UNIVERSIDADE DO EXTREMO SUL CATARINENSE - UNESC
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
MÁRCIO BONASSA
ESTUDO COMPARATIVO ENTRE DIFERENTES MÉTODOS DE DIMENSIONAMENTO PARA PISOS INDUSTRIAIS DE CONCRETO ARMADO – ESTUDO DE CASO
CRICIÚMA, JULHO 2010
MÁRCIO BONASSA
ESTUDO COMPARATIVO ENTRE DIFERENTES MÉTODOS DE DIMENSIONAMENTO PARA PISOS INDUSTRIAIS DE CONCRETO ARMADO – ESTUDO DE CASO Trabalho de Conclusão de Curso, apresentado para obtenção do grau de Engenheiro Civil no curso de Engenharia Civil da Universidade do Extremo Sul Catarinense, UNESC. Orientador: Prof. Esp. Alexandre Vargas
CRICIÚMA, JULHO DE 2010
MÁRCIO BONASSA
ESTUDO COMPARATIVO ENTRE DIFERENTES MÉTODOS DE DIMENSIONAMENTO PARA PISOS INDUSTRIAIS DE CONCRETO ARMADO – ESTUDO DE CASO Trabalho de Conclusão de Curso, apresentado para obtenção do grau de Engenheiro Civil no curso de Engenharia Civil da Universidade do Extremo Sul Catarinense, UNESC. Orientador: Prof. Esp. Alexandre Vargas
CRICIÚMA, JULHO DE 2010
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MÁRCIO BONASSA
ESTUDO COMPARATIVO ENTRE DIFERENTES MÉTODOS DE DIMENSIONAMENTO PARA PISOS INDUSTRIAIS DE CONCRETO ARMADO – ESTUDO DE CASO
Trabalho de Conclusão de Curso aprovado pela Banca Examinadora para obtenção do Grau de Engenheiro Civil, no Curso de Engenharia Civil da Universidade do Extremo Sul Catarinense, UNESC.
Criciúma, 01 de julho de 2010.
BANCA EXAMINADORA
Prof. Alexandre Vargas – Especialista - (UNESC) - Orientador
Profª. Angela Costa Piccinini - Mestre - (UNESC)
Profª. Daiane dos Santos da Silva - Mestre - (UNESC)
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Dedico este trabalho primeiramente a Deus por iluminar meu caminho. Aos meus pais Otávio Bonassa e Maurília Fenilli Bonassa pelo carinho diário. À minha esposa Débora Teixeira Bonassa e minha filha Rafaela Teixeira Bonassa pela compreensão e pelo comprometimento com objetivo comum. Finalmente aos colegas que fizeram parte da convivência acadêmica.
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AGRADECIMENTOS
Aos mestres que participaram e me auxiliaram nesta caminhada, sempre incentivando e repassando conhecimentos. Aos colegas, pelo companheirismo e dedicação na troca de experiências e conhecimentos. Ao Professor Alexandre Vargas pela dedicação e o tempo disponibilizado para orientação e realização deste trabalho. Agradeço a Deus que me permitiu participar de um ciclo de vida compartilhado e de conhecimento constante.
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“É muito melhor arriscar coisas grandiosas, alcançar triunfos e glórias, mesmo se expondo a derrotas, do que formar fila com pobres de espírito, que nem gozam muito, nem sofrem muito, porque vivem nesta penumbra cinzenta e não conhecem vitórias nem derrotas.” Theodore Roosevelt
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RESUMO
O presente trabalho apresenta o estudo comparativo entre 04 (quatro) diferente métodos construtivos para um piso industrial de um Centro de Distribuição de uma rede supermercadista da região. Tendo como referência o piso protendido é feito um estudo comparativo com outros (03) três tipos de piso, quais sejam: piso de concreto simples, concreto estruturalmente armado e de concreto com fibras. São apresentados os métodos de dimensionamento e aspectos construtivos que venham a influenciar na escolha da solução mais adequada. Conclui-se pela escolha da solução mais adequada economicamente, no caso, a solução em concreto protendido.
Palavras-chave: Piso. Concreto. Dimensionamento.
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LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1 – Piso de concreto simples..........................................................................15 Figura 2 – Piso de concreto simples com armadura distribuída.................................16 Figura 3 – Piso de concreto estruturalmente armado................................................16 Figura 4 – Piso reforçado com fibra de aço................................................................17 Figura 5 – Piso de concreto com armadura protendido.............................................18 Figura 6 – Esquematização de uma tela soldada......................................................21 Figura 7 – Detalhe da solda entre barras sobrepostas..............................................21 Figura 8 – Malha tipo Q..............................................................................................22 Figura 9 – Malha tipo L...............................................................................................23 Figura 10 – Malha tipo M............................................................................................23 Figura 11 – Malha tipo R............................................................................................23 Figura 12 – Malha tipo T.............................................................................................24 Figura 13 – Preparação da sub-base.........................................................................30 Figura 14 – Camada de deslizamento........................................................................30 Figura 15 - Montagem das fôrmas.............................................................................31 Figura 16 – Montagem da armadura..........................................................................32 Figura 17 – Execução das juntas serradas................................................................33 Figura 18 – Posicionamento das barras de transferência..........................................34 Figura 19 – Concretagem...........................................................................................35 Figura 20 – Controle tecnológico................................................................................35 Figura 21 – Lançamento e espalhamento..................................................................36 Figura 22 – Adensamento..........................................................................................37 Figura 23 – Nivelamento............................................................................................37 Figura 24 – Acabamento............................................................................................39 Figura 25 – Cura do concreto.....................................................................................40 Figura 26 – Dipstick....................................................................................................41 Figura 27 – Esquema de atuação de cargas uniformemente distribuídas.................43 Figura 28 – Esquema de atuação de cargas concentradas.......................................44 Figura 29 – Empilhadeiras de rodas rígidas e pneumáticas......................................46 Figura 30 – Perfis de juntas serradas, de construção e de encontro.........................49 Figura 31 – Layout das cargas para dimensionamento de piso.................................52 Figura 32 – Planilha orçamentária e custos totais de piso protendido...................... .53 Figura 33 – Planilha orçamentária de piso armado com telas...................................63 Figura 34 – Planilha orçamentária e custos unitários e totais de piso com fibras......69 Figura 35 – Planilha orçamentária de custos de piso de concreto simples................76
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LISTA DE TABELAS E GRÁFICOS
Tabela 1 - Consumo de cimento...............................................................................26 Tabela 2 - Distância entre espaçadores.....................................................................32 Tabela 3 - Valores recomendados para F-Numbers..................................................42 Tabela 4 - Dados do projeto.......................................................................................62 Tabela 4 - Dados do projeto.......................................................................................62 Tabela 4 - Dados do projeto.......................................................................................62 Tabela 5- Diâmetro e comprimento de barras de transferência.................................75 Tabela 6 - Comparativo de métodos utilizados..........................................................77 Gráfico 1 - Comparativo de custos unitários por m2 dos métodos utilizados.............80 Gráfico 2 - Comparativo de tempo de execução em função dos métodos utilizados.80 Gráfico 3 - Comparativo de comprimento das juntas dos métodos utilizados............81
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SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO........................................................................................................11 1.1 Problema de Pesquisa.......................................................................................12 1.2 Justificativa.........................................................................................................12 1.3 Objetivos.............................................................................................................12 1.4 Questões de Pesquisa.......................................................................................13 2 REFERENCIAL TEÓRICO......................................................................................14 2.1 A Pavimentação no Brasil.................................................................................14 2.2 Tipos de Pisos....................................................................................................14 2.2.1 Pisos de concreto simples.............................................................................15 2.2.2 Pisos de concreto simples com armadura distribuída................................16 2.2.3 Pisos de concreto estruturalmente armado.................................................16 2.2.4 Piso reforçado com fibra de aço....................................................................17 2.2.5 Piso de concreto com armadura protendido................................................17 2.3 Sub-leito..............................................................................................................18 2.4 Sub-bases...........................................................................................................19 2.5 Telas soldadas....................................................................................................20 2.5.1 Solda.................................................................................................................21 2.5.2 Nomenclatura...................................................................................................22 2.5.3 Tipos de telas soldadas..................................................................................22 2.6 Placa de concreto...............................................................................................24 2.6.1 Resistência à compressão.............................................................................24 2.6.2 Resistência ao desgaste.................................................................................25 2.6.3 Consumo de cimento......................................................................................26 2.6.4 Agregados........................................................................................................26 2.6.5 Retração...........................................................................................................27 2.6.6 Aditivos............................................................................................................28 2.6.7 Abatimento.......................................................................................................28 2.7 Aspectos Executivos.........................................................................................29 2.7.1 Lançamento e compactação da camada sub-base......................................29 2.7.2 Camada de Deslizamento...............................................................................30 2.7.3 Montagem das fôrmas....................................................................................31 2.7.4 Montagem da armadura..................................................................................32 2.8 Concretagem.......................................................................................................34 2.8.1 Lançamento e espalhamento.........................................................................35 2.8.2 Adensamento...................................................................................................36 2.8.3 Nivelamento.....................................................................................................37 2.8.4 Acabamento.....................................................................................................38 2.8.5 Sistemas de endurecimento superficial........................................................39 2.8.6 Cura..................................................................................................................39 2.8.7 Algumas patologias relacionadas à concretagem.......................................40 2.9 Controle de Qualidade.......................................................................................41 2.10 Dimensionamento............................................................................................42 2.10.1 Tipos de cargas atuantes no piso industrial..............................................42 2.10.2 Cargas distribuídas.......................................................................................43 2.10.3 Cargas lineares..............................................................................................44
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2.10.4 Cargas concentradas....................................................................................44 2.10.5 Cargas móveis...............................................................................................45 2.10.6 Transpaleteiras..............................................................................................46 2.11 Juntas................................................................................................................46 2.11.1 Juntas de Construção (JC)...........................................................................47 2.11.2 Juntas de Serradas (JS)................................................................................47 2.11.3 Juntas de Expansão (JE)..............................................................................47 2.11.4 Tratamento de Juntas...................................................................................48 3 METODOLOGIA DA PESQUISA............................................................................50 3.1 Classificação da pesquisa.................................................................................50 3.1.1 Caracterização da empresa............................................................................50 3.2 Planta baixa e Layout para confecção do piso................................................51 4 MÉTODOS DE DIMENSIONAMENTO..................................................................53 4.1 Dimensionamento de piso industrial de concreto protendido......................53 4.2 Dimensionamento de piso estruturalmente armado......................................54 4.2.1 Dimensionamento frente às cargas móveis.................................................58 4.2.2 Dimensionamento frente às cargas distribuídas.........................................53 4.2.3 Dados executivos e planilha orçamentária para execução de piso industrial de concreto estruturalmente armado....................................................63 4.3 Dimensionamento de pisos de concreto com fibras......................................63 4.3.1 Dados executivos e planilha orçamentária para execução de piso industrial de concreto com fibras...........................................................................68 4.4 Dimensionamento de piso industrial de concreto simples............................69 4.4.1 Dimensionamento pelo método PACKARD..................................................70 4.4.2 Dados executivos e planilha orçamentária para execução de piso industrial de concreto simples................................................................................75 4.5 Elementos comuns a todos métodos: barras de ligação e transferência....75 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS....................................................................................78 6 CONCLUSÃO.........................................................................................................79 REFERÊNCIAS..........................................................................................................83 ANEXOS....................................................................................................................85
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1 INTRODUÇÃO
Com os avanços de tecnologia dentro da área da construção civil, em especial deste trabalho, às relacionadas com as inovações para os pisos industriais utilizados nas grandes construções, exige-se que profissionais da área, desenvolvam projetos que não só atendam as necessidades deste padrão de construção, mas sim contemplem todas as estruturas e características deste produto, analisando todas as fases no plano de execução. Grande parte dos projetos apresentados avalia apenas as questões estruturais das placas de concreto, não avaliando questões que são fundamentais e determinantes para o desempenho do piso, como a análise de todos os processos e materiais utilizados na criação e desenvolvimento do mesmo. Dentro da construção industrial, o piso constitui uma das partes vitais do projeto e execução da obra, porque são extremamente importantes nas áreas de produção e logística dos grandes centros de distribuição, galpões e toda e qualquer obra de instalações industriais. O tema em estudo trata da análise de diferentes Pisos Industriais de Concreto, avaliando 03 (três) métodos de dimensionamento e comparando com o sistema protendido. O piso em estudo destina-se a um Centro de Distribuição na área supermercadista, tendo como referência as cargas distribuídas e concentradas, os tipos de equipamentos que transitam nas faixas de circulação e as suas respectivas cargas. Um projeto bem elaborado contribui para garantir as vantagens apresentadas na execução da obra, não apenas para garantir segurança à ruptura, mas também para atender as condições de serviço de grandes obras num determinado período de tempo. A importância deste trabalho está relacionada com algumas características que devem ser apresentadas, como: execução considerada rápida com o mínimo de juntas de construção, ou seja, metade do período utilizado pelos existentes atualmente no mercado. Este piso foi desenvolvido a partir das análises do autor, quanto ao suporte de cargas mais elevadas, com menor risco de fissura ou qualquer outro problema inerente à obra.
