Importância do Controle Tecnológico em Concreto: Resistência à Compressão e Tração, Notas de aula de Materiais

Baixe Importância do Controle Tecnológico em Concreto: Resistência à Compressão e Tração e outras Notas de aula em PDF para Materiais, somente na Docsity! 1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL CONTROLE DE QUALIDADE EM CONCRETO ENDURECIDO: ENSAIOS MECÂNICOS RENAN PEREIRA DE FREITAS JUIZ DE FORA 2012 2 RENAN PEREIRA DE FREITAS CONTROLE DE QUALIDADE EM CONCRETO ENDURECIDO: ENSAIOS MECÂNICOS Trabalho Final de Curso apresentado ao Colegiado do Curso de Engenharia Civil da Universidade Federal de Juiz de Fora, como requisito parcial para obtenção do título de Engenheiro Civil. Área de Conhecimento: Tecnologia Da Construção. Orientadora: Thaís Mayra de Oliveira, D.Sc., Universidade Federal de Juiz de Fora, Brasil. Juiz de Fora Faculdade de Engenharia da UFJF 2012 5 RESUMO Num momento em que o Brasil mais cresce no setor da construção civil, surge a necessidade de aperfeiçoamento da tecnologia do concreto, que hoje fornece concreto pronto às obras. Devido à grande variabilidade de fornecedores e das propriedades dos materiais, o controle tecnológico vem sendo cada vez mais solicitado em obras de concreto a fim de garantir a qualidade final e as especificações técnicas exigidas. Este trabalho tem como objetivo, ressaltar a importância do controle tecnológico, assim como fazer um levantamento dos principais ensaios de controle para concreto endurecido utilizado nas diversas obras de engenharia, bem como avaliar o grau de importância, a saber: resistência à compressão, resistência à tração por compressão diametral, resistência à tração na flexão e módulo de elasticidade. 6 SUMÁRIO AGRADECIMENTOS 4 RESUMO 5 LISTA DE FIGURAS 9 LISTA DE TABELAS 11 LISTA DE EQUAÇÕES 12 LISTA DE ABREVIATURAS 13 1. INTRODUÇÃO 14 1.1 Estrutura da pesquisa 15 2. PROPRIEDADES DO CONCRETO ENDURECIDO 16 2.1 Considerações iniciais 16 2.2 Massa específica 17 2.3 Resistência aos esforços mecânicos 17 2.3.1 Resistência à compressão 24 2.3.2 Resistência á tração 26 7 2.3.3 Módulo de elasticidade 28 2.4 Deformações 29 2.4.1 Retração 29 2.4.2 Deformação devido à variação da umidade ambiente 31 2.4.3 Deformação devido à variação da temperatura ambiente 31 2.4.4 Deformação imediata 31 2.4.5 Deformação lenta ou fluência 32 2.5 Durabilidade 32 3. CONTROLE TECNOLÓGICO EM CONCRETO ENDURECIDO 34 3.1 Considerações iniciais 34 3.2 Principais ensaios de controle tecnológico em concreto endurecido 34 3.2.1 Ensaio de resistência à compressão 35 3.2.1.1 Metodologia de avaliação da resistência à compressão do concreto 36 3.2.1.2 Aceitação do concreto 38 3.2.2 Ensaio de resistência à tração 42 3.2.2.1 Metodologias de avaliação da resistência à tração do concreto 42 10 FIGURA 11 – Deformações longitudinais e transversais (CATOIA et al (2010)) 49 11 LISTA DE TABELAS TABELA 1 – Valores para formação de lotes de concreto (NBR12655 (2006)) 38 TABELA 2 – Valores de Ψ6 (NBR12655 (2006)) 40 12 LISTA DE EQUAÇÕES EQUAÇÃO 1 – sff cmck 65,1 25 EQUAÇÃO 2 – m n ckest f m fff f      1 ... 2 121 39 EQUAÇÃO 3 – dcmckest sff 65,1 40 EQUAÇÃO 4 – 16 ffckest  41 15 1.1 Estrutura da pesquisa Este trabalho foi estruturado em quatro capítulos, os quais apresentam os seguintes conteúdos: O capítulo 1 apresenta a introdução do assunto deste trabalho, com ênfase na relevância do estudo em questão, bem como os objetivos e estrutura do trabalho proposto. O segundo capítulo é composto pela revisão da literatura a qual trata das principais propriedades do concreto endurecido. No capítulo 3 são apresentados e analisados os principais ensaios de controle tecnológico em concreto endurecido, bem como a importância de cada um deles. O capítulo 4 apresenta as considerações finais e sugestões para trabalhos futuros. 16 2. PROPRIEDADES DO CONCRETO ENDURECIDO 2.1 Considerações iniciais O concreto é um material de construção resultante da mistura em proporção adequada de cimento, agregados, água e, em alguns casos, adições e/ou aditivos. Suas características são bem diferentes daquelas apresentadas pelos elementos que o constituem. Quando o concreto é dosado de acordo com certos princípios básicos, apresenta, além da resistência, as vantagens de baixo custo, facilidade de execução, durabilidade e economia. Para tanto é necessário, inicialmente, conhecer as características que o concreto endurecido deve possuir, para depois, a partir dos materiais disponíveis, obter o concreto pretendido, mediante o proporcionamento correto da mistura e o uso adequado dos processos de fabricação. O concreto fresco representa uma fase transitória, porém de enorme influência nas características do concreto endurecido (ARAUJO et al (2000)). O concreto é considerado um sólido a partir da pega. É um material em constante evolução e susceptíveis alterações impostas pelo meio ambiente, sendo elas físicas, químicas e mecânicas, e que ocorrem de maneira lenta. A durabilidade de um concreto pode ser perfeitamente aceitável quando a estrutura se encontra devidamente protegida. Um exemplo das propriedades do concreto endurecido é a impermeabilidade sendo uma característica essencial, quando se estudam estruturas de concretos hidráulicos. Já em estruturas de edificações, não é considerado uma qualidade essencial, sendo de extrema importância, neste caso, as características mecânica e estrutural do concreto (BAUER (2000)). 