SEÇÃO DE ENSINO DE ENGENHARIA DE FORTIFICAÇÃO E CONSTRUÇÃO MAJ MONIZ DE ARAGÃO MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO II TECNOLOGIA DA ARGAMASSA E DO CONCRETO • • • • • Ensaio de Compressão de Corpos de Prova Resistência do Concreto. Resistência característica da dosagem. Ensaio de Tração Tração. Responsabilidades no preparo, controle e recebimento do concreto. • Controle estatístico do concreto. Aceitação do concreto. Concreto para fins estruturais Cl Classificação ifi ã por grupos d de resistência i tê i – NBR 8953 8953:1992 1992 2400 400 kg/m³ Concreto para fins estruturais Cl Classificação ifi ã por grupos d de resistência i tê i – NBR 8953 8953:1992 1992 Moldagem e cura de corpos-de-prova cilíndricos ou prismáticos de concreto – NBR 5738 4 Condições gerais 4.1 Aparelhagem 4.1.1 Moldes 4.1.2 Equipamentos de adensamento 4.1.2.1 Haste de socamento 4 1 2 2 Vib 4.1.2.2 Vibrador d de d imersão i ã 4.1.2.3 Mesa vibratória 4.1.3 Concha 4.2 Preparação dos moldes 4.3 Amostragem 4 4 Local da moldagem 4.4 4.5 Moldagem dos corpos-de-prova 4.6 Processo de adensamento 4.7 Cura inicial ao ar Moldagem e cura de corpos-de-prova cilíndricos ou prismáticos de concreto – NBR 5738 5 Condições específicas 5.1 Dimensões dos corpos-de-prova 5.1.1 Cilíndricos 5 1 1 1 A dimensão básica escolhida deve ser: 100 mm 5.1.1.1 mm,150 150 mm mm, 250 mm ou 450 mm, de forma que obedeça à seguinte relação: d ≥ 3D Onde: d = dimensão básica D = dimensão máxima característica do agregado 5 1 1 2 Os corpos 5.1.1.2 corpos-de-prova de prova cilíndricos devem ter diâmetro igual a d e altura igual a 2d. 5.1.2 Prismáticos 5.2 Moldagem dos corpos-de-prova 5.2.1 Adensamento manual 5.2.2 Adensamento vibratório Moldagem e cura de corpos-de-prova cilíndricos ou prismáticos de concreto – NBR 5738 5 3 Desforma 5.3 Os corpos-de-prova devem permanecer nas formas, nas condições de cura inicial conforme 4.7, durante o tempo a seguir definido, desde que as condições de endurecimento do concreto permitam a desforma sem causar danos ao corpo-de-prova: a) 24 h, para corpos-de-prova cilíndricos; b) 48 h h, para corpos-de-prova corpos de prova prismáticos prismáticos. 5.4 Transporte 5.5 Cura final Até o início do ensaio, os corpos-de-prova devem ser conservados imersos em água g saturada de cal ou p permanecer em câmara úmida que apresente, no mínimo, 95% de umidade relativa do ar, atingindo toda a sua superfície livre, ou ficar enterrados em areia completamente saturada de água. Em qualquer dos casos, a temperatura deve ser de (23 ± 2)oC até o instante do ensaio, conforme a NBR 9479. Moldagem e cura de corpos-de-prova cilíndricos ou prismáticos de concreto – NBR 5738 5 6 Preparação dos topos dos corpos-de-prova 5.6 5.6.1 Remate com pasta de cimento (procedimento opcional para corpos-de-prova cilíndricos) 562R 5.6.2 Retificação tifi ã ou capeamento t 5.6.2.1 Retificação Consiste na remoção, por meios mecânicos, de uma fina camada de material do topo a ser preparado. Esta operação é normalmente executada em máquinas especialmente adaptadas para essa finalidade, com a utilização de ferramentas abrasivas. A retificação deveser feita de tal forma que se garanta a integridade estrutural das camadas adjacentes à camada removida, e proporcione uma superfície lisa e livre de ondulações e abaulamentos. As falhas de planicidade, em qualquer ponto da superfície obtida, não devem ser superiores a 0,05 mm. 5.6.2.2 Capeamento p Consiste no revestimento dos topos dos corpos-de-prova com uma fina camada de material apropriado (...). Concreto - Ensaio de compressão de corpos de pro a cilíndricos – NBR 5739 corpos-de-prova 4 Execução do ensaio 4.1 Até a idade de ensaio, os corpos-de-prova devem ser mantidos em processo de cura úmida ou saturada (...). 