Concreto de alto desempenho

CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO (CAD)

ASSIS 2014

História do CAD O CAD (concreto de alto desempenho), é um concreto que se diferencia do comum por atingir altos níveis de resistência, durabilidade e trabalhabilidade, essa diferença ocorre principalmente pela relação ao menor fator água cimento e o uso de superplastificantes. O CAD surgiu em meados dos anos 60, na cidade de Chicago, Illinois, (EUA),quando um grupo de projetistas e produtores de concreto insatisfeitos com resistência à compressão que na época variava de 15MPA a 40MPA, lançaram o concreto de alta resistência. Nesse período os produtores de concreto contavam apenas com aditivos redutores de água aseados em lignossulfonatos (que variavam em composição e pureza) e de adições tipo cinza volante, os quais eram utilizados na dosagem do CAD. Nos últimos 20 anos, estudos intensivos sobre CAD têm sido realizados em diversos países, com o intuito de fornecer aos engenheiros as informações necessárias sobre suas propriedades, além de elevar a taxa de compressão do concreto bem como dar subsídios para adaptação das normas de concreto às características diferenciadas desse novo material.

Evolução do CAD

Resistência a compressão (MPA)

Ano

16

1940

25

1990

45

2000

125

2002

200

2014

CAD no Brasil O CAD já se encontra bem difundido em países mais desenvolvidos como uma alternativa viável ao concreto convencional. A realidade brasileira é totalmente diversa. Em menos de 3% das obras executadas se emprega aquele material. A despeito disso, as poucas experiências nacionais têm-se mostrado positivas. Especialistas defendem que, com a racional utilização do CAD, é possível obter economia de até 2% no valor total da estrutura, sem considerar alguns benefícios indiretos como aumento da área útil, diminuição do gastos com fundações, dentre outros. Exemplo de algumas obras no Brasil:

Museu de Arte de São Paulo

Ano:1954 fck:45 mpa

È um edifício projetado pela arquiteta ítalo-brasileira Lina Bo Bardi . Famoso pelo vão-livre de mais de 70 metros que se estende sob quatro enormes pilares, concebido pelo engenheiro José Carlos de Figueiredo Ferraz o edifício é considerado um importante exemplar da arquitetura brutalista brasileira e um dos mais populares ícones da capital paulista.

Museu de Arte Contemporânea de Niterói

Ano:1996 fck:35 mpa

É um museu localizado na cidade de Niterói, estado do Rio de Janeiro, Brasil. Projetado pelo arquiteto Oscar Niemeyer, o MAC tornou-se um dos cartõespostais de Niterói E-tower

Ano:2005 fck:125 mpa O edifício foi projetado para o concreto de resistência fck = 80 MPa (Mega Pascal), para que os pilares dos quatro níveis do subsolo pudessem ter as suas dimensões reduzidas, sem perder a sua capacidade resistente. A redução da seção dos pilares permitiu aumentar a quantidade de vagas do estacionamento. Com a cooperação da Concreto Engemix, da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo e da ABCP (Associação Brasileira de Cimento Portland), atingiu-se a resistência à

compressão de fck= 125 MPa no canteiro da obra. O valor foi considerado um recorde mundial em resistência de concreto colorido.

Conceito O CAD é o tipo de concreto que têm resistência à compressão maior que 40,0MPa(embora ainda não exista um consenso na literatura técnica). Na dosagem do CAD, procura-se atingir uma baixa relação água/cimento, o que resultará na sua alta resistência característica. Na obtenção de concretos de alto desempenho, sempre são utilizados aditivos e adições. Algumas características são alcançadas pelo CAD, tais como: alta resistência à compressão, baixa permeabilidade, menor consumo de água, menor consumo de cimento, menor consumo de agregados, entre outras. É quase impossível, na prática, conseguir CAD sem a utilização das adições minerais, especialmente nas faixas de resistência acima de 40,0MPa. Essa discussão liga-se às peculiaridades do concreto. O CAD em geral tem como característica essencial a baixa relação água cimento, entre 0,25, e no máximo em torno de 0,40, o que exige a utilização de aditivos superplastificantes, para propiciar aumento da resistência e trabalhabilidade ao concreto. Alguns autores classificam o CAD quanto a sua resistência a compressão:

As vantagens do CAD com relação ao concreto convencional são evidentes. As estruturas de concreto produzidas com concreto convencional têm área em torno de duas vezes maior que a das estruturas, executadas com CAD. Ou seja, a opção gera ganhos econômicos significativos.

Composição do CAD A composição do cimento é oriunda da queima de uma mistura bemproporcionada de matérias-primas contendo os quatro óxidos principais – CaO, SiO2, Al2O3 e Fe2O3 – que produz o clínquer, um dos principais ingredientes básicos exigidos para fabricar o cimento Portland. A primeira escolha a ser feita quando se vai produzir um concreto de alto desempenho é, definitivamente, a do cimento, ainda quando um ou dois materiais comentícios suplementares venham a ser usados, porque o desempenho do cimento em termos de reologia e de resistência torna se um item crítico à medida que a resistência à compressão almejada aumenta. A escolha do cimento mais adequado para produção de CAD é extremamente importante, uma vez que este material influência tanto a resistência da pasta quanto a aderência pasta agregado. No entanto, para a seleção final do cimento mais adequado, além se suas propriedades mecânicas, outra três características devem ser levadas em consideração: sua finura, sua composição química e sua compatibilidade com os aditivos.Em termos de finura, quanto maior for a superfície específica, em contato com a água, mais rapidamente ocorrerá a hidratação do cimento, aumentando-se sua resistência à compressão, principalmente nas primeiras idades. Por outro lado, quanto mais fino o cimento, maior a dosagem de superplastificante necessária para alcançar a mesma trabalhabilidade, uma vez que o desempenho do aditivo é influenciado diretamente pela finura do cimento. Em relação à composição química, recomenda se preferencialmente, o cimento Portland comum e aqueles com maior teor de C3S e C2S, compostos que contribuem para a resistência do concreto.

Agregados Diferentemente dos concretos convencionais, a seleção de agregados particularmente resistentes é necessário. A seleção do agregado graúdo é importantíssima para a produção do concreto de alto desempenho. Segundo Price (2003), a seleção dos agregados é muito mais crítica para o CAD do que para os concretos convencionais. Geralmente, verifica-se apenas se as exigências de desempenho para as normas de agregado estão sendo atendidas. No concreto de alto desempenho, a pasta de cimento e a zona de transição podem ser tão resistentes do que os agregados graúdos, caso estes não forem suficientemente resistentes, tornando-se o elo mais fraco dentro do concreto. Segundo Bauer (2000), nos concretos de alto desempenho (fck da ordem de 50,0 a 70,0MPa), a resistência dos grãos do agregado pode ser insuficiente, rompendo-se o concreto por fratura dos grãos, mesmo com agregado graúdo provindo de granito. Nestes casos, é preciso dar atenção especial à escolha do agregado. A resistência, o tamanho e a forma dos agregados devem ser compatíveis com a matriz, sendo fundamental, no caso de CAD, que estes fatores sejam bem avaliados, evitando se os efeitos indesejáveis de problemas na zona de transição.Quanto menor o agregado, menor a superfície capaz de reter água durante a exsudação do concreto fresco, o que propicia uma zona de transição de menor espessura e consequentemente mais resistente. As areias quartzosas bem graduadas, por sua vez, são as mais recomendadas também para a produção do CAD. Os agregados usados para fazer um concreto de alto desempenho são areia natural e brita. Se o concreto de alto desempenho é feito com brita, o seu processamento leva as partículas individuais contendo a concentração mínima possível dos elementos fracos

Agregado graúdo. A forma dos agregados graúdos deve ser equidimensional (não alongadas) e, a classificação deve ser uniforme, não havendo muita separação em frações finas e grossas. A máxima dimensão do agregado graúdo variando de 10 a 14 mm é geralmente selecionada, embora agregados até 20 mm podem ser utilizados se forem resistentes e desprovidos de muitas fraturas (PRICE apud AÏTCIN e MEHTA, 1990).Aïtcin (2000) recomenda que a seleção do agregado graúdo seja feita após um exame cuidadoso da mineralogia e da petrografia, para assegurar que as partículas são resistentes o suficiente para evitar a ruptura precoce no CAD.