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1.1. PROBLEMA DE PESQUISA Qual sistema construtivo para pisos industriais é o mais indicado para o Centro de Distribuição em estudo? 1.2 JUSTIFICATIVA Os pisos e pavimentos de concreto têm experimentado importante evolução tecnológica nos processos de dimensionamento e execução das obras, impulsionado pelas exigências do mercado da construção civil, pela necessidade das empresas de logística e armazenagem, pelos grandes frigoríficos, empreendimentos de distribuição industriais ou comerciais, bem como pavimentações urbanas e rodoviárias. As alternativas de dimensionamento passam pelo tipo de uso, custo, tecnologia disponível, e fundamentalmente pelas necessidades dos empreendimentos, sejam eles: industriais, comerciais, de logística, pavimentações urbanas e rodoviárias. Neste contexto, adquirir experiência na área de conhecimento técnico, teórico e prático contribuirá para aumentar o a quantidade de pessoas qualificadas para a produção e execução do pavimento rígido, bem como o seu controle de qualidade. Isto proporcionará ao usuário uma melhor qualidade do pavimento rígido com melhor durabilidade, estabilidade e segurança. 1.3. OBJETIVOS 1.3.1 Objetivo Geral Avaliar (04) quatro diferentes tipos de piso industrial (concreto protendido, estruturalmente armado, concreto simples e concreto com fibras), dimensionando (03) três deles, (exceto o protendido), realizar uma análise comparativa para as mesmas condições de solo e resistência do concreto.
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1.3.2 Objetivos Específicos
•
Avaliar diferentes consumos de material
•
Avaliar diferentes métodos construtivos
•
Avaliar os custos
•
Propor a opção mais viável
•
Avaliar a necessidade e posição das juntas de dilatação
•
Avaliar a necessidade e posição das barras de transferência
•
Avaliar a necessidade de aplicação de endurecedores de superfície.
1.4. QUESTÕES DE PESQUISA •
Qual a variação de espessura da placa em função dos métodos aplicados.
•
Quais são as características das juntas ideais para evitar patologias.
•
Qual a influência nos custos e prazos de execução utilizando diferentes métodos construtivos.
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2 REFERENCIAL TEÓRICO
2.1 A PAVIMENTAÇÃO NO BRASIL A história da pavimentação industrial no Brasil é relativamente recente (em torno de 25 anos) sendo que, antes deste período, havia pouca preocupação com critérios de projeto. Inicialmente usava-se dimensionar os pavimentos industriais (geralmente de concreto simples), com base nos critérios do PCA. Após 1995, começam a surgir novas tendências de dimensionamento, vindas da Europa através dos trabalhos de Lösberg (Lösberg, 1961), e Meyerhof (Meyerhof, 1962) em contraponto dos americanos Westergard(Westergard, 1927) Picket , Ray (Picket e Ray, 1950) e Packard (Packard, 1976) esse com mais contribuições ao pavimento industrial. A diferença entre as duas escolas refere-se ao fato que a escola européia foca os pavimentos reforçados, empregando telas soldadas, fibras ou protensão, enquanto a americana utiliza fundamentalmente concreto simples. Isto reflete acentuadamente nas dimensões das duas estruturas: enquanto as americanas produzem estruturas com elevada rigidez e pequenas placas, os europeus preconizam o uso de estruturas esbeltas e placas de grandes dimensões. O Brasil nos últimos anos, com a evolução das técnicas de dimensionamento de pavimentos estruturalmente armados e execução, vem usando a escola européia. Esta técnica leva a custos iniciais e de manutenção mais atraentes, mas a execução requer mais cuidados. 2.2 TIPOS DE PISOS Segundo Senefonte (2007) define pisos industriais como sendo elementos que estão continuamente apoiados e que são dimensionados para suportar cargas diferenciais em relação a intensidade e forma de atuação. Para atender as variadas situações de carregamentos a que são impostos podem ser executados sobre diferentes aspectos estruturais e funcionais. De acordo com Chodounsky (2007), em função da presença ou não de
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armaduras, os pisos são classificados em: Pisos de concreto simples; Pisos de concreto simples com armadura distribuída; Piso estruturalmente armado; Piso reforçado com fibra de aço; Piso de concreto com armadura protendida.
2.2.1 Pisos de concreto simples É o tipo de piso mais simples em termos de tecnologia, muito empregado até meados de 1980. Como não tem armadura todos os esforços de tração e compressão, são absorvidos pela placa de concreto. Normalmente o dimensionamento desse piso resulta em espessuras de placas elevadas. Segundo Chodounsky (2007, p. 27) “neste tipo de pavimento, todos os esforços de tração gerados pela retração, variação térmica e pelo carregamento, são resistidos pelo concreto. Não há presença de armadura estrutural...”
Figura 1: Pisos de concreto simples Fonte: Oliveira (2000)
Quanto ao concreto, Oliveira (2000) afirma que este deve possuir elevada resistência à compressão e à flexão necessitando um consumo maior de cimento. Porém com o aumento do consumo de cimento há uma maior retração da placa de concreto. Assim sendo, o indicado é adotar para o concreto uma baixa relação água/cimento de modo a proporcionar uma resistência adequada sem aumentar o problema da retração.
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2.2.2 Piso de concreto simples com armadura distribuída Sistema de piso mais usado no Brasil, sendo constituído por uma placa de concreto com incremento de armadura, com a finalidade de controlar a fissuração.
Figura 2: Piso de concreto simples com armadura distribuída Fonte: Oliveira (2000)
Quanto às dimensões da placa de concreto Oliveira (2000) afirma que a armadura distribuída possibilita a execução de placas de concreto de 6 metros de largura por 30 metros de comprimento, porém é comum adotar 15 metros como sendo um comprimento usual para esse tipo de piso. 2.2.3 Piso de concreto estruturalmente armado Este sistema associa a resistência à compressão do concreto com a resistência a tração das barras de aço, resultando em placas com menor espessura e maiores dimensões.
Figura 3: Piso de concreto estruturalmente armado Fonte: Oliveira (2000)
Esse tipo de piso associa a ótima resistência à compressão do concreto à ótima resistência à tração das barras de aço. Como resultado obtém placas de
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concreto de menor espessura e de dimensões maiores em relação aos pisos de concreto simples e aos pisos com armadura de retração. (CHODOUNSKY, 2007) 2.2.4 Piso reforçado com fibra de aço O diferencial desse pavimento em relação ao piso simples com armadura distribuída, refere-se ao fato de que as fibras são responsáveis pelo controle da fissuração nas placas de concreto.
Figura 4: Piso reforçado com fibra de aço Fonte: Oliveira (2000)
As fibras são materiais trefilados de alta resistência, que devem ser misturados ao concreto pouco antes da execução do piso. Segundo Chodounsky (2007) quanto maior for a quantidade de fibra no concreto maior será a possibilidade de a fibra interceptar uma fissura, sendo usual uma concentração na ordem de 0,25% do volume de concreto utilizado. Se o piso com adição de fibras for bem dimensionado podemos executá-lo com menor espessura e com maior distância entre as juntas, se comparado com o piso de concreto simples. 2.2.5 Piso de concreto com armadura protendido O piso de concreto protendido usa armaduras de cordoalhas de aço engraxado, que são tracionadas por macaco hidráulico, transferindo o esforço à placa de concreto, após o concreto adquirir resistência mínima para o processo de protensão.
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Figura 5: Piso de concreto com armadura protendido Fonte: Oliveira (2000)
Segundo Stock (1988 apud Choudounky, 2007, p 37), afirma que: A restrição ao encurtamento dos cabos tensionados, imposta pelas ancoragens, é responsável pela transmissão da carga de protensão para o concreto, resultando em uma força de compressão a qual deve eliminar ou reduzir os esforços de tração induzidos pelo carregamento, por gradientes de temperatura e pelo atrito da placa com a base. A aplicação da protensão permite que depois de atingido o limite elástico da placa, haja a redistribuição dos momentos fletores positivos, que por sua vez, acarreta no aumento progressivo do momento negativo. Dessa forma, o colapso da placa protendida pode ser definido também pelo seu limite plástico, caracterizado pelo aparecimento de fissuras na superfície do pavimento quando o momento negativo supera a resistência do concreto. A partir deste ponto, o incremento no carregamento conduz a uma ruptura frágil por puncionamento da placa.
