1.6 Formas ..................................................................................................................... 34 
3.2. tipo de ensaio ................................................................................................................. 34 
3.2.1 Resistência à flexão .................................................................................................... 34 
3.2.1 Características das vigas .......................................................................................... 35 
3.2.2 Ensaio a compressão e módulo de elasticidade ....................................................... 35 
3.2.3 Módulo de elasticidade ............................................................................................ 37 
3.2.4 Slump Test ............................................................................................................... 37 
3.2.5 Instrumentação......................................................................................................... 38 
3.2.6 Dimensionamento das Vigas ................................................................................... 38 
3.2.6.1 Moldagem das Vigas ........................................................................................... 39 
3.2.7 Ensaio de flexão simples ......................................................................................... 41 
3.3 RESULTADOS E DISCUSSÕES ........................................................................ 43 
3.3.1 Análise dos corpos de prova ..................................................................................... 43 
3.3.2 Abatimento de Tronco de Cone (Slump Test) ......................................................... 43 
3.3.3 Ensaio de Resistência à Compressão ....................................................................... 44 
3.4 ANÁLISE DAS VIGAS ................................................................................................. 44 
3.4.1 Análise do peso das prévigas. .................................................................................. 44 
3.4.2 Análise da carga estimada em calculo. .................................................................... 45 
3.4.3 Análise da carga de ruptura ..................................................................................... 46 
4. CONCLUSÃO ............................................................................................................ 50 
5. REFERÊNCIAS ..................................................................................................... 52 
APÊNDICES ............................................................................................................. 55 
APÊNDICE I .............................................................................................................. 56 
 
 
 
 
 
 
 
12 
1. INTRODUÇÃO 
 A construção civil no Brasil vem ao longo dos anos buscando soluções que 
atraia investidores, e a pré-fabricação de peças estruturais vem brigando cada vez 
mais por espaço no mercado, e podemser uma grande estratégia para isso. 
(VASCONCELOS 2002). 
O concreto com agregados leves, também denominado de concreto leve 
estrutural, vem sendo cada vez mais incrementado na construção civil, devido aos 
benefícios promovidos pela redução da massa específica do concreto, como a 
redução de esforços na estrutura das edificações e a diminuição dos custos com 
transporte e montagem de construções pré-fabricadas (RENAN LUCAS SCBAR) 
Devido a busca frenética por melhorias e soluções para a construção de 
grandes estruturas, com as propriedades da pré-fabricação e do concreto leve 
estrutural, unindo os dois elementos analisaremos em vigas pré-fabricadas o uso 
desse concreto leve na parte onde não se exige grandes esforços de compressão, 
sendo que acima da linha neutra que é onde se exige grandes esforços com a 
resistência do concreto acima de 30 MPa, manteremos o concreto convencional, uma 
vez que as vigas serão concretadas em 2 etapas. Tendo em vista que compararemos 
vigas com concreto leve com argila expandida na parte tracionada com vigas pré-
fabricadas com concreto convencional, compararemos suas resistências a carga de 
ruptura, de fissura e suas flechas respectivas, permitindo que as pré-vigas não só 
ajude acelerar o andamento das obras futuras, como também trará economia no custo 
final da obra, pela diminuição do peso próprio da estrutura e na diminuição de perdas 
de matérias no canteiro de obra, uma vez que a intenção é das pré-vigas serem feitas 
em uma fábrica especializada, tendo assim um controle melhor do desperdício e dos 
dimensionamento estrutural. 
 
1.1 PROBLEMA 
Estruturas com o peso próprio elevados, e o longo tempo em que uma estrutura 
grande leva para ser feita 
 
 
 
 
 
 
13 
1.2 JUSTIFICATIVA 
Esse trabalho será feito devido a um novo método de construção que 
proporciona uma diminuição de matéria prima e desperdício da mesma, e obtendo 
possíveis estruturas mais leves, com isso não só diminuindo o peso próprio das 
estruturas, como também diminuirá o seu custo final. 
Com os resultados e análises realizados nas estruturas ensaiadas nesse 
trabalho, será possível constatar qual será a melhor utilização do concreto, uma vez 
que estaremos diminuindo a resistência do concreto na parte tracionada, pelo fato de 
que o esforço requisitado na parte tracionada da vigar ser menor em relação a parte 
comprimida, tendo assim possíveis vantagens, uma vez que seu peso próprio 
diminuirá, junto também com o seu custo final, tendo menos desperdício de material, 
e o uso de esforço desnecessário, onde não se é utilizado. 
 
1.3 OBJETIVOS 
Verificar viabilidade de pré-vigas estruturais com concreto leve na região 
tracionada da viga. 
 
1.3.1 Objetivo geral 
Analisar a viabilidade técnica da utilização de concreto leve com argila 
expandida na região tracionada de pré-viga. 
 
1.3.2 Objetivos específicos 
 Analisar a resistência à flexão das pré-vigas utilizando concreto leve 
 Analisar a vantagem construtiva relacionada a perda de peso dos elementos 
 Avaliar a rigidez dos elementos estudados 
 Avaliar o modo de ruptura das vigas em estudo 
1.4 HIPÓTESES 
Obter pré-vigas resistentes e mais leves, com seu peso próprio reduzido, 
obtendo com isso um mecanismo de construção com pré-vigas que proporcionará 
vantagens na montagem das mesmas, tendo também um controle no desperdício de 
 
 
 
 
 
 
14 
materiais, e principalmente no dimensionamento e posicionamento das barras de 
vergalhões de aço da parte tracionada das pré-vigas. 
1.5 DELIMITAÇÃO 
 A análise da viabilidade de pré-vigas com o uso de argila expandida, na sua 
região tracionada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
15 
2 REFERENCIAL TEÓRICO 
 
 
2.1 USO DO CONCRETO PRÉ-MOLDADO 
Quando o assunto é obra de grande porte, no Brasil, a pioneira a fazer uso de 
peças pré-moldadas foi o Hipódromo da Gávea, também conhecido como Jockey 
Clube Brasileiro, localizado no Rio de Janeiro, consoante leciona Vasconcelos (2002). 
 Referida obra foi construída em 1826, pela construtora dinamarquesa 
Christiani-Nielsen. O concreto pré-moldado foi utilizado em diversas soluções, tais 
quais as estacas e as cerca no perímetro da área reservada do hipódromo. 
 
Figura 1 – HIPÓDROMO DA GÁVEA 
 
Fonte: JOCKEY CLUBE BRASILEIRO. 
 