Para os agregados graúdos, é imprescindível a observação de alguns fatores que são extremamente relevantes na escolha, pois suas propriedades mecânicas influenciam diretamente as propriedades do CAD. Petrucci (1980) chama a atenção para a absorção do agregado graúdo, pois está diretamente relacionada com a sua porosidade. Neville (1997) acrescenta que a porosidade e a permeabilidade do agregado exercem influência na resistência e na durabilidade do concreto. No entanto, é sempre cabível a consideração de que, para qualquer que seja o agregado graúdo, existirá um valor crítico da relação água/aglomerante, abaixo do qual, qualquer redução adicional deste fator não resultará em aumento significativo da resistência à compressão. A partir deste ponto, o agregado graúdo passa a constituir o elo mais vulnerável do concreto.

Agregado miúdo. Os agregados miúdos para o CAD devem ser selecionados, no intuito de reduzir a demanda de água. A granulometria ótima do agregado miúdo está mais associada a quantidade de água que absorverá na mistura do que suas próprias características físicas. Sempre que possível as partículas de agregado devem ser arredondadas. O material pulverulento contendo siltes e argilas deve ser mantido tão baixo quanto possível. Aceita-se na prática utilizar um agregado miúdo com alta dimensão característica, o que seria normal para o concreto estrutural convencional (PRICE apud AÏTCIN, 1998).Para Aïtcin (2000), sempre que possível, o agregado miúdo selecionado deverá ter um módulo de finura de 2,7 a 3,0. Devido a uma razoável quantidade de material fino na mistura não há necessidade da areia ser tão fina do ponto de vista de segregação e trabalhabilidade. Então o uso de areias mais grossas leva a um pequeno decréscimo na quantidade de água na mistura, o que é vantajoso tanto do ponto de vista da resistência, como do ponto de vista econômico.

Aditivos São produtos químicos adicionados na dosagem do concreto, com o objetivo de melhorar determinadas características físicas e econômicas do concreto. São adicionados a mistura do concreto em teores não maiores que 5,0% em relação à massa do cimento. Apesar de serem onerosos, os aditivos podem trazer economia nas dosagens de concreto, seja na redução do teor de cimento, na melhoria da durabilidade, ou na redução das peças de concreto, etc.Segundo Neville (1997), atualmente em muitos países um concreto sem aditivos é considerado uma exceção, sendo usado de forma crescente. Além de tornarem possível o uso de uma grande variedade de componentes na mistura.

A compreensão de que as propriedades importantes do concreto, tanto no estado fresco quanto no endurecido, podem ser modificadas com vantagem pela aplicação de aditivos, deram tal impulso à indústria de aditivos que dentro dos 20 anos após o início do desenvolvimento da indústria nos anos 40, aproximadamente mais de 200 produtos diferentes foram comercializados em alguns países da Europa. Atualmente, a maior parte do concreto produzido em alguns países contém um ou mais aditivos (MEHTA,1994).Neville (1997) ressalta que o uso dos aditivos não é a solução para a falta de qualidade dos outros ingredientes do concreto, para proporções não adequadas da mistura, ou para despreparo da mão de obra para transporte, lançamento e adensamento.

Redutores de água Tipo de aditivo, que tem a finalidade de reduzir a relação água/cimento, aumentando a resistência e trabalhabilidade do concreto. Devido a reações químicas, os redutores de água melhoram o processo de hidratação do cimento, fazendo com que o mesmo se distribua mais uniformemente no concreto, contribuindo com uma resistência maior. Segundo Neville (1997), esses aditivos reduzem o teor de água da mistura, geralmente entre 5,0% e 10,0%, às vezes até 15,0% em concretos com elevada trabalhabilidade.

Superplastificantes Os superplastificantes são aditivos redutores de água especiais com efeitos mais intensos do que os comuns. Seu uso é considerado um dos mais importantes avanços na tecnologia do concreto, pois tem permitido, entre outros, a produção de concretos de alta resistência, duráveis e de concretos fluidos. Mehta (1994) define os superplastificantes como sendo aditivos redutores de água de alta eficiência por serem capazes de reduzir o teor de água de 3 a 4 vezes em um dado traço de concreto, quando comparados a aditivos redutores de água normais.

Foram desenvolvidos nos anos 70 e têm já ampla aceitação na indústria da construção em concreto.

Já Neville (1997) define superplastificantes como sendo polímeros orgânicos hidrossolúveis obtidos sinteticamente, usando um processo complexo de polimerização para obtenção de moléculas longas de elevada massa molecular. Mais eficazes que os redutores de água comuns, os superplastificantes podem reduzir o teor de água da mistura do concreto de 25,0% a 35,0%, bem como podem aumentar a resistência em poucas idades de 50,0% a 75,0%. Na mistura seu principal efeito é melhorar a distribuição das partículas de cimento, conseqüentemente melhora a hidratação, resultando no aumento da resistência do concreto para uma mesma relação água/cimento. Segundo Neville (1997), quando os superplastificantes são usados para reduzir o teor de água da mistura, a dosagem é de 5 a 20 l/m³ de concreto. O aumento da sistência é geralmente proporcional à diminuição na relação água/cimento. Com consumos de cimento maiores e relações água/cimento muito menores do que 0,45 é possível atingir taxas ainda maiores de desenvolvimento da resistência (MEHTA, 1994). Segundo Collepardi et al. (1999) e Tobori (2005), os superplastificantes podem ser utilizados no concreto para três propósitos específicos e/ou combinações entre eles:

 aumentar a trabalhabilidade numa determinada mistura, a fim de melhorar algumas características do concreto;  reduzir a quantidade de água, para um mesmo consumo de cimento e trabalhabilidade, a fim de reduzir a relação a/c, aumentando a resistência e melhorando a durabilidade;  reduzir tanto a quantidade de água quanto de cimento, mantendo a mesma trabalhabilidade e resistência, a fim de evitar fissuras, retração e tensões térmicas causadas pelo calor de hidratação do cimento. Os tipos de superplastificantes mais comuns são: base de lignossulfonatos, base de malamina, base de naftaleno e base de policarboxilatos. Segundo Price (2003), todos têm sido utilizados com sucesso, individualmente ou em combinação. A dosagem dos superplastificantes pode ser muito elevada (até 3% da massa de cimento), a fim de alcançar a necessária funcionalidade. No mercado já existem os chamados superplastificantes de nova geração. São à base de policarboxilatos e éteres. Estes superplastificantes prolongam a trabalhabilidade do concreto, proporcionando o desuso de procedimentos antigos de avaliação de trabalhabilidade. Por exemplo, lançamento de apenas uma parte da dosagem, adições de superplastificantes comuns até obter a trabalhabilidade desejada. Dentre os superplastificantes, os lignosulfonatos são os mais conhecidos, produzindo concretos com resistência à compressão de cerca de 50,0 a 60,0MPa. Inicialmente, esse produto era quase sempre usado para fluidificar o concreto comum no canteiro de obras imediatamente antes do lançamento. Uma das principais vantagens desses produtos, além da sua eficiência em fluidificar traços de concreto, era que eles podiam ser usados em dosagens muito mais altas do que os redutores de água anteriores, porque são produtos que não contêm impurezas. À medida que o uso dos superplastificantes foi se tornando mais comum, percebeu-se que estes poderiam ser utilizados para reduzir a quantidade de água