17 2.2 Massa específica A massa específica do concreto endurecido depende de muitos fatores, principalmente da natureza dos agregados, da sua granulométrica e do método de compactação empregado. Será tanto maior quanto maior for o peso específico dos agregados usados e tanto maior quanto mais quantidade de agregado graúdo contiver (ALMEIDA (2002)). Segundo BAUER (2000) a massa específica do concreto sofre também influencia menor do meio ambiente em que são mantidos em razão da variação da proporção de água contida nos seus poros. De acordo com a massa específica o concreto pode ser dividido em três categorias: leve, normal e pesado. O concreto de peso normal ou concreto corrente é o mais usado geralmente para peças estruturais e sua massa específica varia entre 2300 e 2500 kg/m³, é usual tomar para concreto simples 2300 kg/m³ e 2500 kg/m³ para o concreto armado. Os concretos leves, da ordem de 1800 kg/m³, são produzidos com a utilização de agregados leves. Já o Os concretos pesados são produzidos a partir de agregados de alta densidade e geralmente pesam mais do que 3200 Kg/m3. 2.3 Resistência aos esforços mecânicos As principais propriedades mecânicas do concreto são: resistência à compressão, resistência à tração e módulo de elasticidade. Essas propriedades são determinadas a partir de ensaios, executados em condições específicas e geralmente, realizados para controle de qualidade e atendimento às especificações. O concreto é um material que responde bem às tensões de compressão e em contrapartida responde mal às tensões de tração sendo que na resistência à compressão ele resiste aproximadamente dez vezes mais que na resistência a tração; na flexão, a resistência à tração (módulo de ruptura) é geralmente duas vezes maior das resistências obtidas por tração simples. O concreto resiste mal ao 20 Figura 1 – Influência da relação água/cimento e idade de cura úmida sobre a resistência do concreto (MEHTA e MONTEIRO (2008)). c) Forma e graduação dos agregados De acordo com ANDOLFATO (2002) os agregados constituem uma elevada porcentagem do concreto, de modo que suas características têm importância nas proporções empregadas e na economia do concreto. Os agregados devem ser isentos de impurezas e ter uma resistência sempre maior que a da pasta. Naturalmente a forma dos grãos e a conformação superficial influenciam muito na trabalhabilidade, aderência e resistência do concreto. Os agregados lisos facilitam a mistura e adensamento e os de superfície áspera aumentam a resistência à tração. Também a granulometria é fator decisivo na resistência do concreto. A composição granulométrica dos agregados é determinada em ensaios padronizados de peneiração. As curvas granulométricas devem ficar dentro de certos limites, fixados nas especificações, de modo que os agregados misturados apresentem um bom entrosamento, com pequeno volume de espaço vazio entre suas partículas. 21 Esse bom entrosamento resulta em economia de pasta de cimento, que é o material mais caro do concreto. (ANDOLFATO (2002)). d) Tipo de cimento O cimento é obtido aquecendo-se o calcário e argila até a sinterização onde se obtém o clinquer que é transformado em pó. A qualidade do cimento, composição química e finura são determinantes da maior ou menor resistência do concreto. A Figura 2 apresenta um gráfico, que mostra cinco tipos de cimento e suas respectivas resistências à compressão. Figura 2 – Influência da idade e do tipo de cimento sobre a resistência do concreto (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE CIMENTO PORTLAND). e) Forma e dimensão dos corpos de prova O resultado dos ensaios de corpos de prova de concreto dependem de sua forma como também, de suas dimensões. No Brasil o corpo-de-prova padrão é cilíndrico, de 30 cm de altura e 15 cm de diâmetro. Sendo também usado o cilíndrico de 10 cm e 20 cm de altura. Na Europa o corpo de prova mais usado é o cubo de 20cm de aresta. 22 Portanto o resultado obtido através do corpo-de-prova não é exatamente aquele apresentado pela estrutura ou pelo elemento estrutural feito na obra. Os resultados são também afetados pelo estado da superfície de contato com os pratos da máquina de ensaio e com o teor de umidade dos corpos de prova, com uma diferença da ordem de 5 a 8 % (NARBAL (2010)). A Figura 3 mostra um gráfico onde mostra a influência da variação da razão altura/diâmetro na resistência do concreto. Figura 3 – Influência da variação da razão altura/diâmetro na resistência do concreto (MEHTA e MONTEIRO (2008)). f) Velocidade de aplicação da carga de ensaio Segundo PEREIRA (2008) a estrutura de aplicação da carga, pela máquina de rompimento, deve ter capacidade compatível com os ensaios a serem realizados. Alguns autores como BEZERRA (2007) e MACGREGOR (1997), citam que com o aumento da velocidade de aplicação do carregamento, os resultados do ensaio de resistência à compressão de um mesmo concreto tende a aumentar. 