Mais tarde, na década de 50, destacou-se, em São Paulo, no ramo de utilização de 
pré-moldados em obras, a Construtora Mauá, que realizou inúmeras construções de 
galpões. 
 Nessas obras, a técnica utilizada consistia em colocar as peças deitadas uma 
sobre a outra, numa sequência vertical, separadas por papel parafinado. Com isso, 
no escolario de Vasconcelos (2002), se economizou tempo e espaço no canteiro de 
obras. 
 Já nos idos de 1963, inaugurou-se a primeira grande obra registrada de 
 
 
 
 
 
 
16 
edifícios de diversos pavimentos com estrutura reticulada em concreto pré-moldado. 
Trata-se do Conjunto Residencial da Universidade de São Paulo (CRUSP). 
Tal conjunto foi construído por 12 (doze) prédios de 12 (doze) pavimentos, sendo que 
as edificações serviriam de alojamento para os atletas que participariam dos Jogos 
Paramericano de São Paulo, que ocorreria no ano seguinte. 
 Como o tempo para construção foi exíguo, levando em consideração o porte 
da obra, temia-se que não daria para terminá-la tempestivamente. Nesse contexto, a 
solução encontrada foi fazer uso do concreto pré-moldado. Todavia, o referido 
processo foi empregado somente na metade dos prédios, uma vez que ainda era novo 
em solo brasileiro. 
 Vale ressaltar que algo inusitado aconteceu: as obras moldadas in loco 
terminaram antes do que as pré-moldadas. Para Vasconcelos (2002), isso pode ter se 
dado pois o projeto foi entregue ao engenheiro Henrique Herweg para cálculo com 
curtíssimo prazo, aliada a ausência de softwares para auxiliá-lo, bem como a 
construtora não possuía o conhecimento para executar a obra em um prazo rápido. 
 Por fim, registre-se que a pré-moldagem é cada vez mais usada no ramo da 
construção civil. Aliás, consoante relato de Doniak (2014), as peças pré-moldadas 
tiveram um papel essencial para a conclusão oportuna dos estádios utilizados na 
Copa do Mundo de 2014. 
 
2.1.1 Pré-viga e pré-laje 
Atualmente, entre nós, prevalece o emprego de vigas, lajes e pilares moldados 
no local ("in loco), para posterior execução dos sistemas de vedação. Vale dizer, se 
tratando de construção de edifícios de múltiplos pavimentos, o sistema estrutural 
convencional ainda é o mais adotado. 
 Contudo, com a criação do sistema estrutural em pré-vigas e pré-lajes, 
proporcionou-se maior controle da qualidade da execução da estrutura, 
aproveitamento das formas eliminação de etapas, assim como redução do prazo de 
execução e menor mão de obra. 
Por meio desse último sistema, tano as vigas como as lajes são executadas em 
duas etapas, isto é, na primeira, os elementos são pré-moldados em usinas e 
 
 
 
 
 
 
17 
montadas no próprio canteiro; na segunda, são moldados no local durante a execução 
do pavimento. 
Ademais, além das vigas e lajes, outros elementos como escadas e terraços 
também podem ser pré-moldados, seja total ou parcialmente. Os pilares são moldados 
no local, sendo que após a execução a estrutura possui comportamento idêntico ao 
do sistema convencional, pronta para receber a vedação. 
 Diante do exposto, conclui-se que as montagens do sistema moderno são: a) 
velocidade de execução; b) confiabilidade de prazos; c) precisão geométrica e 
redução do revestimento de fachada; d) redução de mão de obra; e e) melhor 
aproveitamento das formas. 
 Por fim, sob outra ótica, as desvantagens são as seguintes: a) investimento 
inicial; b) necessidade de equipamento de montagem; e c) espaço no canteiro para 
locação da usina de pré-moldados. 
Nas figuras abaixo, verifica-se a vista frontal dapré-vigas e pré-lajes, e elas 
sendo montadas. 
Figura 2 – VISTA FRONTAL DAS PRE-VIGAS. 
 
Fonte: AUTOR (2018) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
18 
Figura 3 – SISTEMA DE MONTAGEN DAS PRÉ-VIGAS 
(HOTEL HIBIS BADGET, EM FOZ DO IGUAÇU) 
 
Fonte: AUTOR (2018) 
 
2.2 CONCRETO LEVE 
 
2.2.1 Concreto 
 Consoante ensinamento de Mehta e Monteiro (2008), concreto é um material 
composto que consiste essencialmente de um meio contínuo aglomerante, dentro do 
qual estão mergulhados partículas ou fragmentos de agregados. 
 Nesse sentido, a mistura possui como objetivo envolver os agregados, 
complementando os espaços formados, bem como facilitar o manuseio. Já quando 
dura, a mistura reúne os agregados, formando um sistema com certa resistência aos 
esforços mecânicos e durabilidade, além de impermeabilidade. 
 Salienta-se que preparo do concreto merece especial atenção ao fato 
água/cimento, uma vez que, caso o cimento seja em quantidade aquém da 
necessária, não se mostra integralmente hidratado. Lado outro, se for em quantidade 
superior, coloca-se em xeque sua resistência e permeabilidade, considerando que se 
criam espaços quando a água em excesso é alocada para a superfície e evapora. 
Para mais, conforme ensinamentos de Almeida (2002), a despeito do concreto 
 
 
 
 
 
 
19 
simples possuir considerável resistência à compressão, facilidade de adaptação às 
formas mais diversas, garantir segurança contra- fogo e ser um material de baixo custo 
de construção e manutenção, ele é um material que possui desvantagens. 
 Com efeito, as limitações que acometem o concreto podem se resumir no 
elevado peso próprio, baixa resistência à tração, fissuração e necessidade de 
utilização de formas e escoramentos para a sua moldagem. 
 Finalmente, vale registrar que são realizados experimentos com o fito de 
aprimorar as propriedades do concreto, tais como adições e aditivos químicos de sílica 
ativa, que majora a resistência à compressão, assim como os aceleradores de pega 
e os incorporadores de ar. 
 
2.2.2 Agregados leves 
Em primeiro lugar, tem-se que a classificação de tais agregados se dá por meio 
de sua origem em naturais ou artificiais, ou, ainda, de acordo com a sua massa 
específica e sua possível utilização na construção civil. 
 Com relação a primeira classificação, os agregados leves naturais possuem 
menor aplicação em concretos estruturais, em razão da grande variabilidade de suas 
propriedades e da localização e disponibilidade das jazidas. Rossignolo (2009) cita 
como exemplo a pedra-pomes e o tufo vulcânico. 
 Por sua vez, os agregados leves artificiais podem ser produzidos a partir do 
tratamento térmico de materiais primas como argila, vermiculita e ardósia ou 
subprodutos industriais, tal qual a cinza volante e a escória de alto-forno (MAYCÁ et 
al., 2008). 
 Já no que tange a segunda classificação, de acordo com American (2003), ela 
é subdividida em três grupos, quais sejam: 
 
Agregados para concretos isolantes: sua utilização resulta em 
um concreto de massa específica em torno de 300 kg/m³ e 800 
kg/m³ e a resistência é desprezível; 
Agregados para concretos com resistência moderada: os 
concretos com esses agregados possuem resistência à 
 
 
 
 
 
 
20 
compressão entre 7 MPa e 17 MPa e, portanto, não tem função 
estrutural e as características de isolamento são intermediárias; 
Agregados para concretos estruturais: Resultam em concretos 
com maior resistência à compressão e são os únicos que podem 
ser empregados para fins estruturais. forno (MAYCÁ et al., 
2008). 
 
2.3 CONSTRUÇÃO COM CONCRETO LEVE 
Conforme relata o eminente Rossignolo (2009), em 1929, o edifício de 
escritórios da Southwestern Bell Telephone Company foi ampliado utilizando concreto 
leve. 
 Referido edifício possuía 14 pavimentos de concreto convencional e havia sido 
projetado para receber mais oito pavimentos. Entretanto, verificou-se que se fosse 
utilizado concreto leve na nova estrutura, poderiam ser executados 14 pavimentos 
adicionais. 
Nesse caso, a resistência à compressão atingida foi de 25 MPa em 28 dias. 
 