Como resultado da utilização dessa tecnologia se pode obter a redução significativa do número de juntas, tendo placas com dimensões superiores a 100 m. Esta pesquisa analisou todos os componentes do sistema de piso industrial, tratando cada um individualmente na execução desse tipo de pavimento. Dentro das características deste sistema, faz-se necessário analisar também seus componentes, a seguir serão descrito cada um deles com suas explicações técnicas. 2.3 SUBLEITO Na construção de um pavimento as características do material do subleito tornam-se extremamente relevantes, no que concerne a capacidade de suporte do
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terreno de fundação, que se caracteriza pela sua capacidade de reação, determinante no cálculo da espessura e armação da placa de concreto. O módulo de reação (k) indica somente a qualidade da camada superficial do solo de fundação. Entretanto somente este parâmetro é insuficiente para garantia de um desempenho adequado do pavimento. O comportamento do solo é modificado pelas características intrínsecas do material (granulometria, textura, forma dos grãos, composição mineralógica, índices de consistência), e pela relação destes índices com a umidade, compactação, etc. Segundo Choudounsky (2007, p.61), “o conhecimento mesmo que básico dos solos fornece subsídios para a seleção de ensaios de caracterização em laboratório, permitindo ao projetista otimizar as soluções refletindo em maior segurança e durabilidade. 2.4 SUB-BASES As sub-bases, constituídas de solo natural, solo importado ou material granular, são de fundamental importância para o bom desempenho estrutural do piso. No entanto, dados as funções a que se destinam, devem ter características específicas e controladas. (CHODOUNSKY, 2007, P. 93) Elas devem sempre ser empregadas, com exceção em pisos com baixos carregamentos e onde o subleito apresente suporte homogêneo e elevado, granulometria isenta de finos plásticos e clima predominante seco. (CHODOUNSKY, 2007, P. 93) As sub-bases apresentam as seguintes funções básicas, segundo Pitta (1988,a): “Eliminar a possibilidade de ocorrência do fenômeno de bombeamento de finos; evitar os efeitos prejudiciais devido a mudanças excessivas de volume do subleito e uniformizar e tornar razoavelmente constante o suporte da fundação”. As sub-bases são elementos estruturais intermediários entre as placas de concreto e o subleito, formado pelo terreno natural ou por solo trocado, devidamente compactado, e são de importância primordial ao desempenho do piso. A importância da sub-base é fácil de compreender quando se imagina o sistema estrutural de uma placa de concreto (Ec = 26000 MPa), apoiada sobre um solo de boa qualidade (ES = 60MPa): a relação entre os módulos acaba sendo muito
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elevada, pois o módulo de deformação da placa acaba sendo 430 vezes mais alta do que o do solo. Se entre os dois materiais for colocada uma camada de, por exemplo, brita graduada (ESB = 200 MPa), a relação EC/ESB passa a ser aproximadamente 130 e entre ESB/ES próxima a 3. A etapa de compactação da sub-base deve ser finalizada antes do assentamento das formas, fundamentalmente em pisos com requisitos elevados de planicidade e nivelamento. Em nenhuma hipótese será permitida a passagem de rolos compactadores vibratórios, em áreas adjacentes a formas assentadas e a pisos recém-concretados. Quando houver necessidade de se executar camada de sub-base com espessura final superior a 20 cm, estas serão divididas em camadas parciais. A espessura mínima de qualquer camada será de 10 cm, após a compactação. A energia da compactação será a Modificada, sendo exigido um grau de compactação de 98%. “Como controle visual da condição de compactação da sub-base, não deverá ser admitido trilhas de rodas”, deixadas pelos caminhões-betoneira superiores a 10mm. Deformações superiores deverão ser reparadas. Tipos de sub-base: Sub-bases granulares - granulometria aberta e fechada. Sub-bases tratadas - com cimento e com outros aditivos. 2.5 TELAS SOLDADAS As telas soldadas são armaduras pré-fabricadas constituídas de duas malhas de fios de aço que são sobrepostas perpendicularmente entre si, sendo ligados nos nós por solda. Quando posicionada no terço superior da placa de concreto a função da tela soldada no sistema do piso industrial é resistir às tensões de retração hidráulica e de dilatação térmica que surgem na placa de concreto. Quando é posicionada também no terço inferior combate as tensões de tração da flexão oriundas das solicitações impostas ao piso. Seus fios possuem baixo teor de carbono e são fabricados pelo processo de trefilação, onde o encruamento se dá em etapas, reduzindo-se a o diâmetro do orifício a cada passagem do cabo de aço pela máquina. Abaixo na Figura representa esquematicamente uma tela soldada.
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Figura 6: Esquematização de uma tela soldada Fonte: www.ibts.org.br
Processo de encruamento a frio, caracterizado pela passagem da barra de aço por um orifício de menor diâmetro, tornando-o mais resistente. 2.5.1 Solda O processo de solda, caldeamento, não altera a resistência à tração da barra de aço e é realizado pela passagem de corrente elétrica através das barras. O controle da pressão dos eletrodos, da intensidade da corrente e do tempo de soldagem é proporcional ao diâmetro dos fios. Quando deseja-se executar solda entre barras de bitolas diferentes deve-se regular os parâmetros de soldagem em função da barra de menor diâmetro, conforme mostra a Figura 9.
Figura 7: Detalhe da solda entre barras sobrepostas Fonte: www.ibts.org.br.
A soldagem entre os fios de diâmetros menores (D 2) e maior (D 1) deve seguir a seguinte relação: D2 /D1≥ 0,55
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2.5.2 Nomenclatura As telas soldadas podem ser divididas em dois grupos: telas padronizadas e telas não padronizadas. Exemplo de nomenclatura de telas padronizadas: L 283. A letra indica o tipo de tela, nesse caso o L, o número em seqüência indica a área de aço da armadura principal em cm²/m. Exemplo de nomenclatura para telas não padronizadas: EL 503/123. A letra “E”, antes da letra que indica o tipo da tela mostra que a mesma foi dimensionada para um projeto especial. Os números em seqüência indicam a área de aço das armaduras principal e secundária respectivamente. 2.5.3 Tipos de tela soldada É usual a fabricação de 5 tipos de telas soldadas diferentes: tipo Q, L, M, R e T, ilustradas pelas Figuras, respectivamente. O tipo de malha (retangular ou quadrada) e a relação entre as áreas de aço longitudinal e transversal são os fatores de classificação.
Figura 8: Malha tipo Q: malha quadrada com área de aço longitudinal igual a área de aço transversal Fonte: www.ibts.org.br
Possui área de aço longitudinal maior que a área de aço transversal, sem que haja alguma relação entre as duas, usualmente malha retangular.
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Figura 9: Malha tipo L: malha retangular com área de aço longitudinal maior que a área de aço transversal sem que haja uma relação entre as duas Fonte: www.ibts.org.br
Possui área de aço longitudinal maior que a área de aço transversal, com relação fixa entre as áreas de aço, usualmente malha retangular.
Figura 10: Malha tipo M: malha retangular com área de aço longitudinal duas vezes maior que a área de aço transversal Fonte: www.ibts.org.br
Possui área de aço longitudinal maior que a área de aço transversal, com relação fixa entre as áreas de aço, usualmente malha retangular.
Figura 11: Malha tipo R: malha retangular com área de aço longitudinal 67% maior que a área de aço transversal Fonte: www.ibts.org.br
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Possui área de aço transversal maior que a área de aço longitudinal, usualmente malha retangular.
Figura 12: Malha tipo T: área de aço transversal maior que a longitudinal, malha retangular Fonte: www.ibts.org.br
2.6 PLACA DE CONCRETO A placa de concreto é o item mais importante do sistema do piso industrial. É ela que absorverá todo o carregamento imposto ao pavimento, resistindo e transferindo menores tensões para as camadas inferiores. Porém, essa camada de concreto é complexa quanto ao seu comportamento. Durante a cura sofre um processo de retração hidráulica e ao longo do tempo pode sofrer dilatações ocasionadas pela variação térmica. É fundamental para o bom desempenho da placa que esses fenômenos sejam observados e previstos no dimensionamento. 2.6.1 Resistência à compressão A placa de concreto deve resistir adequadamente à abrasão e à tração ocasionada pela flexão. Para atender esses requisitos mínimos o fck do concreto deve ser especificado corretamente, segundo cada situação de tráfego e utilização. No Brasil costuma-se especificar para concretos de pisos industriais um fck de 30Mpa.
Embora não seja o único parâmetro de medida, a resistência do concreto é largamente empregada para avaliar ou definir o seu desempenho, empregando-se freqüentemente a resistência à compressão, que é mais fácil e menos dispendiosa
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de se medir. Outros parâmetros como o módulo de elasticidade, resistência a abrasão, condutibilidade, etc, podem ser avaliados pela resistência. No caso do piso com armadura distribuída, a resistência irá determinar à espessura do concreto, a rigidez, a qualidade superficial, e também, indiretamente, irá influenciar as e deformações da placa, como o empenamento. A resistência do concreto deve ser dosada na medida certa, pois quanto excessivamente elevada, acaba conduzindo a maiores módulos de elasticidade e menor fluência na tração. A placa de concreto precisa acomodar uma série de deformações, quer de origem térmica como hidráulica e quando é muito rígida acaba tendo baixa relaxação diminuindo a capacidade do concreto em absorver movimentações e dissipar tensões. 2.6.2 Resistência ao desgaste A resistência ao desgaste é um dos principais parâmetros a serem considerados no dimensionamento do piso, pois dela depende em grande parte o seu desempenho. Embora seja tão importante, a sua obtenção depende de uma série de fatores de dosagem e executivos que muitas vezes passam despercebidos pelo engenheiro e que podem limitar tanto a funcionalidade como a vida útil do pavimento. Em primeiro lugar, a resistência ao desgaste está diretamente relacionada resistência à compressão, ou seja, a relação água - cimento e, mais intensamente, à tração do concreto. Recomenda-se que a resistência à compressão mínima para assegurar um bom desempenho com relação ao desgaste seja de 30 MPa. A exsudação, fenômeno de separação de parte da água do concreto, que por ser mais leve aflora na superfície, pode influir bastante na redução da resistência ao desgaste. O que ocorre na realidade é que a ascensão da água provoca um aumento da relação a/c na região da superfície da placa, reduzindo a resistência mecânica do concreto. As causas da exsudação estão intimamente ligadas aos teores de finos, inclusive o cimento, e ao teor de água do concreto, havendo aditivos, como os plastificantes, que podem incrementá-la. Outros fatores que aumentam a exsudação são as operações de vibração e acabamento excessivos do concreto, que estão relacionadas com a sua trabalhabilidade. Na dosagem experimental do concreto, deve-se analisar
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cuidadosamente a exsudação a fim de minimizá-la e reduzir seus efeitos nocivos no concreto. (FARNY, 2001) 2.6.3 Consumo de cimento O cimento Portland é um aglomerante hidráulico obtido através da moagem do clínquer7 que torna-se endurecido quando submetido à ação da água, não decompondo-se após essa hidratação. A Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP) divide o cimento em quatro grupos: cimento Portland comum (CP I) que só permite adição de gesso; cimento Portland composto (CP II) que possui pouca adição de escória de alto-forno e material pozolânico; cimento Portland de alto-forno (CP III); cimento Portland pozolânico (CPIV) e cimento Portland de alta resistência inicial (CP V–ARI). Para pisos industriais todos os tipos de cimento podem ser utilizados, porém devemos observar que o ambiente que o piso estará atuando para poder restringir o tipo de cimento a ser empregado. A quantidade de cimento em um piso industrial vai influenciar em processos como a segregação, a exsudação e o acabamento mecânico do piso. Resistência característica à compressão do concreto. Obtido através do aquecimento da mistura de calcário e de argila. Conforme Chodounsky (2007) especifica um consumo mínimo de cimento nos pisos, conforme tabela abaixo:
Tabela 1: Consumo de cimento Fonte: Chodounsky, 2007.