25 Figura 5 – Curva de Gauss para a resistência do concreto à compressão (CATOIA et al (2010)). Nessas condições, é possível abordar a conceituação da resistência do concreto de maneira estatística. Salienta-se que resistência à compressão característica do concreto é um valor mínimo estatístico acima do qual ficam situados 95% dos resultados experimentais. Admitindo-se a curva normal de distribuição, pode-se escrever a relação: sff cmck 65,1 (1) onde: fck = resistência característica do concreto à compressão; fcm = resistência média do concreto à compressão; s = desvio padrão O desvio padrão corresponde à distância entre a abscissa de fcm e a do ponto de inflexão da curva (ponto em que ela muda de concavidade). A NBR 8953 (2011) define as classes de resistência do concreto em função de fck , e os classifica em 3 grupos, sendo os grupos I e II concretos estruturais e um grupo de concretos não estruturais que seriam os fck 10 MPa e o 15 MPa. Os concretos do grupo I começam com o fck 20 MPa e vão até o fck 50 MPa. Os concretos do Grupo II são considerados de alto desempenho e começam com fck 55 MPa e atingem até fck 100 Mpa. 26 Nas obras, devido ao pequeno número de corpos de prova ensaiados, calcula-se fck,est, valor estimado da resistência característica do concreto à compressão. 2.3.2 Resistência à tração A resistência à tração depende de vários fatores, principalmente da aderência dos grãos dos agregados com a argamassa (ALMEIDA (2002)). Para o estudo da tração existem três tipos de ensaios: tração direta, compressão diametral (NBR 7222 (2011)) e tração na flexão (NBR 12142 (2010)). a) Ensaio de tração direta ou ensaio de tração axial Segundo MEHTA e MONTEIRO (2008) o ensaio de tração direta ou axial do concreto raramente são aplicados, principalmente porque os dispositivos de fixação dos corpos-de-prova introduzem tensões secundarias que não podem ser ignoradas. Os resultados são muito influenciados pela forma de se proceder à tração na máquina de ensaio. De acordo com NEVILLE (1997) é muito difícil a aplicação de uma força de tração pura sem excentricidade. Não obstante alguns bons resultados obtidos com certos tipos de pinças, é difícil evitar tensões secundárias como as induzidas pelas pinças ou por pinos embutidos . Os corpos de prova podem ter diferentes formatos. b) Ensaio de tração na compressão diametral Ensaio de tração na compressão diametral é o ensaio mais utilizado, por ser mais simples de ser executado e utilizar o mesmo corpo de prova cilíndrico do ensaio de compressão. São ensaiados conforme NBR 7222 (2011). 27 Também é conhecido internacionalmente como Ensaio Brasileiro, pois foi desenvolvido por Lobo Carneiro, em 1943, Ver Figura 6. Figura 6 – Ensaio de tração por compressão diametral, arranjo esquemático do ensaio e distribuição de tensão através do diâmetro carregado de um CP cilíndrico comprimido entre duas placas (AULAS USP) Segundo ALMEIDA (2002) experimentalmente observa-se que a resistência à tração axial é cerca de 80% a 85% menor que aquela determinada no ensaio de compressão diametral. c) Ensaio de tração na flexão A resistência à flexão é expressa em termos de módulo de ruptura, que é a resistência máxima á ruptura calculada a partir da fórmula de flexão (MEHTA e MONTEIRO (2008)). O ensaio é feito de acordo com a NBR 12142 (2010) em corpos de prova de concreto prismáticos, de seção quadrada e apoiada em dois cutelos, com a aplicação de duas cargas iguais e simetricamente dispostas em relação ao meio da vão, esses corpos de prova são moldados segundo a NBR 5738 (2008). Como a distância dos pontos de carga é 1/3 do vão, o ensaio é qualificado como por „‟carregamento nos terços‟‟, Vide Figura 7. 30 presa à estrutura dos produtos hidratados por ligações físico-químicas fortes e, portanto, sua retirada do concreto não causa retração significativa. No entanto, quando a maior parte desta água livre é perdida, prosseguindo a secagem, observa- se que uma perda adicional de água passa a resultar em retração considerável, que por sua vez causa fissuras e o empenamento das bordas. Esta retração é denominada de retração por secagem. Ainda segundo MONTARDO (2009) sob uma perspectiva ampla, três são as características que combinadas levam o concreto a retrair: geometria da estrutura, o traço do concreto e as condições climáticas, a saber:  Geometria da estrutura: nas peças com elevada relação entre a superfície exposta e o volume total da peça, tais como pisos, pavimentos e lajes de concreto, a perda de água para o ambiente se dá de maneira