da mistura para um nível jamais experimentado. Esses superplastificantes são tão eficazes que hoje em dia é possível fazer o concreto fluido, tendo a relação água/cimento menor do que 0,30. O mecanismo de ação dos superplastificantes para Bauer (2000) ocorre da seguinte maneira: o aditivo é absorvido pelas partículas de cimento, fazendo com que as mesmas se tornem negativamente carregadas e mutuamente repulsivas. Devido a este efeito, as partículas de cimento são mais bem dispersas e a mistura, consequentemente, torna-se mais fluida. A escolha de um superplastificante bom e eficiente é crítica quando se faz concreto de alto desempenho, pois nem todos os tipos e marcas desses aditivos reagem da mesma forma com um determinado cimento. Problemas de compatibilidade podem algumas vezes ser enfrentados quando se usa o cimento e um superplastificante que estão cada um isoladamente atendendo às suas respectivas normas de recebimento Descreve ainda que a dosagem de superplastificante mais eficiente pode ser encontrada rapidamente usando-se “tripla tentativa de teor de água”: usam-se as relações a/c menor, maior e intermediária, compatíveis com as exigências de resistência para fazer três traços com igual quantidade de material cimentício, mas diferentes quantidades de água. Esses traços experimentais são ensaiados quanto à resistência e perda de abatimento. Neville (1997) ressalta que a concentração de sólidos nos superplastificantes comerciais varia, de modo que a comparação do desempenho deveria ser feita com base na quantidade de sólidos e não na da massa total. O momento de colocação e a maneira como o aditivo é adicionado à mistura é fundamental para sua eficiência, e também para melhoria da consistência. O superplastificante age mais efetivamente se for adicionado alguns minutos depois após a colocação da água de amassamento (MENDES apud HSU et al, 1999). A adição de superplastificante (parcialmente ou totalmente) na água de amassamento reduz sua eficiência, possivelmente devido à absorção pelos agregados durante a mistura. O retardo da adição do superplastificante em 1 (um) minuto após o contato do cimento com a água de amassamento leva a uma mistura com abatimento cerca de 100% superior ao da

mistura cuja colocação foi imediata. Em suma, a escolha dos superplastificantes é determinada, principalmente, em função do desempenho, compatibilidade com o cimento e dosagem.

Adição de minerais São materiais silicosos finamente moídos, adicionados ao concreto em quantidades relativamente grandes, geralmente na faixa de 20,0 a 100,0% da massa de cimento Portland (MEHTA, 1994).Os benefícios derivados do emprego de adições minerais no concreto incluem melhora da resistência à fissuração térmica devido ao calor de hidratação mais baixo, aumento das resistências e da impermeabilidade por refinamento dos poros, e uma durabilidade maior ataques químicos (expansão álcali-agregado).

Sílica ativa A sílica ativa (ou microssílica) é um subproduto de fornos a arco e de indução das indústrias de silício metálico e ligas de ferro-silício. Comparando ao cimento Portland comum e as cinzas volantes, a sílica ativa apresenta distribuição granulométrica das partículas duas ordens de grandeza mais finas. Com isso, devido ao pequeno diâmetro de suas partículas (1,0 micrômetro) possui grande

superfície específica , o que justifica alta demanda de água e exigência de plastificante; ainda que, melhora a trabalhabilidade por reduzir o tamanho e volume de vazios no concreto.

. Sua adição associada à massa de cimento faz com que se obtenha aumento de desempenho do concreto. Tem partícula de dimensão média cem vezes menor que a do grão de cimento. A sílica ativa preenche os vazios da zona de transição do material cimentício/agregado, ao mesmo tempo que reage com a água e a portlandita disponível, aumentando a resistência do concreto (TÉCHNE, 2002). Price (2003), afirma que o papel das adições é muito mais significativo no CAD do que os concretos convencionais. Para produzir concretos de alto desempenho em níveis muito baixos de relação a/c (normalmente inferior a 0,30), sem necessidade de um elevado teor de cimento, é necessário o uso de superplastificantes. A sílica ativa é um pó extremamente fino, ocupando vazios não preenchidos pelo cimento, permitindo assim a obtenção de concretos extremamente resistentes e duráveis. Conjuntamente com um agente redutor de água adicionados à mistura

do concreto, a sílica ativa é capaz de produzir resistência elevada no concreto, tanto nas primeiras idades quanto nas idades posteriores. O ganho de resistência nas primeiras idades é devido a uma ligeira aceleração na hidratação do cimento Portland; o ganho de resistência nas idades finais é devido principalmente a reação pozolânica. Devido a sua finura, as partículas de sílica ativa podem preencher os vazios entre as partículas maiores do cimento, quando elas estão bem defloculadas na presença de uma dosagem adequada de superplastificante (AÏTCIN, 2000). A adição de sílica ativa reduz também, drasticamente, tanto a exsudação interna como superficial da mistura. Além disso, as partículas de sílica ativa têm um efeito fluidificante sobre traços com relação água/cimento muito baixa. A sílica ativa é quase indispensável ao CAD, uma vez que tem aproximadamente três vezes mais eficiência cimentícia do que o cimento Portland. Isto facilita a obtenção de alta resistência sem excessiva quantidade de cimento. Para ser eficaz, deve ser sempre usada em conjunto com um superplastificante. É normalmente adicionada à mistura proporções de 5,0 a 10,0% da massa do cimento (PRICE, 2003).A combinação desses diferentes modos de ação da sílica ativa no concreto resulta numa microestrutura muito densa, aumentando assim a resistência à compressão do concreto. Além disso, como a sílica ativa reduz a porosidade do concreto, a permeabilidade é reduzida. É válido observar que os fatores de eficiência da sílica ativa relacionados à permeabilidade do concreto são maiores do que para a resistência à compressão. Em compostos cimentícios, a sílica ativa atua de duas maneiras. A primeira é a reação química conhecida como reação pozolânica. A hidratação do cimento Portland produz muitos compostos, entre eles o silicato de cálcio hidratado (C-S-H) e o hidróxido de cálcio (CaOH). O gel de C-S-H é bem conhecido como sendo a fonte de resistência no concreto.Quando a sílica ativa é adicionada no concreto fresco, ela reage quimicamente com o CaOH para produzir uma quantidade adicional de C-S-H, inclusive com características

superiores, do ponto de vista de adesividade, àquele produzido pela simples hidratação do cimento Portland, aumentando a resistência à compressão e a resistência química. A zona de interface da pasta e do agregado é aumentada, resultando em altas resistências à compressão (MEHTA, 1994).

A segunda função da sílica ativa é o efeito fíler. Como a sílica ativa de Fe-Si é cerca de 100 a 150 vezes menor que uma partícula de cimento, ela poderá preencher vazios criados pela água livre na matriz. Essa função, chamada empacotamento, refina a microestrutura do concreto, criando uma estrutura porosa muito mais densa (NEVILLE, 1997). Embora Isaia e Helene (1995), comentam que o uso de elevadas quantidades de sílica ativa é questionado, haja vista que podem possibilitar a despassivação da armadura do concreto devido a queda de reserva alcalina.

Relação água/cimento. É a relação entre a quantidade de água usada na mistura do concreto com a massa de cimento. A resistência à compressão, do concreto, depende do fator água/cimento, que, por sua vez, depende da distribuição granulométrica do agregado. A distribuição granulométrica deverá ser tal que permita uma mistura de máxima compacidade, compatível com a peça a concretar (BAUER, 2000). A relação água/cimento determina a porosidade da pasta de cimento endurecida em qualquer estágio de hidratação. Sendo assim, tanto o grau de adensamento como a relação água/cimento influenciam no volume de vazios do concreto . Segundo Neville (1997), misturas com relação água/cimento muito baixa e um teor de cimento muito alto, exibem uma redução de resistência quando se usam agregados com grande tamanho. Assim, as idades mais avançadas, nesse tipo de mistura, uma relação água/cimento menor pode não resultar uma resistência alta.