2.6.4 Agregados Segundo Chodounsky, (2007, p. 128), os agregados se dividem:
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Agregados miúdos: constituído principalmente por areias são um dos principais responsáveis pelas propriedades do concreto fresco, como o consumo de cimento, a exsudação, a trabalhabilidade e o acabamento mecânico superficial. Além da areia podemos utilizar agregados miúdos artificiais, porém as texturas dos grãos levam a formação de um concreto áspero e pouco trabalhável. • Agregados graúdos: as britas são os agregados graúdos mais utilizados. A presença desses nos concretos auxilia no combate à retração, porém diminuem a resistência à tração na flexão. A dimensão máxima do agregado graúdo não deve ser maior que ¼ da espessura do piso. Para que tenhamos um bom concreto em nossos pisos devemos combinar adequadamente a proporção entre os agregados finos e os agregados graúdos de modo a obter uma distribuição granulométrica contínua. •
2.6.5 Retração O fenômeno da retração hidráulica ocorre quando há redução dos volumes dos produtos oriundos da hidratação ou quando a água presente no concreto e que sobrou da hidratação do cimento e que está livre nas cavidades, começa a evaporar causando uma redução do volume do concreto. Essa retração será tanto maior quanto maiores forem as dimensões da placa de concreto, pois, essa terá uma área exposta maior. Se ocorrer de forma excessiva a fissuração acarretará o surgimento de fissuras na placa de concreto, podendo se não disciplinadas por juntas, levar à ruptura funcional do pavimento. Segundo Rodrigues (1990) a retração será maior quanto maiores forem os seguintes fatores: •
Consumo de água;
•
Relação água/cimento;
•
Teor de adição mineral;
•
Volume dos agregados;
•
Módulo de elasticidade do agregado;
•
Teor de finos/argamassa;
•
Absorção. Segundo Chodounsky (2007 apud MOKAREM, 2002, p.180) para cimentos comuns a retração máxima aos vinte e oito dias deve ser de 0,03% e para cimentos compostos deve ser de 0,04%.
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2.6.6 Aditivos Os aditivos são empregados com a finalidade de melhorar propriedades do concreto fresco como a trabalhabilidade e o tempo de pega. Os aditivos podem ser aceleradores de pega, retardadores de pega, plastificantes, superplastificantes, incorporadores de ar e redutores de retração. Sua utilização vai depender das necessidades de cada projeto. 2.6.7 Abatimento O abatimento do concreto é o principal medidor da trabalhabilidade da massa fresca, sendo determinado pelo ensaio de cone. Quanto maior for o abatimento maior será a trabalhabilidade. Porém, buscamos para pisos industriais um concreto que tenha boa resistência mecânica, durabilidade e pouca retração, o que exige uma quantidade menor de água. Segundo CHODOUNSKY (2007, p.182): Em termos práticos, o lançamento e espalhamento do concreto com abatimento inferior a 70mm, são bastante difíceis e desgastantes, e devem ser evitados principalmente nas situações onde se exige elevados índices de planicidade e nivelamento, nos quais o concreto deverá ser retrabalhado (passagem de régua de alumínio, bull float, rodo de corte, etc.) durante a janela de acabamento. No outro extremo, abatimentos superiores a 120 ou 140mm, podem contribuir para a ocorrência de exsudação excessiva e segregação. A retração como já visto é aumentada pelo maior consumo de água. Portanto sugere-se trabalhar com concretos, no caso de pisos, com abatimentos de 80 a 120mm.
Para evitar um consumo excessivo de cimento, principalmente nas regiões com deficiência de agregados de qualidade, com relação a sua forma e textura, a utilização de superplastificante pode ser empregado com vantagem do ponto de vista técnico.
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2.7 ASPECTOS EXECUTIVOS Apresenta-se neste texto um breve relato da parte executiva do sistema construtivo do piso industrial protendido, sistema adotado neste caso. 2.7.1 Lançamento e compactação da camada sub-base Antes do lançamento da camada de sub-base deve ser feita a regularização do terreno, corrigindo-se o desnivelamento da superfície e removendose todo o solo residual e o material solto presente, garantindo assim uma maior homogeneidade da camada do subleito. A tolerância proposta em relação às especificações de projeto para o nivelamento da superfície do subleito é da ordem de ± 15mm. O controle geométrico desse nivelamento pode ser feito com a utilização de níveis laser. Feita a regularização do terreno, a sub-base em material granular pode ser então lançada com a utilização de caminhões basculantes ou pás carregadeiras e espalhada através de gradeamento. A compactação dessa camada é feita mecanicamente com a utilização de equipamentos do tipo motoniveladora, rolo compactador vibratório tipo pé-de-carneiro e compactador com placa vibratório ou tipo “sapo”. Segundo Senefonte (2008) recomenda as seguintes especificações para a compactação adequada da camada de sub-base granular: •
A espessura da camada deve ter tolerância de ± 10% em relação às especificações de projeto.
•
O nivelamento da superfície deve ter tolerância de ± 7 mm em relação às especificações de projeto;
•
O grau de compactação é de 98% do Proctor Modificado;
•
As camadas devem ser executadas com espessura mínima de 10cm e máxima de 20cm. Se for necessário execução de camadas maiores os limites devem ser respeitados.
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Figura 13: Preparação da sub-base Fonte: Arquivo do autor
2.7.2 Camada de deslizamento A camada de deslizamento é constituída por um material tipo polietileno, popularmente chamada de lona plástica, que deve ser colocado em toda a área a ser concretada, tendo a função básica de garantir a livre movimentação horizontal da placa de concreto em relação à sub-base, ocasionada pelos processos de retração hidráulica e dilatação térmica. Segundo Senefonte (2007), outras finalidades desta camada é evitar a perda de água de amassamento necessária para a hidratação do concreto para a sub-base, além de impossibilitar a ascensão de umidade do solo para o piso.
Figura 14: Camada de deslizamento Fonte: Arquivo do autor
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2.7.3 Montagem das fôrmas A montagem correta das fôrmas laterais é fundamental para a aparência e a exatidão da placa de concreto.
Figura 15: Montagem das fôrmas Fonte: Arquivo do Autor
As fôrmas devem apresentar as seguintes características: -Linearidade superior a 3mm em 5m; -Devem ser preferencialmente de aço com rigidez suficiente para agüentar as pressões laterais produzidas pelo concreto. -Os perfis devem apresentar furos alinhados na sua parte lateral para encaixe das barras de transferência de carga; -A ancoragem das formas ao solo pode ser feita com a utilização de concreto, que durante a desforma é então retirado;Resistência suficiente para suportar os equipamentos de adensamento tipo réguas vibratórias; -Leves para garantir o manuseio sem equipamentos pesados;Niveladas a laser ou nível ótico, para garantir maior planicidade; -Devem ser manuseadas cuidadosamente para não sofrerem empenamento, pois dificultaria o nivelamento; -Antes da concretagem devem ser untadas e limpas com óleo inerte ou desmoldante específico para garantir a desmoldagem; -Após prontas não poderão receber tráfego de veículos, recomendando-se a concretagem através do bombeamento; -As formas somente podem ser retiradas após 12 horas da concretagem, ou em período maior desde que não ultrapasse 26 horas; -Feita a desmoldagem a face exposta do concreto deve ser pintada com cal ou betume, para garantir a independência da faixa concretada com a futura; -Caso os perfis de aço não estejam disponíveis fôrmas pré-moldadas de concreto ou de madeira nobre podem ser utilizadas.
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2.7.4 Montagem da armadura As telas soldadas devem ser montadas conforme as especificações do projeto, respeitando o transpasse e o recobrimento indicados. 2.7.4.1 Recobrimento As telas soldadas devem ser posicionadas no terço superior da placa de concreto, em uma altura máxima que respeite o mínimo de 1,5cm de recobrimento. Para posicionar a armadura na altura indicada são utilizados os grampos (ou “caranguejos”), treliças metálicas, espaçadores plásticos ou de argamassa.
Figura 16: Montagem da armadura Fonte: Arquivo do Autor
Segundo Chodounsky (2007), recomenda que a distância máxima entre os espaçadores seja função da tela soldada empregada, conforme tabela abaixo.
Tabela 2: Distância entre espaçadores Fonte: Chodounsky (2007, p. 241).
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2.7.4.2 Aberturas no piso Muitas vezes na execução do piso necessita-se a abertura de espaço para a passagem de alguma tubulação elétrica, hidráulica, incêndio, ou mesmo pilares. Para evitar que a tela soldada sofra a interferência dessas estruturas indicase o corte da tela, na dimensão necessária. Se essa dimensão for pequena, como para um ralo seco, o simples corte já é o suficiente. Porém tratando-se de dimensões maiores, como um shaft, é indicado o reforço da tela, em todo o perímetro, com um vergalhão de aço dimensionado em projeto. No encontro do piso com um pilar cujas arestas vivas apontam para o centro da placa deve ser montado o chamado “diamante”. Esse diamante vai garantir que não haja fissuração na região da aresta quando o piso sofrer deformações oriundas dos processos de retração, dilatação ou empenamento da placa de concreto. Para isso monta-se uma forma no formato de diamante em torno do pilar, delimitando uma área que deve ser concretada à posteriori. Como trata-se de uma abertura no piso é usual que seja adotado um reforço da armadura, com a colocação de mais uma camada de tela soldada, cortada em volta do pilar. É fundamental que a armadura do diamante seja independente à armadura do piso para garantir que as duas partes trabalhem em separado. Feita a concretagem executa-se uma junta serrada na divisa entre as duas placas.