muito rápida. Ora, se a retração do concreto está relacionada à perda da água e se este tipo de estrutura está mais vulnerável a esta perda é intuitivo pensar que lajes, pisos e pavimentos de concreto naturalmente sofrem mais com a retração do concreto. As dimensões das placas (distâncias entre juntas) cada dia maiores e a execução de placas cada vez mais esbeltas tornam os pisos e pavimentos extremamente suscetíveis aos efeitos da retração do concreto;  Traço do concreto: diversos fatores relacionados aos materiais que compõem o concreto e suas combinações podem influenciar a retração do concreto, principalmente a retração por secagem. O tipo, a granulometria e a dimensão máxima do agregado, a relação água-cimento, a quantidade de água de amassamento e o emprego de adições minerais e aditivos químicos são variáveis importantes que afetam fortemente a retração do concreto. A literatura e a prática do dia-a-dia apontam que agregados com maior módulo de deformação conduzem a um menor grau de retração. Deve-se empregar a menor quantidade de água de amassamento possível, assim como deve-se evitar agregados com excesso de material pulverulento e argila. A distribuição granulométrica contínua reduz a retração do concreto quando comparada com uma combinação de agregados miúdos e graúdos inadequada;  Condições climáticas: a retração do concreto está intimamente relacionada à perda de água para o ambiente. Os principais fatores climáticos que sequestram 31 a água do concreto são a alta temperatura, a baixa umidade relativa do ar e a velocidade do vento que incide sobre a peça recém concretada. Segundo a Portland Cement Association (PCA, 1995), uma condição climática com temperatura do ar em 25ºC, umidade relativa do ar de 40%, temperatura do concreto de 30ºC e velocidade de vento de 15 km/h é suficiente para se atingir um nível de evaporação de 1litro/m²/hora, capaz de provocar importante grau de retração plástica. 2.4.2 Deformação devido à variação da umidade ambiente Segundo MOREIRA (2004) são deformações que se traduzem em geral, por inchamento quando aumentada a umidade e por encolhimento quando ela diminui. Para as variações usuais de umidade que dão após a retração as deformações correspondentes são geralmente, desprezíveis. 2.4.3 Deformação devido à variação da temperatura ambiente A variação da temperatura ambiente não se transmite instantaneamente ao concreto, mas tem uma ação retardada sobre a variação da temperatura deste, sendo de amplitude tanto menor quanto mais afastado da superfície exposta ao ar estiver o ponto considerado. O coeficiente de dilatação térmica para o concreto armado, segundo a NBR 6118, é considerado igual a 10-5/ºC, salvo quando determinado especificamente parta o concreto a ser usado. Em peças permanentemente envolvidas por terra ou água e em edifícios que tenham, em planta, dimensão ou juntas de dilatação não superior a 30,00 m, dispensa-se à consideração da influência da variação da temperatura (ALMEIDA ( 2002)). 2.4.4 Deformação imediata A deformação imediata acontece por ocasião do carregamento e ocorre de acordo com a Teoria da Elasticidade. Corresponde ao comportamento do concreto como sólido verdadeiro, e é causada por uma acomodação dos cristais que formam o material (CATOIA et al (2010)) 32 2.4.5 Deformação lenta ou fluência Fluência é uma deformação diferida, causada por uma força aplicada. Corresponde a um acréscimo de deformação com o tempo, se a carga permanecer. Ao ser aplicada uma força no concreto, ocorre deformação imediata, com uma acomodação dos cristais. Essa acomodação diminui o diâmetro dos capilares e aumenta a pressão na água capilar, favorecendo o fluxo em direção à superfície. Tanto a diminuição do diâmetro dos capilares quanto o acréscimo do fluxo aumentam a tensão superficial nos capilares, provocando a fluência. No caso de muitas estruturas reais, a fluência e a retração ocorrem ao mesmo tempo e, do ponto de vista prático, é conveniente o tratamento conjunto das duas deformações (SANTOS et al (2004)). 2.5 Durabilidade Segundo BAUER (2000) a durabilidade dos elementos construtivos do concreto simples, armado e protendido, é condicionada pelo eventual ataque de agentes agressivos a que estejam sujeitos durante a sua vida em serviço. De acordo com NEVILLE (1997) a durabilidade inadequada se manifesta por uma deterioração que pode ser originada por fatores externos ou por causas internas no interior do próprio concreto. As diferentes formas de ação podem ser físicas, químicas ou mecânicas. As causas da deterioração mecânica podem ser impacto, abrasão, erosão ou cavitação. As causas químicas de deterioração podem incluir as reações álcali-sílica e álcali-carbonatação. O ataque químico externo ocorre principalmente pela ação de íons agressivos, como cloretos, sulfatos ou dióxido de carbono e muitos líquidos e gases naturais ou industriais. A ação deteriorante pode ser de diversos tipos bem como direto ou indireta. As causas físicas compreendem os efeitos de altas temperaturas ou de diferenças de coeficiente de dilatação térmica do agregado e da pasta de cimento hidratado. Uma causa importante de deterioração é a alternância de congelamento e degelo do concreto associada a ação dos sais descongelantes (NEVILLE (1997)). 