Post on 19-Nov-2018
Concreto Massa
Residência, Cidade do México
Ponte sobre o Rio OrinocoVenezuela
Cathedral of Our Lady of the Angels
Laboratórios de Tecnologia em Laboratórios de Tecnologia em
Empreendimentos Empreendimentos
de FURNAS:de FURNAS:
Uma breve apresentaçãoUma breve apresentação
Áreas de AtuaçãoÁreas de Atuação
• Tecnologia do concreto• Mecânica dos solos• Mecânica das rochas• Materiais betuminosos• Geologia de engenharia e ambiental• Instrumentação e auscultação para segurança • Instrumentação e auscultação para segurança
estrutural• Engenharia hidráulica• Hidrometeorologia• Controle de qualidade da água• Gestão da qualidade• Metrologia
••Atuação Internacional em cerca de 30 obras nos cinco continentes;Atuação Internacional em cerca de 30 obras nos cinco continentes;
••Atuação Nacional em mais de 150 empreendimentos ;Atuação Nacional em mais de 150 empreendimentos ;
••Desde 1985, sede em Aparecida de GoiâniaDesde 1985, sede em Aparecida de Goiânia--GO;GO;
••Certificação ISO 9001 e Certificação ISO 9001 e acreditaçãoacreditação INMETRO;INMETRO;
••Apoio a mais de 100 dissertações de mestrado e 50 teses de doutorado;Apoio a mais de 100 dissertações de mestrado e 50 teses de doutorado;
••Mais de 700 artigos técnicoMais de 700 artigos técnico--científicos publicadoscientíficos publicados
CComportamentoomportamento e e
desempenho térmico do desempenho térmico do
concreto: concreto: concreto: concreto: Por que e quando se preocupar ?Por que e quando se preocupar ?
Como evitar fissuras de origem térmica ?Como evitar fissuras de origem térmica ?
Eduardo de Aquino Eduardo de Aquino GambaleGambaleDepartamento de Tecnologia de EmpreendimentosDepartamento de Tecnologia de Empreendimentos
FURNASFURNAS
� A reação de hidratação do cimento provoca, durante o endurecimento do concreto, variações dimensionais que, quando restritas, podem levar a fissuração do concreto.
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
� Complexidade - recentes avanços processos construtivos
� Novas concepções de cimentos
� Dosagens influem diretamente na fissuração do concreto
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 6 12 18 24
Idade (Hora)
Tem
pera
tura
(ºC
)
CP II F 32
CP IV
CP Branco
Centro Administrativo Rio Negro Barueri,SP
Concreto Fluido Autoadensável Concreto de Alto Desempenho
Cimentos BrasileirosCimentos Brasileiros
�� Composição química do cimento : quantidade de C3A e C3SComposição química do cimento : quantidade de C3A e C3S
�� Finura do cimento (m²/g) : moagem e área específica Finura do cimento (m²/g) : moagem e área específica
Principais fatores que influenciam significativamente na velocidade de hidratação do cimentovelocidade de hidratação do cimento:
�� É aquele que, ao ser aplicado numa estrutura, requer a tomada É aquele que, ao ser aplicado numa estrutura, requer a tomada de precauções que evitem fissurações derivadas de seu de precauções que evitem fissurações derivadas de seu comportamento térmico.comportamento térmico.
Concreto Massa Concreto Massa -- definiçãodefinição
Termômetro 363
40
50
Tem
pera
tura
(°C
)
TemperaturaCalculada
Leituras no Termômetro 363
0 20 40 60 8020
30
40
Idade (dias)
Tem
pera
tura
(°C
)
Tipos de FissurasTipos de Fissuras
��Fissuras do concreto no estado plástico Fissuras do concreto no estado plástico � Sedimentação;� Assentamento diferenciais dentro da massa do concreto;� Movimentação das formas ou fundação;� Impedimento da sedimentação pela armadura ou agregado;� Retração superficial;� Variação da temperatura ambiente.