Figure 4 - SOUTHWESTERN BELL TELEPHONE COMPANY. 
Fonte: ROSSIGNOLO (2009) 
 
 
 
 
 
 
 
21 
2.3.1 Características da argila expandida 
Moravia (2006) conceitua argila expandida como o produto obtido por 
aquecimento de alguns tipos de argila na temperatura em torno de 1200 C. 
 Nessa toada, Gomes Neto (1998), citado por Rossignolo (2009), afirma que a 
expansão das matérias-primas naturais pode ser obtida, basicamente, através de dois 
processos industriais: sinterização ou forno rotativo. 
 Com efeito, a sintetização consiste em um processo pelo qual a matéria-prima 
é misturada com uma quantidade adequada de combustível, que pode ser coque ou 
carvão moído, e sofre expansão com o aumento da temperatura devido à formação 
de gases. Nada obstante, o método cria poros abertos, fato que faz com que o produto 
resultante absorva mais água. 
 Por seu turno, no forno rotativa, a massa da argila se molda formando uma 
massa viscosa e a outra parte se decompõe liberando gases, derivando um agregado 
com camada de proteção externa e interior poroso. 
 A argila expandida é usualmente utilizada em indústrias têxteis, jardinagem e 
paisagismo, isolamento térmico e enchimento leve. Em tais casos, o processo 
produtivo não interfere nas características necessárias, mas para a utilização em 
concretos estruturais, a absorção de água pelo agregado influencia no produto final. 
De mais a mais, segundo Maycá et al. (2008), o processo de forno rotativo não 
pode ser utilizado em qualquer tipo de argila, é necessário que haja um teor de 
fundentes adequado para formar uma camada de proteção externa para que os gases 
não escapem e assim ocorra o inchamento da partícula de argila. 
 Mister gizar que os agregados fabricados por esse método costumam 
apresentar granulometria variada, formato arredondado e interior formado por uma 
massa esponjosa microcelular. 
 
Por arremate, tem-se que, conforme Rossignolo (2009), o processo para a 
produção no método do forno rotativo pode ser dividido em oito etapas, senão 
vejamos: 
I) Homogeneização: a matéria prima é lançada em um depósito para 
homogeneização; 
 
 
 
 
 
 
22 
II) Desintegração: os torrões de argila são reduzidos a um diâmetro máximo 
de cinco centímetros; 
III) Mistura e nova homogeneização: tem a finalidade de deixar a argila com 
a trabalhabilidade adequada. É adicionado água e aditivo para melhorar 
a plasticidade e aumentar a sua expansão; 
IV) Laminação: a mistura passa por dois cilindros que eliminam os torrões 
maiores que cinco milímetros; 
V) Pelotas: o material é forçado contra uma placa perfurada com orifícios 
circulares, e são cortados por uma lâmina rotativa; 
VI) Secagem e queima: considerada a parte mais importante do processo, 
ocorre no forno rotativo. Na primeira fase, ocorre a secagem das esferas 
de argila. Na zona de combustão, o forno atinge a temperatura prevista 
para expansão das esferas, geralmente entre 1000°C e 1350°C; 
VII) Resfriamento: geralmente é utilizado um cilindro, na saída do forno, no 
qual é soprado ar por ventiladores. O ar quente é reaproveitado no 
interior do forno; 
VIII) Classificação e estocagem final: os agregados leves são classificados 
em peneiras vibratórias e armazenados para comercialização. 
 
 
2.4 PROPRIEDADES DO CONCRETO LEVE 
 
2.4.1 Resistência mecânica e massa específica 
O concreto estrutural destinado a produção possui como principais 
características a resistência mecânica e a massa específica. Destarte, a relação entre 
essas duas propriedades é conhecida como fator de eficiência. 
A propósito, segue a seguinte fórmula: 
 
𝐹E= 𝑅𝑒𝛾 
 𝛾 
 
 
 
 
 
 
 
23 
Onde: 
FE Fator de Eficiência (MPa.dm³/kg) 
Re Resistência à compressão (MPa)𝛾 Massa específica (kg/dm³) 
 
 
2.4.2 Produção e dosagem 
A dosagem do concreto leve é determinada pela combinação mais econômica 
de determinados componentes, como cimento, agregados e água, de modo que as 
propriedades almejadas sejam atingidas, seja no estado fresco, seja no estado 
empedernido. 
Nesse diapasão, Rossignolo (2009) afirma que para a dosagem do concreto 
leve se pode utilizar os métodos utilizados para concretos de agregados de peso 
normal, no entanto, são imprescindíveis adaptações em função de determinadas 
características, senão vejamos. 
Urge a necessidade de se projetar um concreto com massa específica 
particular, tendo em vista que durante sua produção observa-se a flutuação do 
agregado durante a vibração, ao contrário do que ocorre com o concreto convencional, 
onde há concentração de argamassa na superfície. 
Além disso, a absorção de água dos agregados em testilha possui como 
corolário alteração no fator água/cimento, bem como afeta as características de 
trabalhabilidade e a resistência final. 
Ainda, vale ressaltar que o agregado leve é o responsável pela resistência do 
concreto, vez que a resistência da argamassa e da zona de transição é maior, logo, 
quanto mais superior for a dimensão do agregado, inferior é sua resistência. 
Segundo American (2003), o ACI 213 R possui dois métodos de dosagem, 
quais sejam, o das massas e o dos volumes. O método das massas é utilizado para 
concretos com agregados miúdos convencionais e agregados leves. Por sua vez, o 
método dos volumes é indicado para concretos com agregados miúdos e graúdos 
leves. 
Com o escopo de assegurar a trabalhabilidade, proteção à armadura e de 
 
 
 
 
 
 
24 
ancoragem da armadura, para a fabricação dos concretos com agregados leves, se 
recomenda que o consumo de cimento seja acima de 300 kg/m3. 
Por último, à luz da lição de Angelin (2012), para fazer uso de aditivos e adições 
minerais, deve-se introduzir o aditivo depois da mistura dos componentes, para 
diminuir o efeito causado pela absorção de água do agregado leve, o que diminui a 
eficiência do aditivo. 
 
2.5 CRITÉRIO DE DIMENSIONAMENTO DE VIGAS 
Inicialmente, registre-se que o critério de dimensionamento de vigas utilizados 
no presente trabalho é aquele previsto na NBR 6118 (2014), sendo calculadas no 
estádio II. 
 Segundo Bastos (2015), os elementos lineares são aqueles em que o 
comprimento longitudinal supera em, pelo menos, três vezes a maior dimensão da 
seção transversal, e também as respectivas barras. Na maior parte das vezes, as 
vigas recebem ações das lajes, de outras vigas, de paredes, e algumas vezes de 
pilares, etc., assim, sua função é vencer os vãos e transmitir as ações para os apoios, 
como os pilares. 
 Ainda segundo o referido autor, as ações são geralmente exercidas 
perpendicularmente ao seu eixo longitudinal, podendo ser concentradas ou 
distribuídas. Da mesma forma podem receber forças normais de compressão ou de 
tração, na direção do eixo longitudinal. As vigas, assim como as lajes e os pilares, 
também podem fazer parte da estrutura de contraventamento, responsável por 
proporcionar a estabilidade global dos edifícios frente as ações horizontais. As 
armaduras das vigas são geralmente compostas por estribos, chamados “armadura 
transversal”, e por barras longitudinais, chamadas “armadura longitudinal”. 
 Com efeito, a flexão pode ser classificada de três formas, a depender dos 
esforços solicitantes que atuam na seção transversal, além do momento fletor. 
 A primeira forma é a flexão pura, que ocorre quando apenas o momento fletor 
solicita a seção, produzindo somente tensões normais. A segunda forma é a flexão 
simples, que é quando atuam conjuntamente o momento fletor e a força cortante, 
promovendo as tensões normais e tangenciais na seção. Por fim, a terceira forma é a 
 