4 2 As faces de aplicação de carga dos corpos 4.2 corpos-de-prova de prova (topos inferior e superior) devem ser rematadas (...). 4.5 Os corpos-de-prova devem ser rompidos à compressão em uma dada idade especificada especificada, com as tolerâncias de tempo descritas na Tabela: Idade de ensaio /Tolerância permitida: 24 h ± 30 min 3d±2h 7d±6h 28 d ± 20 h 60 d ± 36 h 90 d ± 2 d 4.8 A carga de ensaio deve ser aplicada continuamente e sem choques, com velocidade de carregamento de 0 0,3 3 MPa/s a 0 0,8 8 MPa/s MPa/s. Nenhum ajuste deve ser efetuado nos controles da máquina, quando o corpo-de-prova estiver se deformando rapidamente ao se aproximar de sua ruptura. Concreto - Ensaio de compressão de corpos de pro a cilíndricos – NBR 5739 corpos-de-prova 5 1 Cál 5.1 Cálculo l d da resistência i tê i 5.1.1 A resistência à compressão deve ser obtida, dividindose a carga da ruptura pela área da seção transversal do corpo-de-prova, devendo o resultado ser expresso com aproximação de 0,1 MPa. 5.1.2 Em se tratando de corpos-de-prova extraídos, devem ser efetuadas as correções ç p prescritas p pela NBR 7680. 5.2 Apresentação dos resultados 5.2.1 O certificado de resultados de ensaio de corpos-deprova moldados segundo a NBR 5738 deve conter as seguintes informações: a) número de identificação do corpo-de-prova; b)) data de moldagem; g c) idade do corpo-de-prova; d) data do ensaio; e) resistência à compressão; f) tipo de ruptura do corpo-de-prova. Ensaio de compressão p • Propriedade mais valorizada, e mais controlável • Resistência/Ruptura: Tensão máxima que a amostra de concreto pode suportar. • Inversamente proporcional à porosidade; • Fatores que influem na resistência podem ser classificados em 3 categorias: 1) Características e proporções dos materiais 2) Condições de Cura 3) Parâmetros do ensaio • Ensaio de compressão: nem sempre há sinais visíveis de fratura externa, no entanto, as fissuras internas terão atingido um estado avançado tal que o corpo-de-prova p p não suporta p mais uma carga g maior. Resistência do Concreto Parâmetros do Corpo-de-prova Dimensões Geometria Umidade Resistência das Fases Componentes Tipo de Tensão Velocidade de aplicação da Tensão Porosidade da Zona de Transição Porosidade da Matriz Relação Água/Cimento Parâmetros de Carregamento Porosidade do Agregado Relação Água/Cimento Adições Minerais Grau de Hidratação Tempo de Cura, Temperatura, Umidade Teor de Ar Ar aprisionado Ar incorporado Exsudação, granulometria agregado Exsudação agregado, Dim Máx. e Geometria Grau de Adensamento Grau de Hidratação Tempo de Cura, Temperatura, Umidade Interação Química entre Agregado e Pasta de Cimento (Mehta e Monteiro o, 2008) Adições Minerais Ensaio sa o de Co Compressão p essão S Simples p es Em níveis maiores de tensão , as fissuras se iniciam na matriz; sua quantidade e tamanho crescem p progressivamente g com o aumento de tensão. As fissuras na matriz e zona de transição acabam por seagrupar; Normalmente a superfície de ruptura pode ser observada entre 20º e 30º a partir da direção da carga. (Mehta e Monteiro o, 2008) As fissuras não se iniciam na matriz (argamassa) antes de se atingir 50% da tensão de ruptura. Até esse estágio, pode-se observar apenas um sistema estável de fissuras na zona de transição intersticial com o agregado graúdo. (Mehta e Monteiro o, 2008) Ensaio sa o de Co Compressão p essão S Simples p es Concreto - Ensaio de compressão de corpos de pro a cilíndricos – NBR 5739 corpos-de-prova Esboço dos tipos de ruptura fc x idade Item 12.3.3 NBR 6118:2003 Relação ç Coutinho, 1979 apud d ET-1/ABCP fc x idade f c28 f c7 Concreto - Preparo, controle e recebimento NBR 12655 12655:2006 2006 3.2 Definições das responsabilidades 3.2.1 aceitação do concreto: Exame sistemático do concreto, de acordo com esta Norma, de modo a verificar se atende às especificações. 