��Fissuras do concreto no estado endurecido Fissuras do concreto no estado endurecido ��Fissuras do concreto no estado endurecido Fissuras do concreto no estado endurecido
� Retração hidráulica;� Deformação autógena;� Acabamento (uso excessivo da desempenadeira)� Concentração de esforços;� Em função do fenômeno da hidratação do cimento;� Projeto inadequado das Juntas de dilatação;� Oxidação das armaduras;� Formação da Etringita tardia;� Ataque químico (fonte externa e interna).
Transmissão de Calor no Maciço
de Concreto
Energia Solar
Convecção e condução
Calor Hidratação
Condução (Difusividade térmica)Fonte de Calor Interna
Fonte de Calor Externa
Fissuras de Origem TérmicaFissuras de Origem Térmica
Condução (Difusividade térmica)Interna
A tensão de tração na flexão
é ultrapassada pela tensão instalada
Por que aparece a fissura de origem térmica daPor que aparece a fissura de origem térmica dahidratação do cimento ?hidratação do cimento ?
Peça de Concreto Livre de tensão
Resfriada sem restrições
Resfriada com restrições
Tensão = 0
Tensão = 0
Tensão <> 0
“Existem ótimos
planejamentos de
construção, que produzirão
temperatura favoráveis no
concreto massa sem grande
custo, mas informações para
Eng° Walton Pacelli e Roy Carlson executando cálculo térmico pelo método de Carlson em Itumbiara-GO, 1985.
Desenho da Arquiteta Maria Luiza de Ulhôa Carvalho.
auxiliar a seleção desses
planejamentos geralmente
têm faltado.”
“ A base do método dos elementos finitos foi desenvol vida por Douglas Mchenry ”Roy W. Carlson
Em1962, a segurança de uma barragem em Arkansas Estados Unidos foi questionada devido à uma grande fissura vertical.
Este foi o primeiro caso em que foi utilizado o método dos elementos finitos para resolver um problema da Engenharia.
HISTÓRICOHISTÓRICO
Engenharia.
Tipos de elementos finitos :
unidimensionalBidimencional
Tridimensional
Tensões de origem térmicaTensões de origem térmica
Caracterização do Concreto
Parâmetros
Coeficiente dilatação Módulo de elasticidadeResistência à traçãoFluência
Parâmetros
Fatores de Projetoe execução
Dimensões da peçaIntervalo de colocaçãoCondições de lançamentoTemperatura ambienteTemperatura de colocaçãoUso de pós refrigeraçãoConsumo de cimentoTipo de cimento; outros
ParâmetrosViscoelásticos
Cálculo no Campo de Tensões
Segurança
ParâmetrosTérmicos
Cálculo no Campode Temperatura
Instrumentação
Difusividade TérmicaCondutividade TérmicaCalor EspecíficoElevação Adiabática
Utilização de um banco de dados (Literatura)Equipe de FURNAS - Editor Walton Pacelli de Andrade
Execução de Ensaios
Parâmetros térmicos e Parâmetros térmicos e viscoelásticosviscoelásticos -- ObtençãoObtenção
Modelos de dados exemplo : Rede Neural
Equipe de FURNAS - Editor Walton Pacelli de AndradeConcretos: Massa, Estrutural, Projetado e Compactado com Rolo Ensaios e Propriedades Ed. Pini, São Paulo-SP, 1997.
-1
0
11,5
Concreto
-1
0
11,5
Concreto
Simulação UNIDIMENSIONALSimulação UNIDIMENSIONAL
-4
-3
-2
-1
Fundação
-4
-3
-2
-1
Fundação
Modelo BIDIMENSIONALModelo BIDIMENSIONAL
Tubo de sucção da UHE Santo Antonio
Caixa Expiral da UHE Batalha
Simulação TRIDIMENSIONALSimulação TRIDIMENSIONAL
Concretagem bloco de fundação de grande dimensão e volume de concreto : 520 m 3
Viga MunhãoUHE Corumbá
O que fazer para minimizar:O que fazer para minimizar:
� Dosagem : consumo de cimento, tipo de cimento, aditivo etc.