 
 
 
 
 
25 
flexão composta, que atua conjuntamente momento fletor e força normal. 
 Pontua-se que o ensaio de Stuttgart é o mais famoso para a análise de flexão 
em uma viga de concreto. Por ele, é permitido analisar, simultaneamente, o 
comportamento da viga sob flexão pura e flexão simples. 
 Além do mais, no referido ensaio é possível distinguir em estágios crescentes 
de carga até a ruptura da peça. 
Quando uma viga de concreto armado é submetida a um ensaio como o de 
Stuttgart, em cada estágio de carregamento podem ser medidas ou estimadas 
diversas grandezas, como as deformações absolutas e específicas no concreto e na 
armadura, flechas, rotações, entre outras. 
Conforme assevera Clímaco (2008), da observação desses ensaios, à medida 
que o carregamento assume valores crescentes até atingir a ruptura, podem ser 
identificadas algumas fases bem definidas no comportamento da viga, que foram 
denominadas “estádios” na literatura técnica. 
 
2.6 ESTÁDIOS DE DEFORMAÇÃO DO CONCRETO 
Segundo Pinheiro (2007), os estádios de deformação do concreto podem ser 
definidos como os vários estágios de tensão pelo qual um elemento fletido passa, 
desde o carregamento inicial até a ruptura. 
 Com efeito, ao longo desse carregamento, distinguem-se basicamente três 
fases distintas: estádio I, estádio II e estádio III. 
 
2.6.1 Estádio I 
O estágio I é o início do carregamento. Vale dizer, as tensões normais que 
surgem são de pouca magnitude e, dessa maneira, o concreto consegue resistir às 
tensões de tração. 
Tem-se um diagrama linear de tensões ao longo da seção transversal da peça, 
sendo válida a lei de Hooke. 
O vestibular estádio termina quando a seção apresenta a primeira fissura junto 
à face tracionada. Ademais, conhecido o momento de fissuração, é possível calcular 
a armadura mínima. 
 
 
 
 
 
 
26 
Consoante Pinheiro (2007) e Crispin (2004), em função da baixa resistência do 
concreto à tração, se comparada com a resistência à compressão, percebe-se a 
inviabilidade de um possível dimensionamento no estádio I. 
 
Figura 5 – COMPORTAMENTO DO CONCRETO NA FLEXÃO PURA 
(ESTÁDIO I) 
 
Fonte: PINHEIRO (2007) 
 
2.6.2 Estádio II 
No estádio II de solicitação, o concreto não resiste mais à tração. Assim, a 
seção só equilibra o momento solicitante com armaduras tracionadas. 
A contribuição do concreto tracionado deve ser desprezada. Porém, a parte 
comprimida ainda mantém um diagrama linear de tensões, permanecendo válida a lei 
de Hooke. Logo, no diagrama tensão-deformação, a região onde o concreto tem 
deformações de alongamento, sua tensão é zero e a região onde o concreto tem 
deformação de encurtamento ainda apresenta comportamento linear. 
Segundo Pinheiro (2007), no referido estágio é considerado para a verificação 
do ELS, como o estado limite de abertura de fissuras e o estado limite de deformações 
excessivas. 
Com a evolução do carregamento, as fissuras caminham no sentido da borda 
comprimida, a linha neutra também, e a tensão na armadura cresce, podendo atingir 
o escoamento. Conforme o autor citado alhures, o estádio II termina com o início da 
plastificação do concreto comprimido 
 
 
 
 
 
 
27 
Figura 6 – COMPORTAMENTO DO CONCRETO NA FLEXÃO PURA 
(ESTÁDIO II) 
 
 
Fonte: PINHEIRO (2007) 
 
2.6.3 Estádio III 
É no estágio três que ocorre o dimensionamento dos elementos de concreto 
armado Pinheiro (2007). 
É dizer, a majoração da intensidade do momento fletor numa dada seção de 
uma viga, leva a um estádio do carregamento em que os materiais não obedecerão 
mais a Lei de Hooke. 
Nesse contexto, a determinação do momento fletor resistente de uma viga de 
concreto armado, diz respeito a uma verificação de um Estado Limite Último. 
Nessa verificação são adotadas as hipóteses de estádio III, conforme recomenda a 
NBR 6118:2014. 
No referido estádio, o concreto da região com deformação de encurtamento 
apresenta plastificação, alcançando sua máxima tensão de compressão resistente, 
que o leva à iminência da ruptura.28 
Figura 7 – COMPORTAMENTO DO CONCRETO NA FLEXÃO PURA 
(ESTÁDIO III) 
 
Fonte: PINHEIRO (2007) 
 
2.6.4 Domínios de deformações 
Disserta o autor Clímaco (2008) que o domínio de deformações é um intervalo 
convencional que compreende todas as possíveis situações de ruptura da seção 
transversal plana de um elemento linear de concreto armado, para uma determinada 
solicitação normal. 
Cada domínio de deformações de um elemento linear sob solicitações normais 
(que produzem tensões normais na seção) é identificado com um modo de ruptura, 
por sua vez associado ao tipo de solicitação, às dimensões da seção e à taxa e 
disposição das armaduras de aço. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
29 
Figura 8 – COMPORTAMENTO DOS DOMÍNIOS DE DEFORMAÇÕES DO 
CONCRETO 
 
Fonte: PINHEIRO (2007) 
 
2.7 DOMÍNIOS 
 
2.7.1 Domínio 1 
No primeiro domínio, a ruptura da peça por tração não é uniforme e sem 
compressão. Tendo como referencial a figura acima, o primeiro limite é a reta a, da 
ruptura por uma força de tração no eixo da peça, normal à seção, que sofre apenas 
translação. 
Por seu turno, a reta c representa uma ruptura em que a resultante de tração é 
aplicada no limite inferior do núcleo central, com tração máxima na fibra extrema mais 
próxima e compressão nula na extremidade oposta. 
Por fim, tem-se que a ruptura no domínio 1 é denominada “tração com pequena 
excentricidade”. 
 
2.7.2 Domínio 2 
No segundo domínio, a ruína se dá por deformação plástica excessiva do aço, 
com a deformação máxima de 10% e sem esmagamento do concreto, portanto, a 
tensão normal de cálculo do aço é igual à resistência de cálculo de escoamento do 
aço, σsd = fyd. 
A deformação no concreto varia de 0 até Ɛcu. Assim, o concreto não 
 
 
 
 
 
 
30 
desempenha a sua capacidade máxima e, portanto, é mal aproveitado. 
A profundidade da linha neutra varia de 0 até Ɛcu d / (Ɛsu + Ɛcu). 
Nesse domínio, em que a flexão predomina, deve-se prevenir a ruptura frágil 
da peça na zona tracionada, característica das seções fracamente armadas, 
providenciando uma armadura mínima de tração. 
Pode-se dizer que a seção neste domínio é sub-armada. 
 
2.7.3 Domínio 3 
No terceiro domínio, a ruptura da peça se dá por flexão com o escoamento da 
armadura ocorrendo simultaneamente ao esmagamento do concreto comprimido, 
tendo Ɛcu a deformação máxima no concreto e, na armadura tracionada, a 
deformação varia de Ɛyd até 10%, isto é, o aço está escoando com tensão σsd = fyd. 
É a situação ideal de projeto, pois há o aproveitamento pleno dos dois materiais. 
A ruína é dúctil, já que ela ocorre com aviso, havendo fissuração aparente e flechas 
significativas. 
Neste domínio, a posição da linha neutra varia de Ɛcu.d / Ɛsu + Ɛcu até Ɛcu.d 
/ Ɛyd + Ɛcu. Diz-se que a seção é normalmente armada. 
 