Para relações água/cimento abaixo de 0,30, aumentos desproporcionalmente elevados na resistência à compressão podem ser conseguidos para pequenas reduções na relação água/cimento. O fenômeno é atribuído, principalmente, à melhora significativa da resistência na zona de transição obtida para relações água/cimento muito baixas. Uma das explicações é que o tamanho dos cristais de hidróxido de cálcio diminui com a redução das relações água/cimento (MEHTA, 1994). A baixa relação água/cimento é necessária para produzir o CAD, além de que geralmente melhora a durabilidade do concreto. Quando dosado com sílica, constatam se reduções significativas na permeabilidade e na infiltração de cloretos (PRICE, 2003). O aumento da resistência é obtido, principalmente pela redução drástica da porosidade da pasta de cimento hidratada. Essa redução de porosidade é obtida pela adição de mais cimento ao mesmo tempo em que se reduz a quantidade de água de mistura através do uso de superplastificantes e pela substituição de uma parte do cimento por um volume igual de material cimentício suplementar (por exemplo, a sílica ativa).

Dosagem do CAD Segundo Neville (1997), ainda não foi desenvolvido um procedimento sistematizado de aplicação geral à dosagem de concreto de alto desempenho. As razões para isso incluem o fato de que até agora foram construídas poucas estruturas com concreto de alto desempenho (em relação aos concretos convencionais) e cada estrutura envolve materiais específicos e especialmente selecionados. Segundo Lintz et al. (2005), a dosagem do CAD é um pouco mais complicada do que a do concreto convencional. Embora o CAD utilize os mesmos componentes básicos, podendo entrar mais alguns complementares: superplastificantes, sílica ativa e eventualmente aditivos retardadores de pega. O CAD exige condições de produção e execução rigorosas, que deveriam ser padrão também para concretos convencionais, o que pouco ocorre, na prática. Conhecer as características de aditivos e adições ajuda a entender porque tanta preocupação. A sílica ativa propicia maior compacidade ao concreto, melhorando a aderência entre a pasta e os agregados graúdos devido à sua extrema finura, com diâmetro médio em torno de 19 mm. O excesso de impurezas na água pode provocar problemas na resistência, assim como o uso inadequado de aditivos (PRICE, 2003) A seleção dos materiais que vão ser usados na mistura deve ser bem cuidadosa, haja vista que os ingredientes adicionados de forma inadequada levam a perder o objetivo da dosagem, que é obter o concreto de alto desempenho. O concreto de alto desempenho deve ser produzido, transportado e lançado da mesma forma que o concreto usual. Quando as qualidades do cimento e do superplastificante estão sobre controle, os demais parâmetros críticos que devem ser verificados são a granulometria e a forma do agregado graúdo, assim como a granulometria da areia e seu teor de umidade. Os materiais cimentícios também deverão ser cuidadosamente controlados com a mesma atenção dispensada aos outros materiais mencionados. Qualquer falta de qualidade num dos insumos usados causará problemas, pois, no preparo do concreto de alto desempenho a margem de segurança não é grande.

Dois pontos são importantes a serem levados em consideração. Em primeiro lugar, com concreto de alto desempenho a resistência muitas vezes é necessária após 28 dias de idade; isso deve ser levado em conta na consideração do critério de resistência. Em segundo lugar, o que se necessita em um concreto de alto desempenho é um elevado módulo de deformação. Para esse fim, é essencial que se use um agregado com elevado módulo de deformação, mas também é importante que se escolha um material cimentício que resulte uma aderência particularmente boa entre as partículas de agregado graúdo e a matriz (MENDES, 2002). Os especialistas recomendam que o CAD seja produzido em centrais de concreto, pois exige controle rigoroso da massa dos materiais. Se a central estiver fora do canteiro, a mistura pode ser feita com todos os componentes exceto o superplastificante, que deve ser adicionado na última hora por ter efeito por tempo limitado. Por isso, deve-se dedicar especial atenção ao tempo de transporte desde a saída da usina até o local de aplicação (TÉCHNE, 2002). As vantagens técnicas e econômicas do CAD não diminuem o fato de que esse tipo de concreto precisa de cuidados bastante precisos e requer projetos específicos para sua dosagem. Exige, além do controle da qualidade do cimento, dos agregados e da dosagem dos aditivos; acompanhamento da execução na obra em que será utilizado. Como a necessidade de baixa relação água/cimento e o elevado consumo de cimento tenderiam a produzir uma mistura desuniforme, caso não fossem empregados aditivos redutores de água, esse balanceamento necessita de alguns cuidados prévios. Os superplastificantes, à base de lignossulfonatos, naftalenos sulfonados ou melamina, são a alternativa mais recente para reduzir em mais de 30% a quantidade de água (BARATA, 1998).O traço do CAD varia em função das especificações, da resistência, do tipo de armaduras, da dimensão dos agregados, entre outros detalhes. A qualidade do produto entregue às obras exige, por isso, controle bastante preciso dos seus componentes e ensaios laboratoriais,

haja vista que cada obra exige um traço específico que irá depender da sua aplicabilidade. Segundo Price (2003), para uma boa dosagem de CAD é necessário manter uma consistente e baixa relação a/c juntamente com uma mistura eficaz. O controle rigoroso de todas as fontes de água na mistura é crítica. Estes incluem:

1- água adicionada à mistura; 2- partículas de sílica em suspensão na água da mistura; 3- umidade dos agregados, pois interferem na relação a/c; 4- outras fontes de água (transporte).

Propriedades do CAD Como a microestrutura do CAD é diferente do CC (concreto comum), é incorreto intuir que as propriedades no estado endurecido do CAD são apenas uma extensão das dos concretos usuais. De acordo com AÏTCIN (2000), os concretos usuais se comportam como materiais homogêneos e isotrópicos, nos quais o elo mais fraco é a pasta de cimento hidratado ou a zona de transição. Isso se deve à elevada relação a/ag que traduz uma microestrutura porosa, principalmente em torno do agregado. Por outro lado, os CAD atuam, essencialmente, como materiais compostos não isotrópicos, constituídos de pasta de cimento hidratado e agregados que podem ter propriedades mecânicas muito diferentes. Sua microestrutura é compacta, incluindo a zona de transição com o agregado graúdo, que é delgada ou mesmo inexistente. Assim, as propriedades mecânicas do agregado graúdo exercem grande influência nas propriedades finais do CAD. As propriedades dos CAD que mais se diferenciam dos CC são: calor de hidratação, retração autógena, cura, resistência à compressão, módulo de elasticidade e efeito das altas temperaturas.

Calor Hidratação Para o concreto convencional, o calor de hidratação é proporcional ao consumo de cimento, visto que o aumento da temperatura se deve às reações de hidratação exotérmicas, que são mais intensas nas idades iniciais. Entretanto, para o CAD esse comportamento nem sempre é válido, apesar de o consumo de cimento ser mais elevado que nos CC. Deve-se considerar que o calor de hidratação é diretamente proporcional à quantidade de cimento em hidratação e não ao conteúdo total de cimento, pois nem todo cimento se hidrata ao mesmo tempo. O emprego de aditivos retardadores, teores mais altos de superplastificantes ou menor quantidade de

água no concreto, como costuma acontecer usualmente nos CAD, pode afetar a emanação do calor de hidratação, distribuindo-o por um tempo maior, de modo que os picos de temperatura não sejam mais elevados que nos CC.Aïtcin (2008) declara que não é absolutamente verdade que o CAD desenvolve maior calor de hidratação que o CC. Em alguns casos, isso pode ser totalmente falso em uma estrutura em particular ou em condições específicas. O autor relata o caso de três colunas de 1x1x2,4m moldadas com três concretos com resistências características de 30, 90 e 120MPa, com consumo de cimento variando de um mínimo de 355 kg/m³ a um máximo de 540kg/m³. As colunas foram monitoradas em diversos locais, tendo sido constatado que, no centro de cada uma as temperaturas, foram as mais altas e praticamente iguais, apesar de os consumos de cimentos serem bastante distintos.