� Plano de concretagem: espessura das camadas, intervalo de colocação, lançamento noturno, concreto bombeado, forma deslizante, etc.
Fissuras de Origem TérmicaFissuras de Origem Térmica
� Procedimento construtivo: pré-refrigeração (armazenamento do material na sombra, água gelada, gelo, refrigeração do agregado etc) ou pós refrigeração (serpentina ou outros recursos)
Fatores cuja influência é significativa na Fatores cuja influência é significativa na temperatura da estruturatemperatura da estrutura
1. CONSUMO DE CIMENTO
40,0
50,0
60,0E
leva
ção
Adi
abát
ica
(oC
)
0,0
10,0
20,0
30,0
0 10 20 30
Idade (dia)
Ele
vaçã
o A
diab
átic
a
200 kg/m³
250 kg/m³
300 kg/m³
350 kg/m³
400 kg/m³
Fatores cuja influência é significativa na Fatores cuja influência é significativa na temperatura da estruturatemperatura da estrutura
2. TEMPERATURA DE APLICAÇÃO NA PRAÇA
350 kg/m³ do cimento tipo CP IITem peratura ambiente = 25 oC
Espessura da camada= 1 metro
66
68
70
72
Tem
pera
tura
máx
ima
(oC
)
52
54
56
58
60
62
64
10 15 20 25 30 35
Temperatura de colocação do concreto na praça ( oC)
Tem
pera
tura
máx
ima
(
Fatores cuja influência é significativa na Fatores cuja influência é significativa na temperatura da estruturatemperatura da estrutura
3. ESPESSURA DA CAMADA
350 kg/m³ do cimento tipo CP IITem peratura am biente = 20 oC - Temperatura de colocação = 25 oC
Intervalo de colocação das cam adas = 3 dias
65
70
75
Tem
pera
tura
máx
ima
(oC
)
45
50
55
60
65
0,5 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2
Espessura da camada (m)
Tem
pera
tura
máx
ima
(
Fatores cuja influência é significativa na Fatores cuja influência é significativa na temperatura da estruturatemperatura da estrutura
4. PLANO DE CONCRETAGEM
Plano : 1 camada de 0,50 m depois de 5 dias uma camada de 1 ,00 metros depois de 4 dias
camadas de 1,50 metros a cada 8 dias
55
60
65
20
25
30
35
40
45
50
55
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50
Idade (dia)
Tem
pera
tura
(ºC
)
1º Camada
2º Camada3º Camada
4º Camada5º Camada
6º Camada7º Camada
Fatores cuja influência é significativa na Fatores cuja influência é significativa na temperatura da estruturatemperatura da estrutura
5. INTERVALO DE LANÇAMENTO
350 kg/m³ do cimento tipo CP IITem peratura ambiente = 20 oC - Temperatura de colocação = 25 oC
Espessura da cam ada= 1 m etro
60
61
62
63
Tem
pera
tura
máx
ima
(oC
)
54
55
56
57
58
59
60
1 2 3 4 5
Intervalo de colocação (dias)
Tem
pera
tura
máx
ima
(
Fatores cuja influência é significativa na Fatores cuja influência é significativa na temperatura da estruturatemperatura da estrutura
6. TIPO DE CIMENTO
25
3035
4045
Tem
per
atur
a (
oC
)
05
1015
2025
0 5 10 15 20 25 30
Idade (dia)
Tem
per
atur
a (
CP II
CP III
CP IV
PRÉ-REFRIGERAÇÃO
Como evitar a FISSURAÇÃO ?Como evitar a FISSURAÇÃO ?