2.7.4 Domínio 4 
Da mesma forma que ocorre no terceiro domínio, o concreto encontra-se com 
a deformação relativa à ruptura, com Ɛc = Ɛcu. No entanto, o aço apresenta 
deformação abaixo de Ɛyd e, portanto, é mal aproveitado. 
O dimensionamento neste domínio é uma solução antieconômica, além de 
perigosa, porque a ruína se dá por ruptura do concreto e sem escoamento do aço. 
Com efeito, quando as peças de concreto são dimensionadas nesse domínio, 
diz-se que elas são superarmadas. 
Sendo assim, para evitar peças superarmadas pode-se optar por algumas soluções, 
tais quais: aumentar a altura h da seção transversal da peça, adotar o uso de 
armadura comprimida na seção transversal da viga ou aumentar a resistência do à 
compressão do concreto (fck). 
 
 
 
 
 
 
31 
2.7.5 Domínio 4a 
No domínio 4a, a seção transversal está sujeita à flexão composta. A ruptura 
se dá por compressão excêntrica, estando toda a seção e as armaduras comprimidas, 
com exceção de uma pequena região tracionada, nas fibras abaixo da armadura. 
 
2.7.6 Domínio 5 
No quinto domínio, a ruptura acontece por compressão não uniforme e sem 
tração. 
Utilizando como parâmetro a figura supratranscrita, a reta g representa a 
ruptura da peça com a resultante de compressão aplicada no limite do núcleo central, 
provocando o encurtamento máximo de Ɛcu na fibra extrema mais próxima e tração 
nula na extremidade oposta. 
Já a reta b representa uma ruptura por compressão uniforme ou axial, com a 
seção sofrendo apenas translação e rompendo o concreto com o encurtamento 
máximo de Ɛc². 
Salienta-se que a ruptura de seções no domínio 5 é proveniente da 
“compressão com pequena excentricidade”. 
 
 
 
 
 
 
32 
3 MÉTODO E MATERIAIS 
Segundo a NBR 6118 (2014), o cálculo para a realização do dimensionamento 
das armaduras das vigas devido aos esforços de flexão simples e da força cortante, 
em seções retangulares, é estipulado pelos procedimentos seguintes, em 
conformidade com os concretos do grupo ll. Os ensaios realizados nas vigas de 
concreto armado terão como objetivo analisar a rigidez dos elementos, resistência à 
flexão, modo de ruptura das vigas e as vantagens construtivas 
Utilizando como base dos métodos a serem executados nos corpos de prova, 
a NBR 5738 (ABNT, 2015) - moldagem e cura de corpos de prova cilíndricos ou 
prismáticos de concreto, para moldar e preparar os corpos de prova, que será 
ensaiado conforme a NBR 5739 (ABNT, 2007) - ensaio de compressão de corpos de 
prova cilíndricos. Os corpos-de-prova foram desformados 24h depois da concretagem. 
Então foram colocados em um tanque de água, onde permaneceram até a data de 
rompimento dos mesmos. 
Na primeira etapa de concretagem das pré-vigas com o concreto leve, na região 
abaixo da linha neutra, de 20 MPa, foi respeitado sete dias de cura, só depois foi, após 
essa primeira cura do concreto, e em seguida com o concreto convencional de 30 
MPa na região acima da linha neutra, na parte comprimida da viga, foram respeitados 
os sete dias de cura ainda na forma, só depois foi desformada e sob abrigo de 
intempéries até completarem 28 dias para então serem ensaiadas. 
 
3.1. MATERIAIS 
 
3.1.1 Aço 
 O aço utilizado para a composição das armaduras passivas, bem como, 
armadura dos estribos o aço CA-50 Arcelomittal de superfície nervurada. 
 Foram utilizados barras com diâmetros de 8mm, 12,5mm e 5mm para 
armadura passiva com suas características. Seguindo a recomendação descrita no 
item 8.3.5, da NBR 6118 (ABNT, 2014), o módulo de elasticidade do aço será admitido 
igual a 210 GPa. 
 
 
 
 
 
 
 
33 
3.1.2 Cimento 
O CP II-F-40, é um cimento portland composto com adição de Escória (34%), 
conforme a norma NBR/ABNT 11578. Por se tratar de um cimento mais fino, ele possui 
características de resistência mais elevadas em todas as idades. 
 
3.1.3 Agregados miudos 
Agregado que passa na peneira com abertura de malha de 9,5 mm, que passa 
quase totalmente na peneira 4,75 mm, e fica retido, em sua maior parte, na peneira 
75 μm; ou se define como a porção que passa na peneira de 4,75 mm e fica retida 
quase totalmente na peneira de 75 μm. (NBR NM 52, ABNT, 2002) Para realizar a 
caracterização dos agregados, serão utilizados a NBR NM 30 (ABNT, 2001) onde se 
refere aos agregados miúdos e a determinação da absorção de água, e também a 
NBR NM 52 (ABNT, 2002) onde especifica sobre agregados miúdos a determinação 
da massa específica e massa específica aparente. 
 
3.1.4 Agregados graudos 
 Foram utilizados agregados cuja maior parte de suas partículas fica retida na 
peneira com abertura com abertura de malha de 4,75 mm, ou a porção retida nessa 
mesma peneira. (NBR NB 53, ABNT, 2009). Todos os ensaios serão realizados 
seguindo a norma vigente. 
 
3.1.5 Argila expandida 
São agregados cerâmicos leves, de formato arredondado com granulometria 
de até 32mm, com densidade média de 350 Kg/m³, produzidos artificialmente pelo 
aquecimento de certas argilas em um forno rotativo à 1100 - 1200 ° C, que se 
expandem pela retenção de gases formadosno seu interior durante o aquecimento.
 Por ser leve e ter características positivas, como a elevada permeabilidade e 
durabilidade, excelente isolamento térmico e acústico, a argila expandida é uma ótima 
opção para uso em uma variedade de aplicações (ECIVILNET). 
 
 
 
 
 
 
 
 
34 
Figura 9 - Intervalos típicos de valores de massa específica de concretos com 
agregados leves. 
 
Fonte: ROSSIGNOLO E AGNESINI (2005) 
 
3.1.6 Formas 
Para as formas foram utilizadas madeiras de pinus, com espessura de 2,5mm 
e com 300 centímetros de comprimento. 
As ligações entre as peças foram feitas com pregos e o espaçamento das 
gravatas respeitando uma distância de 30 centímetros entre elas. 
 