O autor afirma que a coluna com 120MPa apresentou o menor ascenso da temperatura porque tinha menos cimento hidratado nas primeiras 30h,pelas seguintes razões: a) menor teor de água no concreto; b) maior teor de superplastificante à base de naftaleno, que atua também como retardador; c) uso de um retardador d) os hidratos formados nas idades iniciais no CAD são tão compactos, que a cinética da hidratação é controlada mais pela difusão da água através dos hidratos do que os processos de dissolução e precipitação, os quais preponderam quando existe bastante água no concreto (como no CC).

Retração autógena Esta última decorre do fato de que a rede de poros existente no concreto tem sua água drenada para o exterior ou para poros menores durante a hidratação e, se não houver reposição mediante cura com água externa, ou se o concreto é muito compacto que retarda a entrada de água na mesma velocidade de seu consumo interno, inicia-se o processo de autossecagem que provoca a retração autógena. Entende-se por secagem aquela que ocorre quando a água contida no concreto evapora para a atmosfera, enquanto que, na autosecagem, a água permanece dentro do concreto, porém, ao reagir com os cristais de cimento, provoca um dessecamento dos poros internos. A tensão superficial, que a água exerce nos poros capilares, forma meniscos cada vez mais altos à medida que o diâmetro do poro diminui. No CC existe mais água disponível do que a necessária para a hidratação do cimento, ou seja, os poros estão sempre saturados de água. Apesar

da retração autógena nos CAD ser potencialmente superior à retração autógena nos CC, a retração hidráulica total dos CAD é sempre, significativamente, menor que nos CC. Portanto o importante é curar, preferencialmente com água, tanto os CAD quanto os CC até que estes desenvolvam resistências suficientes para contrapor os esforços de retração sem fissurar.

Resistência a Compressão. A resistência à compressão dos CAD normalmente é maior do que nos CC. Quando fixam-se relações a/ag baixas, melhora a ZT e seleciona agregados adequados, invariavelmente a resistência à compressão é afetada positivamente. Não é raro obter resistências superiores a 50MPa, mesmo sem ser esse o objetivo principal de um estudo de dosagem particular. Para os CC é válida a lei de Abrams que relaciona o acréscimo da resistência à compressão com o decréscimo da relação a/c ou a/ag, em proporção exponencial. Entretanto, sua validade existe somente quando a pasta apresenta resistência inferior ao do agregado graúdo, porque quando este torna-se a fase mais fraca da microestrutura, a resistência do CAD não aumenta significativamente à medida que a relação a/ag diminui. Em alguns casos, esse item pode representar custos mais elevados para o CAD desde que a procura por agregado mais resistente pode resultar em distâncias de transporte mais longas. Quando o agregado graúdo apresenta resistência adequada em relação à pasta, nem sempre é possível estabelecer uma regra geral entre a resistência desejada e a relação a/ag, visto que esse mesmo nível de resistência pode ser atingido de vários modos, em especial pelo uso de adições pozolânicas, que podem modificar significativamente a relação fc x a/ag. Quando são empregadas adições minerais no CAD, as relações fc x a/ag se modificam e as equações de Abrams valem para cada caso específico, dependendo do tipo e do teor de adição mineral empregada. Este fato decorre das alterações que as reações pozolânicas provocam no refinamento dos poros dos grãos de CH, conforme visto em 36.3, que, em decorrência da maior proximidade das paredes dos poros,

resultam no aumento do efeito físico devido às forças de superfície de van der Waals, em função do potencial zeta. Essas atrações físicas, relacionadas às ligações secundárias, colaboram com o aumento da resistência à compressão e de outras propriedades do concreto, sendo tão maiores quanto mais próximas estiverem as superfícies, ou seja, quanto menores as dimensões dos poros, o que corresponde a menores relações a/ag. Assim, a resistência mecânica e outras propriedades relacionadas com a durabilidade do CAD com adições minerais são governadas não só pelas reações de hidratação, como também pelas reações pozolânicas e, ainda, pelos efeitos físicos de superfície, que interagem sinergicamente entre si, potencializando o efeito do parâmetro que está sendo medido, em relação a um concreto de referência sem adições minerais. Isaia et al. (2003) mostram que o efeito devido às reações pozolânicas cresce com o teor da adição mineral utilizada e decresce com o aumento da resistência. À medida que o teor de finos cresce, os poros maiores são obturados e, em concretos de resistências mais baixas. Assim cria se espaço para a formação de C-S-H secundário para obturar os vazios de maiores dimensões. Quando a resistência cresce e a relação a/ag decresce, o espaço disponível diminui para a formação de CH e, também C-S-H secundário.

Logo a participação das reações pozolânicas diminuiu e a maior proximidade entre as paredes das superfícies dos vazios aumenta o efeito físico. Os Quadros 3 e 4 ilustram essas conclusões, observando-se que, em termos de acréscimo percentual, o aumento do teor de pozolana apresenta maior efeito do que o do nível de resistência. Os maiores valores foram observados com incrementos simultâneos do teor de pozolanas (50%) com o da resistência (65MPa), ocasião

em que os efeitos físicos superaram os pozolânicos em vista da saturação dos poros com material mais finos e maior proximidade entre as paredes do material sólido nos vazios. Nessa pesquisa para que o nível de resistência de 60MPa fosse atingido, as relações a/ag variaram de 0,30 a 0,61, mostrando que as diferentes estruturas de poros formadas pelos tipos e teores de pozolanas empregadas, foram as responsáveis não só pela variação da difusão do CO2, como também o teor de CH remanescente em cada mistura. Estudos similares realizados por Isaia (1995) mostram que esse comportamento se estende para outras propriedades da durabilidade, em escalas distintas, de acordo com os mecanismos de transporte envolvidos no sistema de percolação de fluidos pelos poros. Para execução de estruturas mais duráveis em ambientes agressivos, é preciso produzir CAD dosado para fim específico, sob medida (taylored concrete), em que são pesquisados em laboratório as relações únicas entre as propriedades requeridas pela estrutura e seu efetivo desempenho em obra (ISAIA, 1995).

Modulo de Elasticidade É importante o conhecimento do módulo de elasticidade em CAD, porque é uma propriedade que influi diretamente nas deformações dos elementos estruturais. Geralmente, a sua predição é realizada por intermédio da resistência à compressão, desde que exista uma relação proporcional entre essas propriedades, visto que os parâmetros que influem são os mesmos, embora em graus distintos. Como visto em 36.4, o principal parâmetro influente, depois da relação a/c ou a/ag, é a resistência do agregado graúdo, pois esta pode diminuir ou aumentar o valor de Ec, para uma mesma resistência à compressão do concreto. Aïtcin (2000) diz que o CAD comporta-se quase como material compósito real e que, em termos de deformação, comporta-se mais como uma rocha artificial do que com o concreto propriamente dito.São mostradas as diversas relações que normas

e códigos apresentam para relacionar fc x Ec dos CC. Para CAD, o fib (CEB-FIP) Model Code 2010 apresenta a Equação 3: E (Equação 3) ci = Ec0 . αE. (fcm / 10)1/3 em que: Eci: módulo de elasticidade tangente do concreto, a 28 dias, em MPa; Ec0: 21,5.103 MPa; αE: coeficiente função do tipo de agregado, variando de 1,2 para basalto a 0,7 para arenito; fc: resistência à compressão média, a 28 dias, determinada em corpos-de-prova. Quando se deseja somente a análise elástica do concreto na estrutura, pode ser utilizado o módulo de elasticidade reduzido para levar em conta deformações plásticas iniciais que ocasionam deformações irreversíveis: E (Equação 4) c = α1 . Eci em que: Ec; módulo de elasticidade reduzido; αi = 0,8 + 0,2 (fcm / 88); Eci: módulo de elasticidade do concreto a 28 dias