Figura 17: Execução de juntas serradas Fonte: Arquivo do Autor
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2.7.4.3 Posicionamento das barras de transferência e de ligação As barras de transferência devem ter uma superfície lisa e precisam ser milimetricamente posicionadas, para garantir o mecanismo de transferência de cargas. Devem trabalhar com pelo menos uma extremidade não aderida, untada com material betuminoso ou lubrificante. A prática de enrolar papel de embalagem de cimento, lona plástica ou mesmo a colocação de mangueiras na barra pode ser prejudicial ao mecanismo de transferência de esforços, pois acabam formando vazios entre o aço e o concreto, devendo ser evitada. O conjunto de barras deve ser paralela entre si, tanto no plano vertical como no horizontal, e concomitantemente ao eixo da placa.
Figura 18: Posicionamento das barras de transferência Fonte: Arquivo do Autor
Nas juntas serradas, eixo transversal da placa, as barras de transferência deverão ser posicionadas exclusivamente com o auxilio de espaçadores, que deverão possuir mecanismos de fixação que garantam o paralelismo desejado. Nesses casos, recomenda-se que toda a barra seja lubrificada, permitindo que, mesmo que ocorra um desvio no posicionamento do corte a junta trabalhe adequadamente. Nas juntas de construção, eixo longitudinal da placa de concreto, as barras devem ser fixadas às formas, junto às aberturas feitas no perfil metálico. 2.8 CONCRETAGEM A concretagem do piso é um processo fundamental na obtenção de um desempenho final satisfatório para pisos industriais. É função de uma má
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concretagem o surgimento de manifestações patológicas ou defeitos como fissuras de natureza plástica, rugosidades excessivas, escamamento e baixa resistência à abrasão. Necessita-se um intenso controle executivo acompanhado do treinamento dos operários que irão executá-la, para que o processo seja adequado, evitando o déficit da resistência final de tração na flexão. A concretagem constitui-se dos seguintes processos: lançamento, espalhamento, adensamento, nivelamento, acabamento superficial e cura.
Figura 19: Concretagem Fonte: Arquivo do Autor
Figura 20: Controle tecnológico Fonte: Arquivo do Autor
2.8.1 Lançamento e espalhamento Segundo Chodounsky (2007) recomenda que o lançamento do concreto seja realizado diretamente pelo caminhão betoneira para pisos industriais de concreto simples e com o auxilio de bomba quando o piso possuir armadura.
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Embora pareça simples, o processo de lançamento mal realizado pode prejudicar o desempenho do piso, quando, por exemplo, há um deslocamento involuntário da armadura. Por isso, o ideal é evitar o tráfego de equipamentos pesados sobre a armadura durante a concretagem. As seguintes dicas para o lançamento do concreto devem ser seguidas: - O tempo de lançamento de uma carga não deve ultrapassar os 90 minutos, para que não haja prejuízo ao acabamento superficial; - A altura de descarga deve ser reduzida para evitar a segregação do agregado; - O fluxo de concreto deve ser contínuo durante a concretagem de todo o pano para não haver problemas de juntas frias ou emendas de acabamento, que prejudicariam a planicidade do piso. - O processo de espalhamento inicial é feito manualmente através de enxadas, evitando o acúmulo de concreto em uma determinada região. Os operários envolvidos no processo devem estar devidamente protegidos, com botas de borracha, para evitar reações da pele com o concreto.
Figura 21: Lançamento e espalhamento Fonte: Arquivo do Autor
2.8.2 Adensamento Como os pisos possuem baixas espessuras e elevadas áreas usa-se no adensamento réguas vibratórias, que devem ter a vibração ajustada em função da consistência do concreto. Quanto maior for o abatimento do concreto, menor será a vibração dá régua.
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Segundo Chodounsky (2007) associados às réguas vibratórias devem ser empregados os vibradores de imersão com agulhas de diâmetro externo máximo de 40 mm e freqüência de vibração de 60 HZ.
Figura 22: Adensamento Fonte: Arquivo do Autor
2.8.3 Nivelamento Seguido do adensamento deve haver o nivelamento, ou seja, a retirada do excesso de concreto da superfície de modo a deixá-la no nível. Fundamenta-se que o mecanismo seja o mais preciso possível para alcançar os níveis de planicidade e nivelamento indicados em projeto. Nível óptico ou laser são indicados para panos de menor dimensão enquanto que o Laser Screed é mais indicado para panos de dimensões maiores. Quando se utiliza os níveis ópticos e a laser, estes devem estar perfeitamente nivelados e estar em uma posição fixa, enquanto que outro operário marca pontos de mesma cota com o auxílio da régua guia. Esses pontos funcionam como “mestras” de referências para o reguamento do concreto. As Laser Screeds são os mais modernos e precisos equipamentos de nivelamento. Possuem uma régua vibratória que é dotada de sensores através dos quais se realizam medidas sucessivas das cotas do concreto. A régua vibratória adapta-se a essas medidas nivelando o piso com elevados valores de planicidade.
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Figura 23: Nivelamento Fonte: Arquivo do Autor
2.8.4 Acabamento O acabamento superficial fundamenta-se como o melhor item para o bom desempenho da placa de concreto frente à planicidade. Esse processo divide-se nas seguintes etapas: regularização da superfície e desempeno mecânico. A regularização da superfície ocorre logo após a concretagem, quando o concreto ainda encontra-se no estado fresco. Utiliza-se uma régua de alumínio ou magnésio popularmente chamada de “rodo de corte” a qual movimenta-se no sentido transversal da concretagem, mudando seu angulo quando na mudança no sentido do movimento. Através desse processo diminui-se a ondulação deixada pela régua vibratória ou pelo sarrafeamento. Após a regularização deve-se dar um tempo de descanso ao concreto para ocorrer a sua cura. Quando o concreto tiver condições de suportar o peso de uma pessoa, deixando uma marca de 2 à 4mm de profundidade e não apresentar água decorrente da exsudação deve-se dar início ao processo de desempeno mecânico. O desempeno mecânico tem a finalidade de aflorar a argamassa à superfície formando a camada de acabamento. Essa operação deve ser executada com acabadoras de superfície, com um ou dois discos de flotação. O sentido de deslocamento da acabadora deve ser perpendicular ao da régua vibratória e cada passada deve ser sobreposta em 50% à anterior. Acabando o processo nessa etapa têm-se um piso com acabamento “camurçado”. Para pisos espelhados, após o desempeno mecânico deve-ser executar o alisamento superficial, compondo-se assim uma superfície lisa e dura. As acabadoras mecânicas para a execução desse processo possuem 4 pás sendo cada uma com largura de 150mm. A primeira passada deve-se executar no mesmo
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sentido do desempeno, com as pás no sentido horizontal. A segunda passada devese executar no sentido ortogonal à primeira com pás posicionadas com um determinado ângulo de inclinação, aumentando-se a pressão de contato à medida que o concreto vai ganhando resistência. Devemos ficar atentos à inclinação das pás pois um ângulo maior em um tempo indevido pode gerar o destacamento da argamassa superficial do concreto.
Figura 24: Acabamento Fonte: Arquivo do Autor
2.8.5 Sistemas de endurecimento superficial Para obterem-se pisos com maior desempenho utilizamos endurecedores cimentícios os quais se aplicam sobre o piso ainda fresco, após a passagem da régua vibratória e do rodo de corte, momento em que os poros do concreto apresentam-se abertos. Utilizamos também endurecedores químicos que são solúveis em água e reagem quimicamente com o Hidróxido de Sódio, ou a cal livre do concreto. A aplicação correta desses sistemas confere aos pisos as seguintes características: - Aumento da resistência mecânica e à abrasão do concreto, proporcionando ao piso até o dobro da vida útil; - Uniformidade da coloração do piso, a fim de evitarem-se os gastos periódicos com pinturas; - Cria-se uma superfície de alta compacidade, fácil de limpar e mais resistente quanto à penetração de líquidos. 2.8.6 Cura
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Denomina-se cura a manutenção da umidade e temperatura do concreto. Com ela evita-se uma perda de água rápida e excessiva que pode ocasionar a fissuração da placa. Esse processo deve iniciar após o a pega final do concreto utilizando-se membranas de cura, filmes plásticos ou outros meios saturados em água.
Figura 25: Cura do concreto Fonte: Arquivo do Autor
Segundo PENNA FIRME (2006) a cura deve se prolongar até que o concreto tenha alcançado 75% de sua resistência final onde sua baixa permeabilidade garante a manutenção da umidade para a completa hidratação do cimento. 2.8.7 Algumas patologias relacionadas à Concretagem Por tratar-se de pisos, para um dado volume de concreto a área superficial exposta, de tamanho maior, torna-se mais suscetível à fenômenos de superfície como a retração plástica e a exsudação. A exsudação é a segregação da água de amassamento do concreto que aflora à superfície e cria vazios na estrutura do concreto além de diminuir a resistência mecânica superficial. Para evitar-se a exsudação a mistura deve ser mais coesa, com maior teor de finos, a vibração não pode ser excessiva e a cura deve ser eficaz (sem incidência de ventos e sol sobre o concreto).
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A exsudação pode gerar também fissuras que espelham a armadura do concreto em virtude do assentamento do mesmo, que não é acompanhado pela armadura. A retração plástica é uma diminuição do volume de concreto que surge durante o processo de cura em virtude da elevada evaporação da água de amassamento. Se o piso não sofrer desempenamento após o início da pega e o processo de cura inicial não for adequado surgirão fissuras paralelas entre si, com abertura elevada e baixa profundidade. Em virtude da perda de água de amassamento para a camada de subbase podem ocorrer fissuras de retração também na parte inferior da placa de concreto. Outras fissuras que surges da retração são as craqueladas, que formam uma malha de fissuras interligadas em rede na superfície do concreto. 2.9 CONTROLE DE QUALIDADE A superfície do piso é o local que vai refletir todos os cuidados tomados durante a execução e definir o nível de desempenho junto com a capacidade estrutural do produto final. Tem-se utilizado o conceito do F-Numbers System criado pela American Society for Testing and Materials (ASTM) em 1987, que apresenta dois números distintos para a medição do perfil do piso: o F F e o L F . Esses números são definidos por Penna Firme (2006 apud ACI, 1989, p.97) da seguinte forma: O F F é o índice Face de panicidade que define a máxima curvatura permitida no piso em 600mm, calculada com base em duas medidas sucessivas de elevações diferenciais, tomadas a cada 300mm. O L F é o índice Face de nivelamento que define a conformidade relativa da superfície com um plano horizontal, medindo a cada 3m.