3.2. TIPO DE ENSAIO 
 
3.2.1 Resistência à flexão 
O pórtico que será utilizado possui um macaco hidráulico com capacidade de 
aplicação de carga de 20 toneladas. 
Para o ensaio, foram feitos com vigas de 120 centímetros. Após as vigas serem 
curadas e desformadas. A analise a resistência à flexão das pré-vigas utilizando 
concreto leve, foram utilizados dois apoios bi apoiados em dois pontos localizados a 
uma distância 100 cm, e então foi aplicado uma carga concentrada no meio do vão, 
assim foi possível chegar o mais próximo de um carregamento. O carregamento foi 
aumentado gradativamente até atingir o colapso das vigas ensaiadas 
 
 
 
 
 
 
 
35 
3.2.1 Características das vigas 
Para se obter os resultados propostos nos objetivos desta pesquisa, foi 
analisado o sistema de construção utilizando pré-vigas de concreto armado. 
O número de vigas que foi analisado, foi determinada com base nas 
bibliografias estudadas e pela limitação dos equipamentos do laboratório. Outro limite 
se deu, pelo uso do relógio de medição de deformação que foi colocado no meio do 
vão, as dimensões das vigas foram de seção transversal retangular sendo 15 x 18 cm 
e comprimento total de 120 cm. 
Para obter os resultados mais próximo das cargas de ruptura, no 
dimensionamento das armaduras não foi aplicado nem um coeficiente de segurança, 
deixando assim, apenas as propriedades dos materiais utilizados para os ensaios. 
 
3.2.2 Ensaio a compressão e módulo de elasticidade 
Os ensaios de resistência a compressão e modulo de elasticidade, tanto do 
concreto convencional como do concreto leve utilizando a argila expandida, foram 
feitos utilizando as normas NBR 5739 (2007) e NBR 8522 (2008). Com isso foi 
possível obter os resultados a resistência à compressão média, dos 2 modelos de 
concreto e de cada viga analisada. 
 Foram feitos 6 corpos de prova para cada pré-viga, sendo assim, foi feito 3 
corpos de prova de cada viga na primeira etapa, nessa parte foi dada a concretagem 
da parte tracionada da pré-viga utilizando o concreto leve com argila expandida, já na 
segunda etapa foi obtido mais 3 corpos de prova de cada viga, sendo esses agora do 
concreto convencional de 30 MPA. Com isso, se obterá, no total de quatro corpos de 
prova por viga, em um total de seis pré-vigas, sendo cinco com concreto leve e uma 
com concreto convencional para comparações, com isso se obterá 24 corpos de prova 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
36 
Figura 10 - Ensaio de Resistência à Compressão 
 
Fonte: AUTOR (2018) 
 
A avaliação da resistência a compressão do concreto endurecido foi feita com 
corpos de prova de 10 cm de diâmetro e 20 cm de altura, e serão desformados e 
deixados para serem curados submersos na água até a data de ruptura. 
 A figura a seguir está exemplificando como será feito o ensaio da resistência a 
compressão do concreto endurecido. 
 
Dada pela equação: 
2
4
d
F
fc


 
Onde: 
 𝑓c é a resistência à compressão, em MPa 
 F é a força máxima alcançada, em newtons 
 d é o diâmetro do corpo de prova, em cm 
 
 
 
 
 
 
 
37 
3.2.3 Módulo de elasticidade 
Segundo o item 8.2.8 da NBR 6118:2014, quando não forem realizados 
ensaios, pode-se estimar o módulo de elasticidade inicial usando a expressão a 
seguir: 
ckci fE 5600 
 
Sendo: 
𝛼𝐸 1,2 para basalto e dia básico 
𝛼𝐸 1,0 para granito e gnaisse 
𝛼𝐸 0,9 para calcário 
𝛼𝐸 0,7 para arenito 
 
3.2.4 Slump Test 
A realização do ensaio de Slump, foi seguido a norma da NBR NM 67 (ABNT, 
1998) – Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone. Utilizando 
também a NBR NM 33 (ABNT, 1998) – Amostragem de concreto fresco. 
Assim foi possível obter a capacidade de auto adensamento do concreto. A 
figura a seguir está exemplificando como será feito o ensaio de Slump Test. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
38 
 Figura 11 – Ensaiado do slamp 
 
 Fonte: AUTOR (2018) 
 
3.2.5 Instrumentação 
Os dados que foram adquiridos, foram realizados utilizando-se um sistema de 
pórtico bi apoiado com aplicação das cargas por um cilindro hidráulico com 
acionamento mecânico, com capacidade de 20 toneladas. 
 
3.2.6 Dimensionamento das Vigas 
Foi calculado e ensaiado com antecedência os 2 traços de concreto utilizado, o 
com argila expandida e o com brita. Logo com a resistência desejada encontrada, 
foram dimensionadas 6 vigas sendo 3 com concreto leve na parte tracionada da via e 
3 com concreto convencional com brita 01 sendo elas identificadas por (Vb-1, Vb-2, 
Vb-3, Va-4, Va-5 e Va-6), para a comparação dos resultados. As vigas estudadas são 
de seção retangular 15x18cm, possuindo 100 cm de vão. 
Foram utilizadas para armadura longitudinal 2 barras de 8mm de diâmetro, aço 
CA-50, e para armadura transversal foram utilizados vergalhões de 5mm de diâmetro 
 
 
 
 
 
 
39 
com espaçamento de 17cm, aço CA-50, sendo utilizado em todas as vigas as 
mesmas medidas e dimensões de armadura e seção das peças. Pela falta de normas 
para o dimensionamento de elemento em concreto leve estrutural, logo as vigas foram 
dimensionadas de acordo com as normas da NBR 6118 (2014). Os cálculos do 
dimensionamento das vigas podem ser observados no Apêndice I. 
 
3.2.6.1 Moldagem das Vigas 
Para a montagem das vigas, foram utilizadas fôrmas de madeira, respeitando 
os requisitos básicos para o sistema de fôrmas de acordo com a NBR 14931 (2004). 
Antes da concretagem, foi passado desmolde em todas as vigas para minimizar a 
perda de água do concreto. 
As vigas foram concretadas em 2 etapas, sendo a primeira concretagem toda a 
região tracionada da viga, abaixo da linha neutra sendo as 3 no mesmo dia, atendendo 
o plano de concretagem descrito na NBR 14931 (2004). O adensamento do concreto 
se deu através de vibração mecânica, sempre com muito cuidado para não realizar 
uma vibração prolongada, para assim não ocorrer à segregação dos agregados. 
As vigas foram desmoldadas 48 horas depois da concretagem. Após a retirada 
das fôrmas, a cura das vigas realizou-se por molhagem. As vigas foram ensaiadas 
aos 28 dias de idade que é quando se atinge uma resistência elevada do concreto. 
Para cada viga concretada, foram moldados 6 corpos de prova, seguindo o 
procedimento de moldagem e cura, sendo submetidos ao ensaio de resistência a 
compressão no mesmo dia em que as vigas foram ensaiadas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
40 
Figura 12 - Fôrmas de madeira e armaduras utilizadas nas vigas 
 
Fonte: AUTOR (2018) 
 
Figura 13 – Primeira concretagem com argila expandida a abaixo da linha neutra 
 
 Fonte: AUTOR (2018) 
 
 
 
 
 
 
 
41 
Figura 14 – Pré-viga com argila expandida abaixo da linha neutra. 
 
Fonte: AUTOR (2018) 
 
Figura 15 – Segunda concretagem com concreto convencional de 30 MPa 
 
Fonte: AUTOR (2018) 
 
3.2.7 Ensaio de flexão simples 
O ensaio de flexão simples adotado foi o ensaio de flexão a três pontos, como 
mostra a figura a seguir. Este ensaio consiste no emprego de uma carga crescente, 
sendo centralizada em relação aos apoios de uma barra de geometria padronizada, 
comprimindo as fibras superiorese tracionando as fibras inferiores. 
 
 
 
 
 
 
42 
Inicia-se o experimento com a colocação do corpo de prova no aparelho de 
ensaio, em seguida, a força é aplicada e o responsável por medir a deflexão é o 
manômetro, no qual permanece em contato com a viga. 
 