O Quadro mostra os valores do módulo de elasticidade tangente Eci e os módulos reduzidos Ec para CAD entre C50 e C120. Observa-se que, para classes iguais ou superiores a C80, os dois módulos são iguais, ou seja, para análises elásticas utiliza-se o mesmo valor do módulo de elasticidade tangente. A Figura a seguir apresenta a evolução das curvas tensão-deformação padronizadas pela norma norueguesa com o aumento da resistência característica de 45 até 115MPa. À medida que o fck aumenta, o concreto apresenta deformação na ruptura cada vez menor, passando de 3,5‰ (fck = 45MPa) a 2,5‰ (fck = 115MPa), tornando-se mais frágil à medida que o patamar da resistência sobe. É uma característica inerente ao CAD que deve ser compensada pela armadura para que as peças estruturais tenham ductilidade.

Resistência ao fogo O efeito de altas temperaturas em CAD ainda é um ponto conflitante entre pesquisadores. No meio técnico, prevalece a teoria de que as altas temperaturas são mais perigosas em CAD do que em CC, devido a, principalmente, o desplacamento que ocorre entre as camadas externas, aquecidas, e as internas, ainda resfriadas, por causa da eficiência térmica dos concretos. Em CAD esse fenômeno seria mais pronunciado, devido à evaporação das moléculas de água sob altas temperaturas, as quais passariam a ocupar mais espaço, o que não é possível pela densificação da estrutura dos CAD. Por isso, o desplacamento passaria a ser explosivo, também conhecido como efeito spalling. Porém, ao seguir essa linha, desconsidera-se a resistência à tração dos concretos, como se faz nos cálculos estruturais modernos, por normalmente ser desprezível em relação às resistências conferidas pela armadura de aço. Porém, em CAD, essas resistências podem chegar a mais de 8 MPa, passando a ser importantes para absorver tensões de tração que surgem nos concretos, tanto a partir de retrações no estado fresco, por exemplo, como após uma pressão exercida pelo vapor de água sob o efeito de altas temperaturas, no estado endurecido. Britez (2011) considera que pesquisas para avaliar essa questão desconsideram aspectos que influenciam o efeito de altas temperaturas nos concretos, como as dimensões reais da estrutura e a presença de armaduras de aço ou outros elementos construtivos e ação de carregamentos externos. Pesquisas feitas com corpos-de-prova de laboratório, de pequenas dimensões, ainda são executadas em idades prematuras, em que boa parte da água não foi consumida pelas reações do cimento, permanecendo livres no elemento, podendo mascarar os resultados finais Cita-se o incêndio que ocorreu no Canal da Mancha, em 1996, como emblemático (MEHTA & MONTEIRO, 2008). Houve um dano extenso na

estrutura, que liga sob o mar a França e a Inglaterra. No trecho onde ocorreu o incêndio (AÏTCIN, 2008), o CAD original apresentava resistência a compressão entre 70 e 80MPa, módulo de ruptura entre 7 e 8MPa e módulo de elasticidade de 37 a 44GPa. Realmente ocorreu um desplacamento de grandes proporções, com alguns trechos de CAD, tendo sua espessura reduzida de 40cm para 17cm, mas deve-se considerar que qualquer elemento estrutural cederia sob a ação do incêndio daquela magnitude, sob temperaturas máximas da ordem de 1.000oC,a não ser materiais refratários. Projeto de pesquisa financiado pela Comunidade Européia e realizado nos laboratórios VTT na Finlândia estudou os efeitos de incêndio em dois concretos: um com 60MPa sem sílica ativa e outro com 90MPa, com sílica ativa, cujos resultados foram muito satisfatórios. Considerando que nas estruturas reais as colunas são mais robustas que as testadas e que a carga é de serviço e não a máxima, os efeitos de altas temperaturas em estruturas reais seriam mais favoráveis do que no experimento e o comportamento dos CAD ainda melhores (AÏTCIN, 2008).Entende-se, portanto, que o efeito de altas temperaturas em concretos de um modo geral é prejudicial, principalmente a partir dos 300°C, mas não é possível afirmar que em CAD comporte-se diferente de CC sob incêndio.

Produção do CAD Os meios normalmente utilizados para a produção do concreto de alto desempenho são semelhantes aos utilizados nos concretos usuais. Entretanto a escolha do controle dos materiais são mais críticos para o CAD na medida em que a relação água/aglomerante é baixa.

Mistura O concreto de alto desempenho pode ser produzido tanto na obra quanto em usinas concreteiras. Devem ser observados, no entanto: o tipo de balança utilizada para cada material ,a umidade dos agregados ,as condições climáticas do local de concretagem,o tipo de misturador e o tempo de mistura O tempo de mistura é usualmente maior para o concreto de alto desempenho do que para concretos usuais. Devido à diversidade dos materiais empregados na confecção de um concreto é difícil formular regras específicas para a mistura. A introdução do superplastificante na mistura deve ser também avaliada para obter a maior eficiência.

Transporte O transporte do concreto deve ser efetuado o mais rápido possível a fim de minimizar os efeitos de enrijecimento e perdas de trabalhabilidade. O método e equipamentos utilizados devem levar em conta aspectos econômicos e técnicos de forma a assegurar que o concreto não ria segregar-se. As condições de uso, os matérias utilizados, o acesso a obra,e a capacidade requerida, o tempo de entrega e a as condições climáticas,são alguns fatores que interferem na escolha do método e equipamento adotado para transporte. O principal problema enfrentado durante o transporte do CAD é a perda de consistência e fluidez com o tempo. Isto é resolvido com dosagens sucessiva de superplastificantes deve ser utilizada com cautela com relação a segregação do concreto. Testes de compatibilidade entre o aditivo retardador e superplastificante devem ser efetuados para assegurar o máximo tempo possível da trabalhabilidade requerida em projeto. Lançamento O lançamento do concreto de alto desempenho pode se realizado segundo os métodos tradicionalmente usados, como linhas de bombeamento, guindastes, caçambas e correias transportadoras. O lançamento ,em geral, é mais simples quando comparado com concreto de alto desempenho ,promovida pelo uso de superplastificantes e aditivos minerais. Adensamento A finalidade do adensamento é alcançar a maior compacidade possível da massa de concreto .Recomenda-se que a vibração mecânica interna seja utilizada para CAD. Usualmente o concreto de alto desempenho apresenta um abatimento alto. Acredita-se que não ha necessidade de vibração intensa. Porém devido á sua