O aparelho utilizado na medição dos F-Numbers é o Dipstick.
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Figura 26: Dipstick Fonte: Arquivo do Autor
Segundo Penna Firme (2006, apud ASTM, 1987, p.98) define valores admissíveis dos FNumbers para cada linha de medida, conforme mostra a tabela :
Tabela 3: Valores recomendados para F-Numbers Fonte: Chodounsky, 2007.
2.10 DIMENSIONAMENTO Observamos no Brasil, a partir da década de 1990 um expressivo aumento nas exigências de qualidade dos pisos industriais, inclusive relativos a projeto. Costumava-se dimensionar os pavimentos industriais com base somente nos critérios da PCA.
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A grande popularidade desse método deve-se à ênfase que a ABCP deu a ele, que se popularizou com os trabalhos divulgados em simpósios (Pitta & Carvalho, 1986) e cursos promovidos por aquela entidade. A partir de 1995 começam a surgir novas tendências de dimensionamento, agora vindas da Europa (The Concrete Society, 1994), com o ressurgimento dos trabalhos de Lösberg e Meyerhof, em contraponto aos preceitos dos americanos Westergard (Westergard, 1927), Pickett, Ray (Pickett e Ray, 1950) e Packard (Packard, 1976), este com contribuições mais afeitas ao pavimento industrial. (RODRIGUES, 2006, P. 59) 2.10.1 Tipos de cargas atuantes no piso industrial Para dimensionarmos corretamente um piso industrial uma das primeiras informações necessárias é o tipo de solicitação ao qual o piso estará submetido. Os pisos apresentam diferentes comportamentos à medida que diferentes situações de carregamentos são impostas. Ora pode a fibra inferior da placa de concreto estar sendo tracionada, ora pode a ser a fibra superior. É comum, em várias bibliografias a classificação das cargas em: distribuídas, lineares, concentradas e móveis, cada uma dessas ocasionadas por diferentes equipamentos. 2.10.2 Cargas distribuídas Esse tipo de carga é comum em pisos onde há uma grande área estocada, como estoque de pallets , depósito de grãos, estoque de bobinas. Esse tipo de carregamento, conforme ilustrado pela figura, distribui os esforços em grandes áreas em uma intensidade de até 20tf/m².
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Figura 27: Esquema de atuação de cargas uniformemente distribuídas Fonte: Oliveira, 2007.
Como resultado desse carregamento tem o surgimento de grandes momentos negativos nas bordas das placas ou nos corredores livres, o que pode gerar fissuras na placa. Nesses corredores podemos ter uma redução do momento na medida em que o tráfego das empilhadeiras “neutraliza” parte do momento negativo. (OLIVEIRA, 2007) Ainda segundo o autor, “outro fator importante é a possibilidade de recalques no piso devido às pressões excessivas que levam ao adensamento de camadas colapsíveis do solo de fundação. O aumento da espessura da camada de concreto não é solução para o adensamento, pois não reduz consideravelmente a pressão no solo, à medida que esta é o somatório do peso próprio do concreto e do carregamento”. 2.10.3 Cargas lineares Esse é o efeito típico que uma parede apoiada diretamente sobre o piso sem o apoio de vigas causa no pavimento. Poderia ser considerada uma carga concentrada não fosse uma dimensão de o carregamento ser muito maior que a outra. Quando a carga linear atuar no meio do pavimento o momento máximo será positivo – tração na parte inferior da placa de concreto – e quando atuar nas bordas o momento máximo será negativo – na parte superior da placa de concreto. (OLIVEIRA, 2007)
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2.10.4 Cargas concentradas Essas são certamente as solicitações mais críticas para o dimensionamento do piso de uma fábrica. Surgem quando há uma estocagem apoiada em montantes, como mostra a figura, onde a carga pode chegar a 20t nos apoios.
Figura 28: Esquema de atuação de cargas concentradas Fonte: Oliveira, 2007
Segundo Oliveira (2007), esse tipo de carregamento gera momentos máximos positivos na placa de concreto. Quando os montantes são posicionados de maneira consecutiva há uma sobreposição de esforços que podem levar a efeitos de carregamentos 100% maiores. Uma boa solução para carregamentos concentrados elevados é a utilização de armaduras na parte inferior ou a adoção de uma espessura maior da placa. 2.10.5 Cargas móveis As cargas móveis são oriundas do tráfego de empilhadeiras e transpaleteiras sendo importante a consideração não somente das cargas, mas também do número de solicitação e da posição na placa. Devido as suas pequenas dimensões são consideradas cargas concentradas, mas não tão críticas quantos as cargas concentradas dos porta pallets .
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Segundo Oliveira (2007): A pressão imposta pelas carregadeiras é função da área de contato entre o pneu e o pavimento. Essa área de contato, por sua vez, é função da pressão de enchimento dos pneus e da carga que está sendo transportada. Quanto maior for a carga e menor for a pressão de enchimento dos pneus maior será a área de contato. Quanto às empilhadeiras com rodas rígidas a pressão será tanto maior quanto maior for a carga, visto que a área de contato é a mesma. As rodas rígidas são grandes inimigas das juntas do piso que necessitam de tratamento especial. Outro fator que agrega esforço ao pavimento é, em geral, a pequena distância entre as rodas do eixo mais carregado, podendo haver sobreposição das cargas individuais dos pontos de apoio. Neste item, serão considerados veículos dotados de pneus, isto é, com pressão de enchimento conhecida ou que possuam roda rígida. No caso destes, pode-se considerar pressão de enchimento fictícia elevada, como de 1,75 MPa ou medição real da área de contato.
O dimensionamento do piso industrial, independente do método, requer o conhecimento dos seguintes parâmetros: - Carga do eixo mais carregado, formada pela carga útil somada ao peso próprio do veículo, em newtons (N); nos casos gerais, considera-se na situação mais crítica, que somente o eixo dianteiro receberá todos os esforços. - Freqüência das cargas - Tipo de rodagem, simples ou dupla; - Distância entre rodas, s e sd, em m - Carga no eixo mais carregado. A figura exemplifica empilhadeiras com rodas rígidas e pneumáticas.
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Figura 29: Empilhadeiras de rodas rígidas e pneumáticas Fonte: www.emptron.com.br
A empilhadeira é um veículo dotado de dois eixos, podendo ter ou não rodagem dupla, sendo que o eixo traseiro é considerado, para efeitos de dimensionamento, apenas como direcional, já que no momento de solicitação máxima de carga ela praticamente toda vai concentrar-se no eixo dianteiro. 2.10.6 Transpaleteiras As transportadoras de pallets estão presentes em quase todas as fábricas e são menos nocivas que as empilhadeiras. As rodas rígidas e pequenas podem gerar pressões de até 9 Mpa sendo exigido também o reforço das juntas. 2.11 JUNTAS As juntas usualmente presentes na maioria dos pisos podem ser do tipo: construção, serradas ou de retração, e de expansão. Devem seguir as indicações de
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projeto e serem sempre contínuas, sendo interrompidas apenas pelas juntas de encontro de duas juntas o ângulo formado entre elas não deve ser inferior à 90º. Segundo Chodounsky (2007) as juntas são os elementos mais sensíveis nos pisos de concreto, deve-se especial atenção à execução. Estima-se que mais de dois terços das patologias dos pisos de concreto estejam relacionadas com falhas nas juntas. 2.11.1 Juntas de construção (JC) Segundo Chodounsky (2007), as juntas de construção (JC) têm a função de limitar as bordas dos panos que devem ser concretados em períodos diferentes. Esse tipo de junta se mostra deficiente à medida que sofre maior exsudação e segregação devido às vibrações excessivas ocorridas no processo de desforma. Devido a isso elas devem ser posicionadas em locais onde o tráfego de empilhadeiras é reduzido. As juntas de construção devem ser cortadas em uma profundidade de até 2,5 cm. Caso não consigamos escondê-las do tráfego de empilhadeiras deve ser executado um tratamento especial, denominado “lábios poliméricos” que será descrito no item Execução, desse trabalho. 2.11.2 Juntas serradas (JS) Segundo Chodounsky (2007), as juntas serradas tem a função de disciplinar em uma determinada seção, as fissuras ocasionadas pela retração do concreto. Devem ser cortadas num período de 4 à 12 horas após a concretagem, com uma profundidade de até 1/3 da espessura do piso e com abertura na ordem de 3 a 4mm, induzindo efetivamente as fissuras em seu leito. O Instituto Brasileiro de Telas Soldadas (IBTS) afirma que em pavimentos com armadura de retração a distância entre as juntas serradas pode chegar à 30m. 2.11.3 Juntas de expansão (JE) Segundo Chodounsky (2007), as juntas de expansão são construídas com o objetivo de separar o piso dos demais elementos estruturais, como vigas
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baldrames e blocos de concreto, permitindo uma livre movimentação do piso quando da existência dos fenômenos de retração e variação térmica. A espessura da junta é de 5 a 20mm, sendo preenchida por um material compressível como isopor ou borracha. 2.11.4 Tratamento de juntas Devido ao alto tráfego de empilhadeiras, comum em pisos industriais, pode haver o esborcinamento das juntas, tornando o tráfego defeituoso e exigindo altos gastos com manutenção. Para evitar a danificação das juntas estão sendo executados os chamados lábios poliméricos, que são reforços de borda à base de resina epoxídicas e polímeros minerais de alta resistência. Esses polímeros tornam-se parte integrante das placas de concreto tornando-as uma peça monolítica de maior resistência. Os lábios poliméricos executados para os vários tipos de junta possuem um perfil típico como o ilustrado pela figura 30.