35 3.2.1 Ensaio de resistência à compressão O mais comum de todos os ensaios de concreto endurecido é o de resistência á compressão, em parte porque é um ensaio fácil e, em parte, porque muitos, embora não todas, das características desejáveis do concreto são qualitativamente relacionadas com a resistência; mas principalmente devido à importância intrínseca da resistência à compressão do concreto em projetos estruturais. Embora invariavelmente usado em construções, o ensaio de resistência à compressão tem algumas desvantagens, mas ficou, como dizem os franceses, parte do bagage culturel do engenheiro (NEVILLE (1997)). O controle da resistência à compressão do concreto das estruturas de edificações e obras de arte é parte integrante da construção, sendo indispensável a sua permanente comprovação. Avaliar se o que está sendo produzido corresponde ao que foi adotado previamente por ocasião do dimensionamento da estrutura, faz parte da própria concepção do processo construtivo como um todo (HELENE (1986)). Ainda segundo HELENE (1986) a resistência à compressão é a propriedade do concreto adotada por ocasião do dimensionamento da estrutura. Portanto, está diretamente ligada com a segurança estrutural. A obra deve ser construída com um concreto de resistência à compressão igual ou superior àquele valor adotado no projeto. De acordo com NEVILLE (1997) o ensaio de resistência à compressão de corpos de prova tratados de um modo padronizado que compreende pleno adensamento e cura por molhagem durante um período estabelecido resulta uma representação da qualidade potencial do concreto. Naturalmente, o concreto na estrutura pode, na realidade ser inferior, devido, por exemplo, a adensamento inadequado, segregação ou cura insuficiente. Esses efeitos não são importantes quando se quer saber se o concreto pode ser desformado, ou quando a obra pode ter prosseguimento ou, ainda quando a estrutura pode ser posta em serviço. 36 Não há duvida que a propriedade do concreto que melhor o qualifica é a resistência à compressão. 3.2.1.1 Metodologias de avaliação da resistência à compressão do concreto A resistência é a propriedade do concreto mais valorizada pelos engenheiros projetistas e de controle de qualidade (MEHTA e MONTEIRO (1994)). Como definição, resistência é a capacidade de um dado material de suportar uma dada tensão sem chegar à ruptura. No caso do concreto, a resistência à compressão caracteriza-se como a capacidade do mesmo absorver tensões que agem de forma a comprimir a peça. A resistência a compressão do concreto é medida através do rompimento de testemunhos de concreto denominados corpos de prova (CP). A moldagem dos corpos de prova é executada seguindo as diretrizes da norma NBR 5738 (2008). A normalização destes processos é de fundamental importância para a padronização dos resultados e para possibilitar a comparação entre resultados obtidos nos mais diversos locais. Na NBR 5738 (2008) são definidos os principais parâmetros a serem considerados no momento de moldar os corpos de prova, desde a escolha das dimensões, passando pela preparação das formas, adensamento, cura e identificação (MAGALHÃES (2009)). Ainda visando à padronização dos ensaios em todas as obras, é necessário providenciar a homogeneização do processo de cura dos corpos de prova. Este é realizado através do uso de câmaras úmidas ou tanques, conforme estabelecido na norma NBR 9479 (1994). Por fim, a resistência à compressão do corpo de prova é determinada pelo ensaio padronizado pela NBR 5739 (2007). Esta norma tem como escopo a descrição do método de ensaio pelo qual devem ser ensaiados os corpos de prova cilíndricos de concreto moldados segundo a NBR 5738 (2008). Nela estão definidos os aparelhos para a execução do ensaio, descritas as tolerâncias para as idades dos rompimentos, o método de cálculo da resistência e as informações mínimas para a apresentação dos resultados. É também a NBR 5739 (2007) que estabelece os tipos 37 de ruptura apresentadas pelos corpos de prova quando sujeitos a compressão, além de definir uma avaliação estatística do desempenho do ensaio. Para MAGALHÃES (2009) um fator importante a ser considerado em relação à resistência à compressão do concreto é o fato de a mesma não estar diretamente relacionada com o surgimento de fratura. Diferentemente da maioria dos materiais estruturais, o concreto apresenta micro fissuras antes mesmo de ser submetido a tensões. Neste caso, a grande fissuração interna torna o CP incapaz de suportar um incremento de carga, sendo considerada esta a resistência à compressão da peça. Os projetos recorrentes de engenharia geralmente especificam a resistência