Gelo em escamas
Gelo em cubos
Água gelada
PRÉ-REFRIGERAÇÃO – Cálculo da % de GELO
C onsumo de C im ento = 400 kg /m 3
Consumo de água = 180 kg/m 3
Tem pera tura am biente = 35 o C
70
80
90
0
10
20
30
40
50
60
0 5 10 15 20 25
Queda de tem peratu ra ( ∆ t(o C ))
% G
elo
Princípio da conservação da Energia:(ΣQ=0)
PRÉ-REFRIGERAÇÃO – FÁBRICA DE GELO
PRÉ-REFRIGERAÇÃO – CAMINHÃO BETONEIRA
Geladinho
Tecnologista Élcio GuerraGanhador do prêmio“Liberato Bernardo”
1993
PÓS-REFRIGERAÇÃO – Circulação de ÁGUA em SERPENTINAS
Como evitar a FISSURAÇÃO ?Como evitar a FISSURAÇÃO ?
PÓS-REFRIGERAÇÃO – Circulação de ÁGUA em SERPENTINAS
Como evitar a FISSURAÇÃO ?Como evitar a FISSURAÇÃO ?
PÓS-REFRIGERAÇÃO – Circulação de ÁGUA em SERPENTINAS
Como evitar a FISSURAÇÃO ?Como evitar a FISSURAÇÃO ?
RAIOS SOLARES – Proteção contra incidência
Como evitar a FISSURAÇÃO ?Como evitar a FISSURAÇÃO ?
PROTEÇÃO – Mantas, sacos de aniagem
Como evitar a FISSURAÇÃO ?Como evitar a FISSURAÇÃO ?
Manta de geotêxtil
Manta tipo BIDIN
CUIDADOS COM CURA E VIBRAÇÃO
Como evitar a FISSURAÇÃO ?Como evitar a FISSURAÇÃO ?
Procedimento correto de vibração do concreto -revibração do concreto, visando a melhoria do
acabamento da superfície vibrada e incorporação das
pedras segregadas e espalhadas sobre a superfície
do concreto vibrado.
Cura eficiente
ESTUDO DE CASOESTUDO DE CASO
3a Ponte do Lago Sul de BRASÍLIA
Resistência a compressão (MPa)
0
20
40
60
0 10 20 30Idade (dia)
Res
istê
ncia
a
com
pres
são
(MP
a) Ensaio
Ajuste
Caracterização do CONCRETOCaracterização do CONCRETO
Resistência à Tração (MPa)
0
2
4
6
8
10
0 10 20 30
Idade (dia)
Res
istê
ncia
à T
raçã
o (M
Pa)
Flexão
Diametral
Simples
Ensaio
Ensaio
Ensaio
Módulo de Elasticidade Elétrico (GPa)
0
20
40
60
0 10 20 30Idade (dia)
Mód
ulo
(GP
a)
Ensaio
Ajuste
0
5
10
15
0 10 20 30 40
Idade (dia)
Coe
ficie
nte
de F
luên
cia
(10-
6/M
Pa)
Ensaio
Ajuste
Caracterização do CONCRETOCaracterização do CONCRETO
Ensaios ESPECIAIS
Parâmetros TérmicosCalor Específico (kcal/kg.oC) : 0,20Difusividade Térmica (m²/dia) : 0,07705Condutividade Térmica (kcal/m.d.oC) : 36,18Massa específica (Kg/m3) : 2348Coeficiente de Dilatação Térmica (10-6/oC) : 9,11
F lu ê n c ia E s p e c ífic a
2 0
3 0
4 0
5 0
6 0
7 0
0 1 0 2 0 3 0 4 0
I d a d e (d i a )
Flu
ênci
a (1
0-6/M
Pa)
4 d ia s
7 d ia s
2 8 d ia s
ANÁLISE no CAMPO das TEMPERATURASANÁLISE no CAMPO das TEMPERATURAS
Concreto
Água
Concreto externo
HIPÓTESES DE CÁLCULO ESTUDADASHIPÓTESES DE CÁLCULO ESTUDADAS
60
70
80
90
0 1 2 3 4 5 6 7 8Tem
pera
tura
(ºC
) Camada 2,0m
Camada 1,0m
Camada 1,0m
Cronograma Obra
60
70
80
90Te
mpe
ratu
ra (
ºC) Camada 2,0m
Camada 1,0m
Camada 1,0m
Cronograma Obra
Cronograma da Obra :
Lançamento de uma camada 0,50m seguido de uma esper a de 10 dias, retomada com 3 camadas de 1,00m e última d e 0,50 m
Intervalo de Lançamento (dia)