3.2.2 aceitação do concreto fresco: Verificação da conformidade das propriedades i d d especificadas ifi d para o estado t d ffresco, efetuada f t d d durante t a descarga da betoneira. 323 3.2.3 aceitação definitiva do concreto: Verificação do atendimento a todos os requisitos especificados para o concreto. 324 3.2.4 recebimento do concreto: Verificação do cumprimento desta Norma Norma, através da análise e aprovação da documentação correspondente, no que diz respeito às etapas de preparo do concreto e sua aceitação. Concreto - Preparo, controle e recebimento NBR 12655 12655:2006 2006 4 Atribuições de responsabilidades O concreto para fins estruturais deve ter definidas todas as características e propriedades p p de maneira explícita, p , antes do início das operações p ç de concretagem. g O proprietário da obra e o responsável técnico por ele designado devem garantir o cumprimento desta Norma e manter documentação que comprove a qualidade do concreto (...). 4.4 Responsável pelo recebimento do concreto Os responsáveis pelo recebimento do concreto (3.2.4) são o proprietário da obra e o responsável técnico pela obra, designado pelo proprietário. A documentação comprobatória do cumprimento desta Norma (relatório de ensaios, laudos e outros) deve estar disponível no canteiro de obra, durante toda a construção, t ã e deve d ser arquivada i d e preservada d pelo l prazo previsto i t na legislação l i l ã vigente, salvo o disposto em 4.1.2. Concreto - Preparo, controle e recebimento NBR 12655 12655:2006 2006 4.1 Modalidade de preparo do concreto: 4 1 1 Concreto preparado pelo executante da obra 4.1.1 4.1.2 Concreto preparado por empresa de serviços de concretagem A central deve assumir a responsabilidade pelo serviço e cumprir as prescrições relativas às etapas de preparo do concreto, bem como as disposições desta Norma e da ABNT NBR 7212. A documentação relativa ao cumprimento destas prescrições e disposições d deve ser disponibilizada di ibili d para o responsável á l pela l obra b e arquivada i d na empresa de serviços de concretagem, sendo preservada durante o prazo previsto na legislação vigente. Concreto - Preparo, controle e recebimento NBR 12655 12655:2006 2006 4.2 Profissional responsável p pelo p projeto p j estrutural Cabem a este profissional as seguintes responsabilidades, a serem explicitadas nos contratos e em todos os desenhos e memórias que descrevem o projeto tecnicamente, com remissão explícita para determinado desenho ou folha da memória: a) registro da resistência característica à compressão do concreto, fck, obrigatória em todos os desenhos e memórias que descrevem o projeto tecnicamente; b) especificação de fcj para as etapas construtivas, como retirada de cimbramento, aplicação de protensão ou manuseio de pré-moldados; c) especificação dos requisitos correspondentes à durabilidade da estrutura e elementos pré-moldados, durante sua vida útil, inclusive da classe de agressividade adotada em projeto (tabelas 1 e 2); d) especificação dos requisitos correspondentes às propriedades especiais do concreto, durante a fase construtiva e vida útil da estrutura, tais como: • módulo de deformação mínimo na idade de desforma, desforma movimentação de elementos pré-moldados ou aplicação da protensão; • outras propriedades necessárias à estabilidade e à durabilidade da estrutura. Concreto - Preparo, controle e recebimento NBR 12655 12655:2006 2006 4.3 Profissional responsável pela execução da obra Ao profissional responsável pela execução da obra de concreto cabem as seguintes g responsabilidades: p a) escolha da modalidade de preparo do concreto (ver 4.1); b) escolha do tipo de concreto a ser empregado e sua consistência consistência, dimensão máxima do agregado e demais propriedades, de acordo com o projeto e com as condições de