a compressão do concreto para a idade de 28 dias. Isto se deve ao fato de grande parte da resistência final do concreto ser alcançada nesta idade, embora o crescimento de resistência seja observado claramente até os 360 dias (BAUER (2000)). Esta idade é padronizada e amplamente difundida como a principal para a aceitação da estrutura. Porém, a ABNT, através da norma NBR 5739 (2007) apresenta outras idades para o rompimento. São elas: 3, 7, 63 e 91 dias; embora outras idades possam ser consideradas, dependendo das necessidades da obra. Em geral, rompimentos em idades inferiores aos 28 dias servem para acelerar retiradas de formas ou escoras, enquanto idades superiores são utilizadas para estabelecer o crescimento da resistência do concreto em idades avançadas e servem como testemunhos para os casos em que a resistência especificada não tenha sido atingida aos 28 dias. A amostragem deve ser realizada sempre com a utilização de dois corpos de prova para cada idade de rompimento (MAGALHÃES (2009)). Os autores AZEVEDO e DINIZ (2008) relatam que, dada a variabilidade da resistência à compressão do concreto, a sua descrição estatística é de especial interesse. Dentro do contexto do projeto semi-probabilístico, o conceito de resistência característica, fck - aquela que apresenta uma probabilidade pré- estabelecida de não ser atingida - é largamente utilizado. Para que a resistência característica possa ser definida, o tipo de distribuição de probabilidade e 40 Não se deve tomar para fckest valor menor que ψ6.f1, adotando-se para ψ6 os valores da Tabela 2, em função da condição de preparo do concreto e do número de exemplares da amostra, admitindo-se interpolação  para lotes com número de exemplares n ≥ 20: dcmckest sff 65,1 (3) onde: fcm é a resistência média dos exemplares do lote, em megapascals; sd é o desvio-padrão da amostra de n elementos, calculado com um grau de liberdade a menos [(n-1) no denominador da fórmula], em megapascals. Tabela 2 – Valores de Ψ6 (NBR 12655 (2006)) Condição de preparo Número de exemplares (n) 2 3 4 5 6 7 8 10 12 14 ≥16 A 0,82 0,86 0,89 0,91 0,92 0,94 0,95 0,97 0,99 1,00 1,02 B ou C 0,75 0,80 0,84 0,87 0,89 0,91 0,93 0,96 0,98 1,00 1,02 NOTA - Os valores de n entre 2 e 5 são empregados para os casos excepcionais (ver c.3)). c.2) Controle do concreto por amostragem total (100%) Consiste no ensaio de exemplares de cada amassada de concreto e aplica-se a casos especiais, a critério do responsável técnico pela obra. Neste caso não há limitação para o número de exemplares do lote e o valor estimado da resistência característica é dado por:  para n ≤ 20, fckest = f1;  para n > 20, fckest = fi; 41 onde: i = 0,05 n. Quando o valor de i for fracionário, adota-se o número inteiro imediatamente superior. c.3) Casos excepcionais Pode-se dividir a estrutura em lotes correspondentes a no máximo 10 m³ e amostrá-los com número de exemplares entre 2 e 5. Nestes casos, denominados excepcionais, o valor estimado da resistência característica é dado por: 16 ffckest  (4) onde: ψ6 é dado pela tabela 2, para os números de exemplares de 2 a 5. d) Aceitação ou rejeição dos lotes de concreto Os lotes de concreto devem ser aceitos, quando o valor estimado da resistência característica, calculado conforme c), satisfizer a relação: Caso essa condição não seja satisfeita, pode-se proceder da seguinte:  Quando a queda resistência não superou os 10%, basta rever o projeto. Normalmente, a segurança da estrutura não é afetada significativamente.  Quando a queda de resistência for superior a 10%, é necessário comprovar “in loco” através dos ensaios para analise de estrutura acabada, qual a resistência efetiva do concreto na obra.  Revisão do projeto estrutural com as novas resistências e avaliação da perda de segurança.  Reforço com correspondente prova de carga ou manutenção da estrutura com restrições de sobrecarga de uso ou demolição da parte afetada. 42 3.2.2 Ensaio de resistência à tração Conforme SILVA et al (2001) usualmente é assumido no projeto estrutural, que o comportamento do concreto é governado por sua capacidade resistente à compressão, porém isto não significa que este parâmetro seja o único importante. Em determinadas estruturas, as solicitações predominantes são de tração na flexão (pavimentos de rodovias e de aeroportos, lajes e vigas) ou tração pura (tirantes e reservatórios cilíndricos). Embora o concreto não seja normalmente projetado para resistir à tração, o conhecimento dessa propriedade é útil para a estimativa da carga à qual ocorre fissuração. A ausência de fissuração é muito importante para se conservar a continuidade de uma estrutura de concreto e, em muitos casos, para prevenção de corrosão da armadura. Ocorre fissuração quando surge tensões diagonais originadas por tensões de cisalhamento, mas o caso mais frequente de fissuração é devido a retração contida e a gradientes de temperatura. Uma avaliação da resistência à tração do concreto pode ajudar a entender o comportamento do concreto armado mesmo que, em muitos casos, o projeto não leve em conta de forma explicita a resistência à tração (NEVILLE (1997)). Ainda segundo NEVILLE (1997) a resistência à tração interessa também no caso de estruturas de concreto simples sujeitas a abalos sísmicos, como barragens. Outras estruturas como pavimentos rodoviários e aeroportuários, são projetadas com base na resistência à flexão, que implica em resistência à tração. 