 Figura 16 – Ensaio de flexão das vigas a três pontos 
 
Fonte: AUTOR (2018) 
 
 
 
 
 
 
43 
3.3 RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 Nessa etapa foram apresentados os resultados obtidos nos ensaios descritos 
no capítulo anterior. Primeiramente, foi analisado os resultados nos corpos de prova, 
no qual foi definido o traço do concreto utilizado, e logo em seguida avaliado e 
comparado o comportamento das vigas. A análise feita foi de comparação com os 
resultados obtidos das 3 pré-vigas feitas com o concreto convencional, adotadas como 
referência. 
 
3.3.1 Análise dos corpos de prova 
A seguir, foram avaliados os resultados dos ensaios dos corpos de prova no 
ensaio de abatimento de tronco de Cone (Slump Test), massa específica, resistência 
à compressão e ensaio de resistência à tração por compressão diametral. 
 
 
3.3.2 Abatimento de Tronco de Cone (Slump Test) 
 A tabela a seguir apresenta os resultados do ensaio de abatimento de tronco 
de cone para os concretos utilizados das dosagens dos traços de concreto. 
 
Tabela 1 - Abatimento (Slump Test) 
Slump do Concreto Abatimento (cm) 
Concreto com brita 15 
Concreto com argila 13 
Fonte: AUTOR (2018) 
Conforme os resultados apresentados, foi possível verificar que o abatimento 
no traço de concreto leve é menor que o abatimento do traço com brita. Os dois 
traços confeccionados não foram adicionados mais água além da quantidade 
estabelecida inicialmente. Como a argila é mais leve que a brita logo diminuiu a 
força a ser pressionado para baixo. 
 
 
 
 
 
 
44 
3.3.3 Ensaio de Resistência à Compressão 
 A resistência à compressão dos corpos de prova confeccionados, obtidos a 
partir dos ensaios aos 7, 14 e 28 dias, são apresentados na Tabela a seguir. 
 
Tabela 2 - Resistência à Compressão dos concretos 
 
 
Traço 
7 dias 
(MPa) 
14 dias 
(MPa) 
28 dias 
(MPa) 
Traço com brita 
Traço com argila 
 20,65 
18,10 
29,80 
20,40 
31,05 
21,60 
 Fonte: AUTOR (2018) 
 
O ACI 213R-87 (1999) e o ASTM C330 (1991), definem como concreto leve 
estrutural o material que possui resistência a compressão mínima de 17 MPa aos 28 
dias. Conforme a NBR 6118 (2014), a resistência mínima à compressão para o 
concreto convencional ser utilizado com função estrutural é de 20 MPa aos 28 dias. 
De acordo com os resultados apresentados na Tabela 2, todos os traços de concreto 
leve atingiram a resistência mínima de 20 MPa já nos primeiros 7 dias. 
Vale ressaltar que, a alta resistência dos concretos adquiridos logo nos 
primeiros dias de idade, deve-se ao uso de aditivo plastificante. 
 
3.4 ANÁLISE DAS VIGAS 
Através do ensaio de flexão simples a três pontos, as vigas foram analisadas 
quanto a carga de ruptura. 
 
3.4.1 Análise do peso das prévigas. 
Através da pesagem das vigas após a cura de 28 dias das pré- apresentado na 
tabela a seguir. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
45 
Tabela 3 – PESO DAS PRÉ-VIGAS 
PRÉ-VIGAS PESO (Kg) 
Viga 1 com brita 85,200 
Viga 2 com brita 84,100 
Viga 3 com brita 85,700 
Viga 4 com argila 60,900 
Viga 5 com argila 58,100 
Viga 6 com argila 59,000 
 
Fonte: AUTOR (2018) 
 
Com esses resultados pode se ver que as vigas que foram utilizadas argila 
expandida apresentaram 21,900 Kg/cm 2 , já as pré-vigas com brita apresentaram 
31,500 Kg/cm 2 , quando comparado as pré-vigas feitas com argila expandida com as 
feitas com brita, apresenta uma diferença de peso por metro/quadrado de 9,6 Kg/cm
2 , mais leve. 
 
 
3.4.2 Análise da carga estimada em calculo. 
Todas as vigas suportaram as cargas calculadas de 2,7 Toneladas, com suas 
flechas respectivamente iguais, tanto a pré-viga com argila expandida como com brita 
01, na tabela a seguir está suas respectivas flechas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
46 
Tabela 4 – Flechas obtidas com carga de 2,700 toneladas 
PRÉ-VIGAS FLECHAS (mm) 
Viga 1 com brita 1,240 
Viga 2 com brita 1,231 
Viga 3 com brita 1,300 
Viga 4 com argila 1,200 
Viga 5 com argila 1,080 
Viga 6 com argila 1,230 
 
Fonte: AUTOR (2018) 
 
3.4.3 Análise da carga de ruptura 
As vigas foram dimensionadas para o domínio 3, no qual têm, devido a 
Condição mais adequada da linha neutra, garantia de boas condições de ductilidade, 
sendo conduzidas a rupturas com aviso prévio, no qual a armadura escoa antes do 
rompimento do concreto, mostrando um quadro visível de fissuração da viga. 
A Figura a seguir apresenta no momento do ensaio de flexão simples, onde 
pode ser visualizada as fissuras do concreto antes da sua ruptura dúctil. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
47 
Figura 17 – Pré-viga submetida ao ensaio de flexão simples 
 
Fonte: AUTOR (2018) 
 
As vigas em concreto leve demonstraram um bom comportamento durante 
ensaio de flexão simples. Vale ressaltar que, todas as vigas confeccionadas 
suportaram as cargas calculadas e atingiram ruptura por flexão, de acordo com o 
dimensionamento. 
Foi observado também que não teve ocorrência de fissuras devido a não 
existência das barras de aço na região comprimida para a amarração das armaduras 
verticais. 
A figura a seguir apresenta a ruptura por flexão da pré-viga em concreto leve 
e concreto convencional. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
48 
 Figura 18 –Ruptura por flexão da pré-viga com concreto leve 
 
Fonte: AUTOR (2018) 
 
 
As cargas de ruptura por flexão das vigas podem ser visualizadas a seguir: 
 
Tabela 5 – Cargas obtidas por ruptura das pré-vigas 
PRÉ-VIGAS Toneladas (T ) 
Viga 1 com brita 4,920 
Viga 2 com brita 4,735 
Viga 3 com brita 4,750 
Viga 4 com argila 4,750 
Viga 5 com argila 4,800 
Viga 6 com argila 4,758 
 
Fonte: AUTOR (2018) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
49 
 
Tabela 6 – Deformação obtidas por carga de ruptura 
PRÉ-VIGAS Momento fletor (mm) 
Viga 1 com brita 9,900 
Viga 2 com brita 9,735 
Viga 3 com brita 7,400 
Viga 4 com argila 11,130 
Viga 5 com argila 10,800 
Viga 6 com argila 10,750 
 
Fonte: AUTOR (2018) 
 
Com base nos resultados analisados, observa-se que as vigas em concreto 
leve resistiram entre 99,36% da carga suportada pelas vigas com concreto 
convencional. Como os valores da carga de ruptura das vigas em concreto leve foram 
aproximados ao valor da carga de ruptura das vigas com concreto convencional, 
observa-se um ótimo comportamento das pré-vigas em concreto leve quanto à carga 
de ruptura, quando submetidas ao ensaio de flexão simples, e ainda se observasse 
uma melhoria na diminuição do peso-próprio das vigas. 
 