50
Figura 30: Perfis de juntas: 1(Serradas), 2 (Construção), 3 (Encontro) Fonte: Arquivo do autor
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3 METODOLOGIA DA PESQUISA Neste capítulo estão especificados a metodologia e os procedimentos adotados com objetivo de fazer breve relato da pesquisa realizada, que estão divididos da seguinte forma: etapas, métodos, tipos e finalidade da pesquisa, qual tipo de pesquisa utilizada, caracterização da empresa onde o projeto foi executado e levantamento dos dados pertinentes aos itens já citados. No presente trabalho foram utilizados referenciais teóricos de dimensionamento de estruturas e análise de pavimentos de concreto industrial. Também foram consultadas às normas brasileiras de projeto e dimensionamento de estruturas de pavimentos de concreto industrial e procedimentos de execução, fundamentando a parte teórica do assunto proposto. As espessuras das placas de concreto e da armadura do foram obtidas através das equações de Meyerhof. 3.1 CLASSIFICAÇÃO DA PESQUISA
Esta pesquisa foi fundamentada num estudo exploratório descritivo, com método de um estudo de caso, onde se pôde buscar uma explicação prática a partir da análise do problema, facilitando a compreensão do fator predominante do problema levantado. Foi realizada também pesquisa bibliográfica com livros do acervo particular do autor, bem como livros e periódicos de autores relacionados com o tema proposto. A preocupação com os termos analisados e entender o conceito de tudo que envolve os processos dos pisos industriais de concreto armado, fizeram parte do levantamento de dados para melhor análise desta pesquisa. 3.1.1 CARACTERIZAÇÃO DA EMPRESA A empresa objeto deste trabalho faz parte da rede supermercadista em SC e conta atualmente com 10 unidades espalhadas pelo território catarinense, com um número total de 2.310 funcionários. Sua primeira loja foi fundada em 01/11/1979,
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desde esta data é considerada e foi consolidada como uma empresa familiar, e até os dias atuais, continua sendo dirigida pela família. Segundo dados obtidos através dos colaboradores, é uma empresa que possui um dos principais faturamentos do setor supermercadista em Santa Catarina. Em toda sua trajetória encontraram parceiros, fornecedores, funcionários e comunidades que compartilharam e compartilham da realização do sucesso da empresa neste setor. Dentro desta rede supermercadista, foi utilizado como modelo um pavilhão de Centro de distribuição, nas dimensões de 30x100m, com cargas distribuídas, cargas pontuais, com corredores e paletização e com movimentação de palleteiras e empilhadeiras. Foi dimensionado um pavimento de concreto industrial protendido, considerando o projeto e a execução. 3.2 PLANTA BAIXA E LAYOUT PARA CONFECÇÃO DO PISO Este trabalho analisa os itens mais importantes para o dimensionamento de um piso industrial, através do emprego de um estudo de caso avaliando os processos que devem ser empregados para o projeto. A primeira informação necessária ao projeto é a planta baixa do local onde será executado o piso. Nela devem estar contidos o layout da armazenagem e do tráfego das empilhadeiras, conforme figura 31.
53
Figura 18: Layout das cargas para dimensionamento de piso Fonte: Arquivo do autor
54
4 MÉTODOS DE DIMENSIONAMENTO 4.1 Dimensionamento de piso industrial de concreto protendido
Este tipo de piso foi dimensionado por empresa especializada que nos forneceu apenas plantas executivas (conforme anexos I1, I2 e I3) e planilhas para possibilitar a análise comparativa com os demais métodos, segundo Figura 32, abaixo: PLANILA DE CUSTOS TOTAIS DE PISO PROTENDIDO A planilha abaixo contempla os itens de mão de obra, equipamentos e materiais, com seus devidos valores unitários e totais: DESCRIÇÃO
ITEM
2 PISO EM CONCRETO 2.1 MÃO DEOBRA EEQUIP.:
Espessura:
14
cm
nid Qtidade Proprietário m2 16.126,00 v. unit. v. item
2.1.1 Execução do piso em concreto protendido. 2.1.2 Aplicação do endurecedor superficial à base de fluorsilicato. 2.1.3 2.1.4 2.1.5 2.1.6
m2 16.126,00 m2 16.126,00 JC: 6,0 mmx 10,0 mm. m 713,00 Tratamento das juntas c/ selante base poliuretano: JS: 6,0 mmx 10,0 mm. m 712,00 Instalação das mantas de polietileno expandido (MPE): JE: 10,0 mmx 180,0 mm. m 1.350,00 Execução de reforço de bordas (lábios poliméricos) LP: 50,0 mm x 10,0 mm. m 80,00 Instalação de cantoneiras metálicas galvanizadas c/ grapas c/ 2" x 2" x 1/4". m 146,00
Terceiro v. unit. v. item
R$ 11,20 R$ 3,80 R$ 10,00 R$ 10,00 R$ 8,50 R$ 60,00 R$ 60,00
Valor do Item
R$ 180.611,20 R$ 180.611,20 R$ 61.278,80 R$ 61.278,80 R$ 7.130,00 R$ 7.130,00 R$ 7.120,00 R$ 7.120,00 R$ 11.475,00 R$ 11.475,00 R$ 4.800,00 R$ 4.800,00 R$ 8.760,00 R$ 8.760,00
2.2 MATERIAIS DIVERSOS: 2.2.1 Lona de polietileno p/ sub-base c/ 0,20 mm. 2.2.2 Lona de polietileno p/ cura c/ 0,09 mm. 2.2.3 Concreto usinado (inc. 3% de perdas). 4,5MPa - protendido 2.2.4 Concreto usinado (inc. 3% de perdas). 35MPa - armado 2.2.5 Cordoalha engraxada CP190 RB7 ø 12,7 mm. 2.2.6 Fibra de Vidro Alcalis - resistente 2.2.7 Tela Soldada Q196 (P/ reforço). 2.2.8 Tela Soldada Q503 (P/ reforço). 2.2.9 Aço CA50 ø 8,0 mm(P/ reforço). 2.2.10 Aço CA50 ø 10,0 mm(P/ reforço). 2.2.11 Barras de transf erência quadradas 20,0 mmx 20,0 mmx 400,0 mm. 2.2.12 Barras de transferência circular 20,0 mmx 500,0 mm. 2.2.13 Espaçador soldado (treliça) c/ h = 6,0 cm. 2.2.14 Espaçador plástico CTL 20. 2.2.15 Arame recozido nº 16. 2.2.16 Graxa comum.
m2 m2 m3 m3 Kg Kg pn pn Kg Kg un. un. m un. Kg Kg
33.865,00 R$ 0,54 17.740,00 R$ 0,23 2.236,00 R$ 245,00 112,00 R$ 245,00 41.116,00 R$ 4,20 1.370,00 R$ 24,00 116,00 R$ 158,45 29,00 R$ 406,23 5.000,00 R$ 3,57 6.110,00 R$ 3,22 1.040,00 R$ 6,30 315,00 R$ 3,50 1.010,00 R$ 2,46 19.600,00 150,00 R$ 6,50 75,00 R$ 9,00
R$ 18.287,10 R$ 4.080,20 R$ 547.820,00 R$ 27.440,00 R$ 172.687,20 R$ 32.880,00 R$ 18.380,20 R$ 11.780,67 R$ 17.850,00 R$ 19.674,20 R$ 6.552,00 R$ 1.102,50 R$ 2.484,60 R$ 0,12 R$ 975,00 R$ 675,00
R$ 2.352,00
R$ 18.287,10 R$ 4.080,20 R$ 547.820,00 R$ 27.440,00 R$ 172.687,20 R$ 32.880,00 R$ 18.380,20 R$ 11.780,67 R$ 17.850,00 R$ 19.674,20 R$ 6.552,00 R$ 1.102,50 R$ 2.484,60 R$ 2.352,00 R$ 975,00 R$ 675,00
2.3 OUTROS INSUMOS: 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5
Controle técnológico do concreto. Elaboração do projeto e especificações (Trima Engenharia). Consultoria na elaboração do traço do concreto (Trima Engenharia). Acompanhamento técnico das 2 primeiras concretagens (Trima Engenharia). Serviço de protensão (incluindo ancoragens ativas, passivas e acessórios).
m3 2.348,00 R$ 9,36 R$ 21.977,28 un. 1,00 R$ 10.700,00 R$ 10.700,00 un. 1,00 R$ 1.500,00 R$ 1.500,00 un. 2,00 R$ 900,00 R$ 1.800,00 Kg 41.116,00 R$ 1,30 R$ 53.450,80
R$ 21.977,28 R$ 10.700,00 R$ 1.500,00 R$ 1.800,00 R$ 53.450,80
MÃO DE OBRA E EQUIPAMENTOS
R$ 283.527,00
DESCONTO MÃO DE OBRA EEQUIPAMENTOS R$ 2386,46
R$ 281.170,54
MATERIAIS EOUTROSINSUMOS
R$ 972.096,75
CUSTOTOTAL DOPISOPROTENDIDO TOTAL UNITÁRIO (m2):
Figura 32: Planilha orçamentária de custos totais de piso protendido Fonte: ENGEL
R$ 1.253.267,29 R$ 77,72
55
4.2 Dimensionamento de piso estruturalmente armado Para o dimensionamento do layout e das cargas propostas foram adotadas as seguintes características, necessárias ao dimensionamento:
• A área tem a função de armazenagem de pallets, cujas maiores pilhas chegam a 8 metros de altura. Portanto são cargas distribuídas e o próprio projeto já especifica que os produtos estocados solicitam o piso em 6tf/m². • Há o tráfego de empilhadeiras de rodas pneumáticas, com rodagem simples e carga no eixo mais carregado de 6000 K/f. A pressão de enchimento igual a 1,75Mpa, e a distância entre as rodas é de 1m. • A área total do piso é de 15.000 m² sendo considerada uma espessura inicial de 15 cm para a placa de concreto. • Foi adotado um valor de CBR na ordem de 10%. Com esse valor, consultando a tabela 1, vamos adotar uma camada de 20 cm de brita graduara como sub-base para que tenhamos um coeficiente de recalque k = 60 Mpa/m, valor esse satisfatório. • A área não está submetida ao ataque de produtos químicos. • Piso em concreto com Fck de 35Mpa e resistência à tração na flexão de Fctm, k = 4,5 Mpa. Isso resulta em um módulo de elasticidade de 33,5 GPa. • O coeficiente de Poisson do concreto é de 0,2. • Consideraremos inicialmente como sub-base uma camada de brita graduada de 20cm. • Resistência à tração na flexão do concreto igual a 4,5 MPa. • Fator de segurança de carga igual a 2, considerando tráfego ilimitado. • O coeficiente de atrito entre a placa de concreto e o subleito (brita graduada) é igual a 2. A correspondência entre os diversos valores acima citados são encontradas na Especificação Técnica ET-97 (1998), da Associação Brasileira de Cimento Portland. Equações de Meyerhof O presente trabalho fará o dimensionamento do layout proposto segundo as recomendações de Penna Firme (2006). O referido autor aconselha que sejam
56
usadas para o cálculo das espessuras da placa e da armadura de distribuição as equações de Meyerhof visto que, o método da PCA-1984 não considera as armaduras de retração com função estrutural, resultando em espessuras maiores que as necessárias e que o método dos Elementos Finitos tem utilização justificada para caso de pisos mais complexos. As expressões de Meyerhof levam em consideração as cargas atuantes em um determinado ponto analisado. As cargas são admitidas atuando no interior da placa de concreto, obrigando a presença de mecanismos de transmissão das juntas de construção e serradas. O dimensionamento é feito em relação às cargas móveis, distribuídas e concentradas. 4.2.1 Dimensionamento frente às cargas móveis O dimensionamento da espessura da placa de concreto para cargas móveis, que são impostas pelas empilhadeiras é feito segundo os seguintes passos: 1º Passo: Determinação do raio de rigidez (l ) que define o diâmetro do círculo de influência que representa o quanto um determinado ponto sofre influência dos diversos carregamentos. O raio de rigidez (l ) é calculado pela expressão:
Onde: l é o raio de rigidez (m); E é o módulo de elasticidade do concreto (Pa); h é a espessura inicial da placa de concreto (m); µ é o coeficiente de Poisson do concreto; k é o coeficiente de recalque do subleito (Pa/m). Logo o raio de rigidez da placa de concreto, para o nosso exemplo, seria de:
57
2º Passo: Determinação da área de contato dos pneus com pavimento (A).