consistência viscosa e alta coesão, grandes bolsas de ar e bolhas ficam aprisionadas e devem ser eliminadas pelo adensamento ,destaca-se que a vibração adequada faz com que o excesso de água na mistura seja levado para superfície onde é perdido por evaporação. Viabilidade Econômica em relação ao concreto comum Tem-se observado, nas últimas décadas, um acentuado desenvolvimento das ciências dos materiais, técnicas e tecnologias aplicadas à construção civil. Como resultado deste processo é notória a crescente gama de produtos e técnicas disponíveis que se mostram alternativas ao “convencional”. Entretanto, a implementação e aplicação de tais inovações têm sido gradual e pautada por fases como familiarização, estudo de viabilidade e experimentação. Neste contexto, não é incomum o aparecimento de paradigmas que proliferam inadvertidamente pelo meio técnico, embora boa parte deles seja fruto de avaliações equivocadas, incompletas ou imprecisas da aplicação das referidas inovações. Na verdade, o campo da construção civil mostra-se extremamente amplo e complexo, com um grande número de atividades interdependentes. Por consequência, torna-se também complexo qualquer estudo de viabilidade, uma vez que as alterações, por menores que sejam, causam desdobramentos sequenciais em todo processo produtivo. Assim, ao se implantar alguma inovação, esta proporciona resultados que podem ser classificadas como diretos ou indiretos. Os resultados diretos são observados na própria atividade na qual foi introduzida a alteração e, em função deste fato, são geralmente de mais fácil quantificação. Já os resultados indiretos são aqueles que se manifestam em outros setores nos quais não foi introduzida a alteração, e caracterizam-se pela mais difícil avaliação e quantificação. Cabe ressaltar que ambas as classificações podem apresentar-se de forma positiva ou negativa e o resultado geral representa a somatória dos resultados diretos e indiretos ao longo do tempo. De fato, decorre desse fato grande parte das polêmicas quanto à introdução de inovações, pois,

boa parte das mesmas apresenta resultados econômicos diretos negativos. Contudo, dada a complexidade exigida, dificilmente é feito levantamento preciso dos resultados econômicos indiretos. Por consequência, o resultado final é determinado basicamente pelo primeiro. Tome-se, como exemplo, o foco deste estudo que trata da avaliação de viabilidade econômica da utilização de concreto de alto desempenho (CAD) e laje plana protendida maciça (LPPM), em uma edificação. O procedimento correto a ser adotado passaria pelo dimensionamento em separado de dois edifícios, um deles com estrutura convencional e o segundo com CAD e LPPM. Só então, se poderia realizar os levantamentos de custo e estimativa dos resultados econômicos diretos e indiretos. Como se pode notar, seria um procedimento que, além de multidisciplinar e intricado, demandaria bastantes estudos, pois é grande o volume de trabalho a ser efetuado. Ainda mesmo, sem se considerar aspectos técnicos. Portanto, não são raras avaliações simplistas sobre a aplicação do CAD considerando uma gama de variáveis extremamente limitadas e predominantemente relativas ao custo direto do mesmo diga-se de passagem consideravelmente maior que o do concreto convencional. Mas até que ponto a parcialidade quase inconsciente auferida costumeiramente ao assunto pode influenciar na análise final do profissional? Ou ainda, está o profissional sendo criterioso o suficiente e se baseando em aspectos minimamente racionais? De pronto, não há como responder, com certeza, sob pena de incorrer no mesmo equívoco que se pretende avaliar. Antes, deve-se ajustar o método e o modelo adotado partindo-se de considerações menos abrangentes para a mais global. Eis que só então o juízo da viabilidade econômica da utilização do sistema não convencional (NC) supracitado será medido efetivamente e as eventuais aproximações advindas de considerações mais simplistas poderão ser claramente apreciadas ou desprezadas.

Exposição e observações sobre os resultados econômicos. Os resultados econômicos, ao lado de parâmetros técnicos, são usualmente as ferramentas principais para determinar a viabilidade de um empreendimento. Entretanto, a consideração única de indicadores globais tende a subjugar os meios que os originaram. Perde-se, assim, na justificativa dos resultados obtidos, e pior ainda, na possibilidade de otimização do processo projetual. Sabe-se que a concepção e cálculo de um projeto estrutural exigem experiência e alto nível de conhecimento. Por isso, deve ser inata ao bom projetista a constante realimentação de seu sistema de trabalho com a avaliação das reais

consequências de suas decisões. Com base nesse princípio, far-se-á, em seguida, uma análise comparativa particularizada por elemento estrutural.

Fundações Inicialmente, era esperada grande economia no quesito fundações. Boa parte deste adviria do possível menor peso próprio da estrutura NC perante a estrutura C. Esse procedimento, porém, não se confirmou, pois as dimensões adotadas para vigas e lajes da estrutura C perfizeram a espessura média de 14,5cm. Esse valor já menor que o assumido no projeto da estrutura NC, ou seja, o mínimo de 15,0cm estabelecido em norma para lajes protendidas. Por outro lado, o consumo adicional de concreto nas lajes foi contrabalanceado pelo menor consumo do mesmo nos pilares. Dessa forma, o peso próprio da estrutura NC praticamente equivaleu-se ao da estrutura C. Mesmo assim, observa-se na tabela resumo abaixo uma leve economia, próxima de 3,1%, para a estrutura C.

Fica claro que isso ocorreu majoritariamente em função da diminuição no número de tubulões e dos gastos com escavação e execução dos fustes. Tal efeito foi motivado pela diminuição do número de pilares. Em seguida deveu-se ainda à necessidade imposta pelo perfil geotécnico em se alcançar a cota de 15m de profundidade para atingir solo minimamente resistente.

Pilares A introdução da laje protendida permitiu o aumento considerável do vão entre pilares. Ademais, a utilização de concretos com resistência à compressão mais elevada nos andares inferiores possibilitou que as maiorias das secções transversais ficassem abaixo do limite de 20cm X 100cm. Por conseguinte, observou-se, para os pilares, uma economia próxima de 30,0% no volume de concreto da estrutura NC perante a C. Sabia-se que tamanha vantagem diminuiria drasticamente ao levar em conta o custo do concreto. Não se esperava, entretanto, que a pesar de perder em magnitude aquela ainda mantivesse sua propriedade. Explicando melhor, mesmo com o custo adicional da utilização de resistências de 30MPa, 45MPa e 60MPa, houve a redução de 13,5% nos gastos com concreto, o que foi devido sobretudo à modificação do sistema estrutural das lajes e, principalmente, pela utilização racionalizado do concreto. Outro aspecto que contribui para este resultado são as melhorias tecnológicas e aperfeiçoamentos introduzidos na produção de concretos de mais elevadas resistências. Com isso, observa-se nos últimos anos, uma aproximação relativa entre os preços do concreto C e o CAD. No que concerne ao aço, observou-se um aumento de 9,0% da taxa média de armadura para os pilares da estrutura NC. Porém, ao considerar a redução de 30,0% na secção transversal dos mesmos constata-se economia de 8,2 no consumo de aço, o que equivale a uma redução de 8,4% nos gastos com este material. Foi nas áreas de formas onde se verificou maior diferença percentual entre a estrutura NC e a C - 32,6% em prol da primeira. Portanto, houve economia de 22,6% nos gastos com materiais para formas. No cômputo geral para pilares, com todos os materiais supracitados e mão de obra inclusa, os gastos com a estrutura NC foi 17,7% menor que o da estrutura C.

Vigas As vigas seguiram o mesmo comportamento dos pilares, e apresentaram para a estrutura NC economia para gastos com materiais em concreto, armadura e forma. Esse fato ocorreu porque na estrutura NC foram empregadas apenas vigas perimetrais com a finalidade de auxiliar na ancoragem de protensão. Assim, houve grande diminuição no comprimento linear total por andar acompanhado de um pequeno aumento da resistência e da área da secção transversal das vigas

No compute geral para vigas, considerando material e mão de obra, houve economia de 51,3% da estrutura NC perante a estrutura C. Cabe ressaltar aqui uma diferença para com o item anterior sobre pilares. Naquele, a economia observada deveu-se em grande parte ao aumento da capacidade resistente da

secção transversal. Já para as vigas, os resultados positivos têm bem pequena relação com a melhoria de suas propriedades pela utilização de concreto mais resistente. Foi, na verdade, produto da diminuição do comprimento linear total possibilitado pelo sistema composto por laje protendida e pilares em CAD.