aplicação; c)) atendimento di a todos d os requisitos i i de d projeto, j i l i quanto à escolha inclusive lh d dos materiais a serem empregados; d)) aceitação ç do concreto, definida em 3.2.1, 3.2.2 e 3.2.3; e) cuidados requeridos pelo processo construtivo e pela retirada do escoramento, levando em consideração as peculiaridades dos materiais (em particular do cimento) e as condições de temperatura ambiente; f) verificação do atendimento a todos os requisitos desta Norma. Concreto - Preparo, controle e recebimento NBR 12655 12655:2006 2006 5 - Requisitos Req isitos para o concreto e métodos de verificação erificação Concreto - Preparo, controle e recebimento NBR 12655 12655:2006 2006 5 - Requisitos Req isitos para o concreto e métodos de verificação erificação Concreto - Preparo, controle e recebimento NBR 12655 12655:2006 2006 5 - Requisitos Req isitos para o concreto e métodos de verificação erificação Concreto - Preparo, controle e recebimento NBR 12655 12655:2006 2006 56E 5.6 Estudo t d d de d dosagem do d concreto t 5.6.1 Dosagem racional e experimental A composição de cada concreto de classe C15 ou superior a ser utilizado na obra deve ser definida, em dosagem racional e experimental, com a devida antecedência em relação ç ao início da concretagem g da obra. O estudo de dosagem deve ser realizado com os mesmos materiais e condições semelhantes àquelas da obra, tendo em vista as prescrições do projeto e as condições de execução. O cálculo da dosagem do concreto deve ser refeito cada vez que for prevista uma mudança de marca, tipo ou classe do cimento, na procedência e qualidade dos agregados e demais materiais. 5 6 2 Dosagem empírica 5.6.2 O traço de concreto pode ser estabelecido empiricamente para o concreto da g de cimento p por metro cúbico. classe C10,, com consumo mínimo de 300 kg NBR 6118:2003 Projeto de estruturas de concreto - Procedimento 8.2.4 Resistência à compressão As prescrições desta Norma referem-se à resistência à compressão obtida em ensaios i d de cilindros ili d moldados ld d segundo d a NBR 5738 5738, realizados li d d de acordo d com a NBR 5739. Quando não for indicada a idade, as resistências referem-se à idade de 28 dias. A estimativa da resistência à compressão média, fcmj, correspondente d t a uma resistência i tê i fckj especificada, ifi d deve d ser feita f it conforme f indicado na NBR 12655. A evolução da resistência à compressão com a idade deve ser obtida através de ensaios especialmente executados para tal. Na ausência desses resultados experimentais pode-se adotar, em caráter orientativo, os valores indicados em 12 3 3 12.3.3. Concreto - Preparo, controle e recebimento NBR 12655 12655:2006 2006 5 6 3 Cálculo da resistência de dosagem 5.6.3 A resistência de dosagem deve atender às condições de variabilidade prevalecentes durante a construção. Esta variabilidade medida pelo desviopadrão Sd é levada em conta no cálculo da resistência de dosagem, segundo a equação: fcj = fck + 1,65 Sd onde: fcj é a resistência média do concreto à compressão, prevista para a idade de j dias, em megapascals; fck é a resistência característica do concreto à compressão, em megapascals; Sd é o d desvio-padrão i dã d da d dosagem, em megapascals. l Concreto - Preparo, controle e recebimento NBR 12655 12655:2006 2006 5.6.3.1 Condições de preparo do concreto O cálculo da resistência de dosagem do concreto depende, entre outras variáveis, da condição de preparo do concreto, definidas a seguir: a) condição A (aplicável às classes C10 até C80): o cimento e os agregados são medidos em massa, a água de amassamento é medida em massa ou volume com dispositivo dosador e corrigida em função d umidade da id d dos d agregados; d b) condição B: - aplicável às classes C10 até C25 (...) c) condição C p apenas p aos concretos de classe C10 e C15 ((...)) - aplicável Concreto - Preparo, controle e recebimento NBR 12655 12655:2006 2006 5.6.3.2 Concreto com desvio-padrão desvio padrão conhecido Quando o concreto for elaborado com os mesmos materiais, mediante equipamentos similares e sob condições equivalentes, o valor numérico do desvio padrão Sd deve ser fixado com no mínimo 20 resultados consecutivos desvio-padrão obtidos no intervalo de 30 dias, em período imediatamente anterior. Em nenhum caso o valor de Sd adotado pode ser menor que 2 MPa. 5.6.3.3 Concreto com desvio-padrão desconhecido No início da obra, ou em qualquer outra circunstância em que não se conheça o valor do desvio-padrão desvio padrão Sd, deve-se deve se adotar para o cálculo da resistência de dosagem o valor apresentado na tabela: Condição A B C Desvio-padrão Desvio padrão (MPa) 4,0 5,5 7,0 Para condição de preparo C, e enquanto não se conhece o desvio-padrão, exige-se para os concretos de classe C15 o í i d de 350 3 0k kg de d consumo mínimo cimento por metro cúbico. Concreto - Preparo, controle e recebimento NBR 12655 12655:2006 2006 6 2 Ensaios de resistência à compressão 6.2 6.2.1 Formação de lotes A amostragem do concreto para ensaios de resistência à compressão deve ser feita dividindo-se a estrutura em lotes que atendam a todos os limites da tabela 7. De cada lote deve ser retirada uma amostra, com número de exemplares de acordo com o tipo de controle. Tabela 7 - Valores para a formação de lotes de concreto Limites superiores Solicitação ç p principal p dos elementos da estrutura Compressão ou compressão e flexão Flexão simples Volume de concreto 50 m3 100 m3 Número de andares 1 1 Tempo de concretagem 3 dias de concretagem Concreto - Preparo, controle e recebimento NBR 12655 12655:2006 2006 6 2 2 Amostragem 6.2.2 As amostras devem ser coletadas aleatoriamente durante a operação de concretagem, conforme a NBR 5750. Cada exemplar é constituído por dois corpos-de-prova d d mesma amassada, da d conforme f a NBR 5738, 5738 para cada d id idade d de rompimento, moldados no mesmo ato. Toma-se como resistência do exemplar o maior dos dois valores obtidos no ensaio do exemplar. 6.2.3 Tipos de controle da resistência do concreto: 6.2.3.1 Controle estatístico do concreto por amostragem parcial 6.2.3.2 Controle do concreto por amostragem total (100%) 6.2.3.3 Casos excepcionais Gráfico histórico da resistência dos exemplares p fc fcm fck Nr exemplares Histograma g e Função ç Densidade de Probabilidade Distribuição ç Normal Dispersão p em função ç de diferentes condições de preparo do concreto 95% das amostras apresentam fc>fck fcm = fck + 1 1,65 65 Sd Ref: Concreto: Ensino, Pesquisa e Realizações, IBRACON 2005 Concreto - Preparo, controle e recebimento NBR 12655 12655:2006 2006 C t l estatístico Controle t tí ti do d concreto t amostragem parcial 2n5 “casos excepcionais” amostragem total n 20 6 n < 20 n > 20 n ≥ 20 fckest = fcm - 1,65 Sd i=0,05n Concreto - Preparo, controle e recebimento NBR 12655 6231C 6.2.3.1 Controle t l estatístico t tí ti d do concreto t por amostragem t parcial i l Para este tipo de controle, em que são retirados exemplares de algumas betonadas de concreto,, as amostras devem ser de no mínimo seis exemplares p para os concretos do Grupo I (classes até C50, inclusive) e doze exemplares para os concretos do Grupo II (classes superiores a C50), conforme define a NBR 8953: onde: ψ6 . f1 Concreto - Preparo, controle e recebimento NBR 12655 6 2 3 1 Controle estatístico do concreto por amostragem parcial 6.2.3.1 b) para lotes com número de exemplares n ≥ 20: fckest = fcm - 1,65 Sd onde: fcm é a resistência média dos exemplares do lote, em megapascals; Sd é o d desvio-padrão i dã d do llote t para n-1 1 resultados, lt d em megapascals. l Concreto - Preparo, controle e recebimento NBR 12655 6 2 3 2 Controle 6.2.3.2 C t l do d concreto t por amostragem t total t t l (100%) Consiste no ensaio de exemplares de cada amassada de concreto e aplica-se a casos especiais especiais, a critério do responsável técnico pela obra (ver 5 5.3). 