3.2.2.1 Metodologias de avaliação da resistência à tração do concreto Existem basicamente três métodos de determinação da resistência à tração do concreto. O ensaio de tração direta consiste em um mecanismo de fixação que traciona uma peça padrão de concreto, semelhante aos ensaios de tração de aço destinado a construção. Os ensaios de tração direta do concreto são raramente utilizados, principalmente porque os dispositivos de fixação do corpo de prova 45 realista do comportamento do material é de grande importância o conhecimento das propriedades da deformação do material a ser utilizado, não só a resistência à compressão tem-se que conhecer com precisão o módulo de elasticidade. O conceito de elasticidade é geralmente aplicado a materiais que possuam um comportamento linear, porém isto somente acontece quando da aplicação de tensões pequenas, a partir de 50% das tensões aplicadas este conceito de linearidade pode não ser mais verdade. No caso do concreto, o comportamento deixa de ser linear um pouco antes de 50% da carga última, comportamento este explicado por vários estudos sobre o processo de micro-fissuração progressiva do concreto sob cargas. Por isso alguns preferem denominar “módulo de deformação” invés de “módulo de elasticidade”. Os materiais constituintes do concreto possuem módulo de elasticidade muito diferente do módulo de elasticidade do concreto, os agregados graúdos têm um módulo variando a partir de 35 GPa e a pasta de cimento variando partir 16 GPa. A deformação do concreto provavelmente será um valor intermediário entre o módulo do agregado e do módulo da pasta. De acordo com NEVILLE (1997) como muitos outros materiais, o concreto, é elástico dentro de certos limites. Um material é considerado perfeitamente elástico se surgem e desaparecem deformações imediatamente após a aplicação ou retirada de tensões. Essa definição não implica linearidade entre tensões e deformações: alguns materiais como o vidro e algumas rochas apresentam comportamento elástico não linear com relação a tensão-deformação Segundo MEHTA e MONTEIRO (2008) as características elásticas de um material são uma medida de sua rigidez. Apesar do comportamento não-linear do concreto, é necessário estimar o módulo de elasticidade (relação entre a tensão aplicada e a deformação instantânea dentro de um limite proporcional assumido) para se determinarem as tensões induzidas pelas deformações associadas aos efeitos ambientais. Isso também é necessário para se calcularem as tensões do projeto sob carga em elementos simples, além de momentos e deflexões em estruturas complexas. 46 A NBR 8522 (2008) especifica um método para determinação do módulo estático de elasticidade à compressão do concreto endurecido, em corpos-de-prova cilíndricos que podem ser moldados ou extraídos da estrutura. Este é o módulo a ser determinado em ensaio, conforme estabelece a NBR 6118 (2003). Conforme MEHTA e MONTEIRO (2008) o módulo de elasticidade estático de um material sob tensão ou compressão é dado pela declividade da curva tensão- deformação para o concreto sob carga uniaxial. Uma vez que a curva para o concreto é não-linear, três métodos para calcular o módulo são utilizados. Isso originou três tipos de módulo de elasticidade, conforme ilustrado na Figura 10. 1. O módulo tangente é dado pela declividade de uma linha traçada de forma tangente à curva de tensão-deformação em qualquer ponto da curva. 2. O módulo secante é dado pela declividade de uma linha traçada da origem até um ponto da curva, que corresponde á tensão de 40% da carga de ruptura. 3. O módulo cordal é dado pela inclinação de uma linha traçada entre dois pontos da curva tensão-deformação. Comparado ao módulo secante, em vez de partir da origem, a linha é traçada de um ponto representando a deformação longitudinal de 50 µm/m até o ponto correspondente a 40% da carga ultima. Recomenda-se deslocar a linha base em 50 micro deformações para corrigir a leve concavidade que normalmente se observa no início da curva de tensão-deformação. 