60
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Intervalo de Lançamento (dia)
Isotermas do Bloco 4 da 3º Ponte do Lago Sul
1
2
3
Com
S
em
pó
s-r
efrig
eraç
ãoTmáx = 85ºC
RESULTADOSRESULTADOS
0 1 2 3 4 5 6 7 8 90
0 1 2 3 4 5 6 7 8 90
1
2
3
Com
pó
s-re
frig
eraç
ãopó
s
Tmáx = 75 ºC
Algumas FOTOSAlgumas FOTOS
Estudo térmico do tamponamento doEstudo térmico do tamponamento do
TunelTunel da UHE Batalhada UHE Batalha
Estudo térmico do tamponamento doEstudo térmico do tamponamento doTunelTunel da UHE Batalhada UHE Batalha
Estudo térmico do tamponamento doEstudo térmico do tamponamento doTunelTunel da UHE Batalhada UHE Batalha
Estudo térmico do tamponamento doEstudo térmico do tamponamento doTunelTunel da UHE da UHE BatalhaBatalha
Analise térmicaAnalise térmica
MONITORAMENTTO de TemperaturaMONITORAMENTTO de Temperatura
55
60
65
70
75
80
Tem
pera
tura
(ºC
)
Calculo
Leituras do TE-26
45
50
55
0 10 20 30 40 50
Idade (dia)
Monitoramento (Bloco de uma Edificação)
Altura = 1,60m Cimento CP-V consumo XXX Kg/m³
50
60
70
80
Te
mp
era
tura
°C
20
30
40
50
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
Tempo em horas
Te
mp
era
tura
°C
Termômetro Central 1ª Camada Termômetro Centra l 2ª Camada
Simulação nó centra l da 1ª camada (nó 63) Simulaçõa nó centra l da 2ª camada ( nó 163)
CASTRO, D. P. ; NASCENTE, M,R.; “Estudo do Comportamento Térmico do Concreto de Blocos e sapatas de fundações” Pontífícia Universidade Católica de Goiás, Departamento de Engenharia Civil, Trabalho de Final de Curso, Goiânia, 2013
CONSIDERAÇÕES FINAISCONSIDERAÇÕES FINAIS
� O fenômeno térmico é um problema importante edeve ser levado em consideração em concretos comcaracterísticas massivas.
� Do ponto de vista da engenharia, diversas medidaspodem ser tomadas de modo a prevenir a fissuraçãodo concreto provocada pelos efeitos da reação dehidratação, como por exemplo:
1. Escolha da composição do concreto ;2. Proteção do concreto contra a incidência dos raios
solares (armazenamento na sombra dosmateriais, cura com água da estrutura, sacos deaniagem molhado,etc);
3. Controle do ritmo de execução da estrutura , isto é, daespessura das camadas de concretagem e dointervalo de lançamento entre camadas consecutivas;
4. Diminuição da temperatura de lançamento doconcreto (pré refrigeração);
5. Utilização da pós-refrigeração .
MUITO MUITO OBRIGADO!!!OBRIGADO!!!OBRIGADO!!!OBRIGADO!!!
GambaleGambale
ELETROBRAS FURNASELETROBRAS FURNASDEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA DE EMPREENDIMENTOSDEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA DE EMPREENDIMENTOSLABORATÓRIO DE TECNOLOGIA EM ENGENHARIA CIVILLABORATÓRIO DE TECNOLOGIA EM ENGENHARIA CIVIL
emails: dtce@furnas.com.br gambale@furnas.com.brTelefone: (62) 3239 6300 Fax: (62) 3239 6500Endereço: BR 153, km 510 Aparecida de Goiânia – GO