3) Neste caso não há limitação para o número de exemplares do lote e o valor estimado da resistência característica é dado por: a) para n ≤ 20, fckest = f1; b)) para n > 20, fckest = fi. onde: i = 0,05 n. Quando o valor de i for fracionário, adota-se o número inteiroimediatamente superior. Concreto - Preparo, controle e recebimento NBR 12655 6.2.3.3 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: fckest = ψ6 . f1 Onde ψ6 é dado pela tabela 3, para os números de exemplares de 2 a 5. Concreto - Preparo, controle e recebimento NBR 12655 6.2.4 Aceitação ou rejeição dos lotes de concreto Os lotes de concreto devem ser aceitos aceitos, quando o valor estimado da resistência característica, calculado conforme 7.2.3, satisfizer a relação: fckest ≥ fck NOTA - Em caso de rejeição de lotes, devem-se recorrer aos critérios estabelecidos b l id na NBR 6118 6118. NBR 6118:2003 Projeto de estruturas de concreto - Procedimento 8 2 5 Resistência à tração 8.2.5 Resistência à tração indireta fct,sp segundo a NBR 7222: “brazilian test” – Prof. Lôbo Carneiro (Mehta e Monteiro, 2008) (ABCP/ET-61, 1997) NBR 6118:2003 Projeto de estruturas de concreto - Procedimento 8 2 5 Resistência à tração 8.2.5 Resistência à tração na flexão fct,f segundo a NBR 12142: “flexão pura” (Mehta e Monteiro, 2008) NBR 6118:2003 Projeto de estruturas de concreto - Procedimento 8 2 5 Resistência à tração 8.2.5 A resistência à tração direta fct pode ser considerada igual a 0,9 fct,sp ou 0,7 fct,f. na falta de ensaios para obtenção de fct,sp fct sp e fct,f fct f , pode ser avaliado o seu valor médio ou característico por meio das equações seguintes: NBR 6118:2003 Projeto de estruturas de concreto - Procedimento 25.3 Existência de não-conformidades em obras executadas 25.3.1 Ações corretivas No caso de existência de não não-conformidades, conformidades devem ser adotadas as seguintes ações corretivas: a) revisão do projeto para determinar se a estrutura, no todo ou em parte, pode d ser considerada id d aceita, it considerando id d os valores l obtidos btid nos ensaios; i b) no caso negativo, devem ser extraídos e ensaiados testemunhos conforme disposto na NBR 7680, se houver também deficiência de resistência do concreto cujos resultados devem ser avaliados de acordo com a NBR 12655, procedendo-se a seguir a nova verificação da estrutura visando sua aceitação, podendo ser utilizado o disposto em 12.4.1; c) não sendo finalmente eliminada a não-conformidade, aplica-se o disposto em 25.3.3. Há casos em que pode também ser recomendada a prova de carga, desde que não haja risco de ruptura frágil. NBR 6118:2003 Projeto de estr estruturas t ras de concreto - Procedimento 25.3.2 Ensaio de prova de carga da estrutura A prova de carga deve ser planejada procurando representar a combinação de carregamentos t que determinou d t i na verificação ifi ã analítica líti a não-conformidade. ã f id d No caso de não-conformidade que indique a possibilidade de ruptura frágil, a prova de carga não é um recurso recomendável. Nesse ensaio deve ser feito um monitoramento continuado do carregamento e da resposta da estrutura estrutura, de modo que esta não seja desnecessariamente danificada durante a execução do ensaio. 25.3.3 Não-conformidade final Constatada a não-conformidade final de parte ou do todo da estrutura, deve ser escolhida lhid uma d das seguintes i t alternativas: lt ti a) determinar as restrições de uso da estrutura; p op projeto j de reforço; ç ; b)) providenciar c) decidir pela demolição parcial ou total.
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