47 Figura 10 – Diferentes tipos de módulos de elasticidade e o método que os determina (MEHTA e MONTEIRO (2008)). Na Figura 10 pode-se observar os três tipos de determinações do módulo de elasticidade, sendo a declividade do segmento OD o módulo tangente inicial, a declividade da reta correspondente à tensão SO corresponde ao módulo secante e a declividade da reta TT‟ traçada tangente a qualquer ponto da curva tensão X Deformação corresponde ao modulo tangente. Outros tipos de módulo podem ser estabelecidos, tais como módulo dinâmico, módulo sob carga de longa duração, módulo sob impacto, etc., em geral todos de pouca utilização prática. De acordo com PETRUCCI (1987) os concretos muito resistentes têm maior inclinação na origem da curva tensão-deformação. Por outro lado, os concretos menos resistentes rompem com deformações maiores, apresentando assim maior capacidade de acomodação plástica. Os concretos muito resistentes são por conseguinte relativamente frágeis. Diversas correlações entre o módulo de deformação longitudinal e resistência à compressão do concreto têm sido encontradas em trabalhos de pesquisa, estando algumas delas recomendadas nas normas de projeto (ARAÚJO et al (2000)). São muitas as variáveis que podem interferir no módulo de elasticidade do concreto. Dentre elas podemos citar: 50 4. CONCLUSÕES De acordo com o estudo apresentado, pode-se concluir que:  Um rigoroso controle de qualidade deve ser efetuado no concreto a fim de garantir à estrutura as condições de segurança estabelecidas no projeto.  Os fatores que podem afetar a execução de um bom concreto devem ser bem controlados durante uma obra para garantir uma estrutura resistente e durável, assim como as operações de ensaio, que representam uma etapa importante e influente no processo.  A variação ocorrida nos ensaios das propriedades do concreto, sobretudo a resistência, faz com que a utilização de uma grande quantidade de dados amostrais seja extremamente útil para estabelecer parâmetros de aceitação das estruturas.  Uma análise individual do exemplar ou de um lote faz com que se perca bastante a visão do todo como processo, fato necessário para o entendimento e análise de critérios de aceitação do mesmo.  As fórmulas usadas para se estimar o valor da resistência característica se dão através de critérios estatísticos e probabilísticos sendo assim sempre haverá probabilidade de se aceitar um concreto ruim e rejeitar um concreto bom. Porém, por critério estatístico, para se diminuir os erros deve-se aumentar a amostra.  Os métodos usados para se controlar a qualidade do concreto devem refletir de forma adequada os resultados práticos estabelecidos em obra.  O ensaio de resistência à compressão do concreto é o mais comum e também o mais importante, isso porque, além da maioria das características do concreto poderem ser qualitativamente relacionadas à resistência, esta propriedade tem 51 grande importância nos projetos estruturais e é através dela que a NBR 12655 (2006) controla a aceitação do concreto.  A resistência à compressão é a propriedade do concreto adotada por ocasião do dimensionamento da estrutura. Portanto, está diretamente ligada com a segurança estrutural.  Em algumas estruturas a resistência à tração é predominante, e conhecê-la é importante para estimativa da carga a qual ocorre fissuração.  Conhecer a resistência à tração do concreto pode ajudar a entender o comportamento do concreto armado mesmo quando o projeto não leva em conta de forma explicita a resistência à tração.  Para um cálculo estrutural onde se deseja aproximar de uma maneira mais real do comportamento do material é de grande importância o conhecimento das propriedades da deformação, ou seja, o módulo de elasticidade. Sugere - se:  A implementação de um programa de controle de qualidade efetivo onde devem ser considerados os seguintes fatores: organização do laboratório; procedimentos de referência; coleta, transporte, manuseio e armazenamento de itens; apresentação de resultados; análise de desempenho (auditorias).  Adequar os métodos de controle tecnológico do concreto às características da indústria da construção civil, assim como reparar as deficiências na legislação. 52 5. REFERÊNCIAS ALMEIDA, L. C. Concreto. Campinas, 2002. (Apostila) ANDOLFATO, R. P. Controle tecnológico básico do concreto. Ilha Solteira, 2002. (Apostila) ARAÚJO, R.C.L.; RODRIGUES, L.H.V.; FREITAS, E.G.A. Materiais de construção. Rio de Janeiro, 2000. (Apostila) ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Argamassa e Concreto – Determinação da resistência à tração por compressão diametral de corpos de prova cilíndricos. NBR 7222. Rio de Janeiro, 2011. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Concreto – Amostragem de concreto fresco. NBR NM 33. Rio de Janeiro, 1998. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Concreto – Determinação da consistência pelo abatimento do tronco do cone. NBR NM 67. Rio de Janeiro, 1998. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Concreto – Determinação da consistência pelo espalhamento na mesa de Graff. NBR NM 68. Rio de Janeiro, 1998. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Concreto – Ensaio de Compressão de corpos de prova cilíndricos. NBR 5739. Rio de Janeiro, 2007. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Concreto – Procedimento para moldagem e cura de corpos de prova. NBR 5738. Rio de Janeiro, 2008.