Lajes Foi nas lajes que se identificou maior o problema quanto à otimização econômica dos resultados obtidos para a estrutura NC. Primeiro pela necessidade de se realizar a protensão que representa substancialmente um gasto adicional. Segundo, porque seria preciso empregar concreto com resistência característica mínima prevista em norma de 30MPa. A isso se acrescenta a impossibilidade de executar uma laje protendida com espessura inferior a 15cm (não somente devido a prescrições normativas, mas também pela dificuldade em distribuir os cabos de protensão satisfatoriamente em elementos de menores espessuras). Fica claro o resultado da comparação da estrutura NC, sujeita às limitações contextuais expostas, com a estrutura C, cujas lajes tinham espessura de 10cm. O volume de concreto consumido na estrutura NC foi 55,4% maior que o da estrutura C. Contudo, os gastos em concreto superaram este valor sendo 74,5% maior na estrutura NC.

Nos gastos, tanto com a armadura passiva quanto a ativa, novamente a estrutura NC teve maior custo, próximo de 246,2% acima da estrutura C. Em um grau menor, essa realidade se repetiria, mesmo que se comparasse apenas a armadura passiva de ambas as edificações. Nota-se que no cômputo geral, considerando tanto material quanto mão de obra, houve gasto adicional de 81,0% na estrutura NC comparativamente à estrutura C. Apesar do cenário aparentemente negativo, deixar-se influenciar única e definitivamente pelos valores expostos neste item seria uma grande falha de análise global do empreendimento. Não se pode esquecer: existem outros benefícios advindos do emprego deste elemento estrutural os quais não se manifestam simplesmente no seu custo direto. Veja-se o obtido no caso das vigas dentre outros exemplos que serão explicitados mais adiante.

Estrutura como um todo O quadro abaixo traz a composição de gastos para ambas as estruturas estudadas.

Pelos dados observa-se que, em valores absolutos, a estrutura NC teve custo mais elevado que a C. Pesou para tal resultado o montante despendido com material, principalmente no quesito armadura. Assim, os gastos totais com material foram 27,3% maiores na estrutura NC. Em contrapartida, pelas técnicas utilizadas, há redução na demanda de capital humano na estrutura NC ocorrendo economia de

18,0% com o mesmo. Essas verificações têm importantes consequências ao longo da execução da obra. Devido às técnicas empregadas na estrutura NC há necessidade de maior planejamento e racionalização. Ademais, este processo é facilitado, visto que há diminuição da dependência de capital humano na nova concepção estrutural. Tenha-se em mente que reconhecidamente no contexto atual, sistematizar e controlar a qualidade do fator humano é bem mais difícil que a do fator material. Verificando a proporção de gastos da estrutura C, forma e armaduras foram os itens mais representativos correspondendo a 71% dos gastos totais. Apenas em terceiro lugar, com 21% dos gastos totais, aparecem as atividades de concretagem. Na estrutura NC, ganharam em representatividade os gastos com armadura, impulsionada pela armadura ativa, e os gastos com concreto, pela utilização de maiores resistências.

Análise da Viabilidade Econômica Já de antemão deve ficar explícito que a viabilidade é algo relativo. Depende do ponto de vista adotado e de como se observa o cenário que envolve a aquilo estudado. O próprio cenário a ser considerado é extremamente incerto e influenciado por variáveis de difícil entendimento. Tal questão é relevante a ponto de fazer emergir a dúvida: até que nível de detalhamento é plausível simular a possível realidade? O engenheiro tem de realizar escolhas como esta com grande frequência. Em diversas situações, quando há alternativas contrastantes, tem-se de optar com base racional àquilo entendido como mais viável. Indubitavelmente neste aspecto, a precisão do modelo adotado para tomada de decisão qualificará a eficiência do autor da análise. Assim, para ilustrar a importância do supracitado, o presente estudo foi realizado de três maneiras distintas. Cada uma delas com pressupostos e níveis de detalhamentos diferentes. Buscou-se assim esclarecer os benefícios e malefícios de cada método. Quanto ao ponto de vista adotado, optou-se pelo papel do empreendedor do ramo da construção civil. Faz-se aqui

uma ressalva para a confusão que normalmente é feita entre o termo investidor e o termo empreendedor. Investidor é o indivíduo ou entidade que tem a posse do capital a ser investido, sendo de sua escolha a aplicação do mesmo. O empreendedor é o indivíduo ou entidade encarregado, através de suas atividades, de realizar a aplicação do capital em vias de obter o rendimento esperado pelo investidor. A remuneração do empreendedor geralmente se dá de forma préfixada ou sobre o rendimento adicional à atratividade mínima do investidor. Independentemente da modalidade, será objetivo do empreendedor, considerando os riscos inerentes, maximizar o rendimento da aplicação: seja para aumentar a satisfação do investidor; seja para ampliar seus próprios recebimentos. Apesar de muitos não enxergarem conotação tão direta com a profissão, o engenheiro é constantemente desafiado pelo mercado e pela crescente gama de suas atribuições a pensar como empreendedor. Trata-se de extremamente positivo na medida que o obriga a tentar prever comportamentos de mercado, estudar riscos e tentar diminuí-los. Antes disso, é ainda uma grande oportunidade de crescer e diferenciar-se profissionalmente.

Considerações sobre os resultados Pela simples comparação dos orçamentos, observa-se que a estrutura NC foi aproximadamente 5,7% mais cara que a estrutura C. Assim, caso pautássemos nossa decisão por esta análise, a estrutura C pareceria a mais indicada tendo em vista a economia proporcionada. Entretanto, não é difícil perceber que o modelo utilizado peca em diversos aspectos notáveis comprometendo a precisão da análise. Deve-se considerar, porém, o cenário considerado, ou seja, o conjunto de preços de recursos e insumos, embora sujeito a variações relativamente previsíveis, é demasiadamente restrito. Ademais, o foco dado ao estudo - limitado a custos diretos e à estrutura - impossibilita a consideração de benefícios indiretos de outras naturezas. Outro complicador é o fato de a grandeza tempo não ser, em nenhum momento, incorporada à análise. Isso é inconcebível para um investimento de longo prazo de maturação. Como consequência disso, há a

impossibilidade da consideração de qualquer tipo de risco inerente ao investimento.

Conclusões Fica claro que os resultados de um estudo de viabilidade econômica são diretamente influenciados pelo modelo adotado. Tamanha é a diferença que, de um modelo para outro, passa-se de uma análise positiva para uma negativa. Mas em meio aos diversos resultados conflitantes e distintos qual servirá de base para o processo decisório Esta questão mais que uma dúvida vem expressar a necessidade em se conhecer a fundo a peculiaridade e propriedade de cada modelo de análise empregado. Por regra, é interessante optar pelo modelo mais abrangente, mais verossímil e de resultados mais representativos. Já o nível de detalhamento a ser dado dependerá do equilíbrio entre a praticidade, grau de importância e representatividade exigida do estudo. Para empreendimentos semelhantes ao presente estudo de caso, pelo grande montante envolvido e longo prazo de maturação sugere-se o modelo tipificado. Segundo este estudo, foi possível demonstrar que, perante os diversos cenários apresentados, os indicadores econômicos apontam considerável e favoravelmente em direção à edificação NC. Também por isso, são bem reduzidos os riscos implícitos em optar pela referia edificação e obter rendimento de capital investido inferior ao esperado em cenário análogo para a edificação C. Assim, mesmo exigindo maior investimento, das duas edificações estudadas, a NC, com boa margem de vantagem, tende a ser economicamente mais viável.

Referências Bibliográficas CAVALARO,PILALARISSI SERGIO.TITULO:AVALIAÇÃO DA VIABILIDADE ECONÔMICA DA UTILIZAÇÃO DE CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO

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NASCIMENTO

SILVA,RENILTON.TITULO:UM

ESTUDO

SOBRE

O

CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO

TEIXEIRA DE CARVALHO,FELIPE.TITULO: ESTUDO DA RESISTÊNCIA AO FOGO DO CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO COM METACAULIM E ADIÇÃO DE FIBRAS

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