 
 
 
 
 
50 
4. CONCLUSÃO 
Frente à busca constante por novos materiais na área da construção civil, este 
trabalho buscou colaborar com os estudos sobre concreto leve, utilizando argila 
expandida 2215, em substituição do agregado graúdo convencional, procurando 
colaborar para o dimensionamento de elementos em concreto leve com função 
estrutural. 
A execução do programa experimental possibilitou a obtenção das seguintes 
conclusões: 
Quanto a análise da trabalhabilidade dos concretos leves estudados, todos os 
traços apresentaram trabalhabilidade adequada para a moldagem dos corpos de 
prova. 
Como a resistência à compressão mínima exigida para concreto convencional 
com função estrutural é de 20 MPa aos 28 dias, conclui-se que, o traço de concreto 
leve analisado, apresentou resistência mínima exigida para ser utilizado como 
concreto com função estrutural, logo aos 7 dias de idade. 
A partir do traço calculado para a argila e um traço para a brita 01, utilizandoa 
mesma armadura longitudinal, força cortante e de mesma seção, notou-se que ao 
comparar os dois traços com a resistência obtida pela flexão simples das pré-vigas 
com concreto convencional, se obteve 99,36% da resistência final em relação ao 
concreto convencional. 
Para a massa específica, analisa-se o comportamento previsto, isto é, a 
redução significativa da massa específica correspondente à substituição total do 
agregado graúdo convencional pelo agregado graúdo leve. Está redução da massa 
específica pode ser até 9,6 Kg/m inferior a massa específica do concreto 
convencional. 
 As vigas em concreto leve demonstraram um bom comportamento durante o 
ensaio de flexão simples, resistindo até 99,36% da carga de ruptura suportada pelas 
vigas convencional, conclui-se um bom comportamento do concreto leve com o uso 
de argila expandida para função estrutural, demostrando-se como uma boa 
alternativa quando o peso próprio da estrutura for um fator limitante, ou para o 
 
 
 
 
 
 
51 
transporte das pré-vigas, uma vez que seu peso próprio diminui cerca de 10% em 
relação as confeccionadas com concreto convencional. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
52 
5. REFERÊNCIAS 
 
______.NBR 5738 – Moldagem e cura de corpos de prova cilíndricos ou 
prismáticos de concreto. Rio de Janeiro, 2015. 
 
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de Janeiro, 2007. 
 
______.NBR 6118 – Projeto de estruturas de concreto. Rio de Janeiro, 2014. 
 
______.NBR 8522 – Concreto: determinação do módulo estático de elasticidade 
à compressão. Rio de Janeiro, 2008. 
 
______.NBR NM 30 – Agregados miúdos – Determinação da absorção de água. 
Rio de Janeiro, 2001 
 
______.NBR NM 52 – Agregados miúdos – Determinação da massa específica. 
Rio de Janeiro, 2003. 
 
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Brasília, 2010. 
 
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concreto armado – Pós-Graduação de Engenharia da Universidade Federal do Rio 
de Janeiro. Rio de Janeiro, 1996. Disponível em:< 
http://www.set.eesc.usp.br/static/media/producao/1997ME_AntonioJorgedeAssuncao
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concrete. ACI 213R-03. USA, 1999. 
 
 
 
 
 
 
53 
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mecânicos e microestruturais. 126f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia) - 
Faculdade de Tecnologia da Universidade Estadual de Campinas, Limeira, 2014. 
 
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118. Projeto de 
estruturas de concreto – Procedimento. Rio de Janeiro, 2014. 
 
BASTOS, P. S. D. S. Flexão Normal Simples – Vigas. Universidade Estadual 
Paulista. Bauru, 2015. 
 
BASTOS, P. S. D. S. Fundamentos do Concreto Armado. Universidade Estadual 
Paulista. Bauru, 2006. 
 
CLÍMACO, J. C. T. S. Estruturas de concreto armado: fundamentos de projetos, 
dimensionamento e verificação. Editora UnB. 2. Ed. Brasília, 2008. 
 
CLÍMACO, J. C. T. S. Estruturas de concreto armado: fundamentos de projetos, 
dimensionamento e verificação. Editora UnB. 2. Ed. Brasília, 2008. 
 
CLÍMACO, João Carlos T. S. Estruturas de Concreto Armado: fundamentos de 
projeto, dimensionamento e verificação. Brasília: Editora UnB, 2008 
 
DONIAK, I. L. O. Pré-moldado de concreto foi decisivo nas obras das arenas da 
Copa. Concrete Show, 2014 Disponível em: 
<http://www.concreteshow.com.br/pt/imprensa/releases/769-pre-moldado-de-
concreto-foi-decisivo-nas-obras-das-arenas-da-copa> Acesso em: 18 jan. 2015. 
 
JOCKEY CLUBE BRASILEIRO. Disponível em: <http://www.jcb.com.br/> Acesso 
em: 15 nov. 2014. 
 
 
 
 
 
 
 
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PINHEIRO, L. M. Fundamentos do Concreto e Projeto de Edifícios. Universidade 
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PINHEIRO, L.M.; MUZARDO, C.D.; SANTOS, S.P. – Fundamentos do concreto e 
projeto de edifícios. Universidade de São Paulo, Escola de Engenharia de São 
Carlos, 2007. Disponível em:< 
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Acesso em: 5 de março de 2016 
 
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microestrutura e aplicações. 1 ed. São Paulo: PINI, 2009. 
 
SANTOS, L.M. Cálculo de Concreto Armado. Volume l, p.541. Ed. LMS. São 
Paulo, 1983. 
 
VASCONCELOS, A. C. (2002). O Concreto no Brasil: pré-fabricação, monumentos, 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
55 
APÊNDICES 
 
 
 
 
 
 
 
56 
APÊNDICE I 
DIMENSIONAMENTO DAS VIGAS 
 
 
 
Seção Retangular: 15x18x120cm. 
Concreto: 30 MPa. 
Concreto leve: 20 MPa. 
 
L (distância entre apoios) = 100 cm 
bw = 15 cm d = 15 cm 
Apoio para prensa de ensaio = 10 cm 
Armadura longitudinal = 2 b Ø 8mm 1 cm² 
 
 
- Variáveis Complementares 
 
= 1 
 
 1 =
0,68×15×15×3,0
1×50
× βx βx = 0,109 
 
= 1− (0,4. ) 
= 1− (0,4. 0,109) 
= 0,956 
 
 
- Mrd1 
 
1= . . . 
1= 1. 0,956. 15. 50 
1= 717 KN.cm 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
57 
- F 
 
 
 717 = 
𝐹×100
4
 F= 28,7KN 
 
 Adotado 
 
 F= 2,7 Toneladas 
 
- Armadura Transversal 
 
2 = 0,27. 2 . . . 
 
2 = 0,27. ) . 3. 15. 15 
 
2 = 160,38 
 
 
 = 0,6 . . . 
 = 0,6. (0,21.√(30)²3 ).15 .15 
 = 27,37 kN 
 
3 = + 
 = 27,36 - 27,37 
 = 0 
 
 = 0,2 . 
 = 0,2 . 
 = 0,12% 
 
) min= .30 = 3,48 ²/m 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
58 
Para Ø 5 mm 
 
0,0348 × 𝑆 = 2 ×
 (𝜋 × 0,25)/4 
S = 17 cm 
 
2R Ø 5 mm c/ 17cm