Onde: A é a área de
contato dos pneus (m²); P r é a carga que atua em um pneu, sendo igual à carga atuante no eixo da empilhadeira dividido pelo numero de pneus do mesmo (N); q é a pressão de enchimento dos pneus (Pa). Logo, a área de contato dos pneus da empilhadeira com o piso seria de:
3º Passo: Cálculo do raio da área de contato ( a ).
Onde: a é o raio da área de contato (m). Logo, o raio da área de contato será de:
4º Passo: Momento fletor atuante na placa M .
Onde:
58
M é o momento fletor atuante na placa (Kgf.m)
Logo:
5º Passo: Determinação da espessura final da placa h .
Onde: h é a espessura final da placa (m);
é a tensão admissível para tração na flexão da placa de concreto (Kgf/m²) Logo:
Assim vê-se que a espessura arbitrada inicialmente de 15cm é suficiente para resistir aos esforços oriundos das cargas móveis, portanto seguimos com ela. 6º Passo: Cálculo da armadura As Como as placas de concreto são retangulares com comprimento longitudinal de 5m e transversal de 6m as armaduras devem ser calculadas para as duas seções pela equação abaixo, típica para placas de concreto com peso específico de 25000N/m³ e telas soldadas com aço CA60.
59
Onde:
Então, para L= 5 m:
Para L=6m:
Portanto, consultando a tabela de telas soldadas fabricadas pela empresa Belgo, no anexo A, recomenda-se para essa placa de concreto a tela soldada tipo M092, cuja armadura na seção longitudinal é de As =138 cm²/m, e na seção transversal é de As = 0,69 ² /m. 4.2.2 Dimensionamento frente às cargas distribuídas As expressões de Meyerhof determinam a capacidade do piso em função da superposição dos momentos negativos que ocorrem principalmente na área dos corredores. Os momentos máximos se localizarão no estreitamento de sendo l o raio de rigidez da placa de concreto. Nessas condições teremos a determinação da espessura do pavimento segundo a expressão:
60
Onde:
Logo,
→ Momento
Fletor
Portanto a espessura arbitrada inicialmente de 15 cm é suficiente para resistir aos esforços oriundos das cargas distribuídas. 4.2.2.1 Dimensionamento frente às cargas montantes As cargas montantes são certamente, as decisivas para o dimensionamento da espessura da placa de concreto. As equações de Mayerhof determinam o momento atuante na placa em função de uma carga equivalente, que é o somatório de todas as cargas atuantes, considerando a solicitação imposta por
61
cada uma em um determinado ponto. Para efeito de cálculo, vamos considerar que a carga equivalente que está atuando sobre um montante, para o exemplo proposto por esse trabalho seja de PE= 4000kg, e que as dimensões das placas de apoio sejam de 15 x 15 cm. Segundo Penna Firme (2006) as placas de apoio do montante devem ter dimensões suficientemente grandes de modo que a tensão de contato não supere em 4,2 vezes o módulo de ruptura do concreto:
Onde:
Logo:
Portanto, as dimensões da placa de apoio do montante estão adequadas. Para o cálculo do momento atuante e da espessura da placa de concreto, considerando o critério das cargas atuantes em um determinado ponto, as mesmas equações utilizadas para as cargas móveis pontuais podem ser empregadas, em função do mesmo raio de rigidez calculado anteriormente. Assim sendo, o raio da área de contato será:
O momento fletor atuante será:
62
A espessura do pavimento será:
Com isso, comprovasse que a espessura de 15 cm até então adotada é suficiente, devendo ser adotada um valor mínimo de 14 cm. As armaduras devem dimensionadas para as duas direções da placa. Então, para L=5 m:
Para L = 6 m:
Portanto, para essa situação a tela soldada tipo M138, cuja armadura na seção longitudinal é de As =138 cm²/m, e na seção transversal é de As = 0,69cm²/m, não é suficiente para atender as solicitações. Consultando a tabela de telas soldadas fabricadas pela empresa Belgo, no anexo A, adotaremos a tela soldada tipo Q159, cuja armadura na seção longitudinal e na seção transversal é de As = 159cm²/m.
4.2.2.2 Dimensionamento considerando o somatório de momentos 1. MK = 1572,54 + 357,10+280,20 2. �� � ������� �����
3.
4.
� � � �����
5.
6.
2
As = 5,84 cm /m
63
Consultando a tabela do Anexo A – 1 tela Q636 na parte inferior. Com o comprimento da placa de 5m, temos que, para a espessura de 15 cm e armadura As = armadura de retração (superior) será apenas em função da placa.
Adotar tela Q92. 4.2.3 Dados executivos e planilha orçamentária de piso industrial de concreto estruturalmente armado Após o dimensionamento, foram elaboradas planilhas contendo dados de projeto, Tabela 4 e consumos e custos da obra, conforme Figura 33, demonstrado abaixo. DADOS DE PROJETO CARGAS MOVEIS (EMPILHADEIRA) = 6.0 tf (PESO TOTAL = PESO PROPRIO + CAPACIDADE DE CARGA) CARGA DISTRIBUIDA = 6.0 tf/m2 CARGA DE MONTANTE = 4.0 tf/APOIO SUBLEITO = CBR = 10% ; EXPANSÃO = 1% fctmk = 4,5 Mpa
Tabela 4: Dados de projeto Fonte: Do autor
64 PLANILHA DE CUSTOS UNITARIOS E TOTAIS DO PISO ARMADO COM TELAS DESCRIÇÃO
ITEM
2 PISO EMCONCRETO 2.1 MÃO DEOBRA E EQUIP.:
Espessura:
15
cm
2.1.1 Execução do piso em concreto c/ telas soldadas. 2.1.2 Aplicação do endurecedor superficial à base de fluorsilicato.
Unid Qtidade Proprietário m2 15.000,00 v. unit. v. item
m2
15.000,00
Terceiro v. unit. v. item
R$ 8,00
Valor do Item
R$ 120.000,00 R$ 120.000,00
m2
15.000,00
R$ 3,80
R$ 57.000,00 R$ 57.000,00
JC: 6,0 mmx 10,0 mm.
m
1.500,00
R$ 9,65
R$ 14.475,00 R$ 14.475,00
JS: 6,0 mmx 10,0 mm.
m
2.850,00
R$ 9,65
R$ 27.502,50 R$ 27.502,50
2.1.4 Instalação das mantas de polietileno expandido (MPE):JE: 10,0 mmx 160,0 mm. m 2.1.5 Execução de reforço de bordas (lábios poliméricos): LP: 50,0 mm x 20,0 mm. m 2.1.6 Instalação de cantoneiras metálicas galvanizadas c/ grapas c/ 2" x 2" x 1 m
1.260,00
R$ 8,50
R$ 10.710,00 R$ 10.710,00
R$ 60,00
R$ 40.800,00 R$ 40.800,00
R$ 60,00
R$ 0,00
2.1.3 Tratamento das juntas c/ selante base poliuretano:
680,00
R$ 0,00
2.2 MATERIAIS DIVERSOS: 2.2.1 Lona de polietileno p/ sub-base c/ 0,20 mm. 2.2.2 Lona de polietileno p/ cura c/ 0,15 mm. 2.2.3 Concreto usinado (inc. 3% de perdas). 2.2.4 Tela Soldada Q636 (Superiores). 2.2.5 Tela Soldada Q92 (Inferiores ). 2.2.6 Tela Soldada Q283 (P/ reforço). 2.2.7 Espaçador soldado (treliça) p/ apoio das telas superiores c/ h = 7,0 cm. 2.2.8 Espaçador de argamassa p/ apoio das telas inferiores c/ h = 2,5 cm. 2.2.9 Barras de transferência c/ diâmetro de 20,0 mm. 2.2.10 Espaçador soldado (treliça) p/ apoio das barras transf. c/ h = 7,0 cm. 2.2.11 Arame recozido nº 16 p/ amarração das barras de transf erência. 2.2.12 Graxa comump/ isolamento das barras de transferência.
m2
16.500,00 R$ 0,75
m2
16.500,00 R$ 0,55
R$ 12.375,00 R$ 9.075,00
m3
2.163,00 R$ 265,00
R$ 573.195,00
pn
1.174,00 R$ 196,48
R$ 230.667,52
pn
1.174,00 R$ 159,28
pn
32,00 R$ 283,23
R$ 186.994,72 R$ 9.063,36
m
18.750,00 R$ 3,12
R$ 58.500,00
m
37.500,00 R$ 0,30
R$ 11.250,00
un.
5.917,00 R$ 3,92
R$ 23.194,64
m
1.752,00 R$ 3,12
R$ 5.466,24
Kg
150,00 R$ 6,50
R$ 975,00
Kg
75,00 R$ 9,00
R$ 675,00
R$ 12.375,00 R$ 9.075,00 R$ 573.195,00 R$ 230.667,52 R$ 186.994,72 R$ 9.063,36 R$ 58.500,00 R$ 11.250,00 R$ 23.194,64 R$ 5.466,24 R$ 975,00 R$ 675,00
2.3 OUTROS INSUMOS: 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4
Controle tecnológico do concreto.
m3
Projeto
un.
2.163,00 R$ 11,00
1,00 R$ 12.000,00 R$ 12.000,00
R$ 23.793,00
Traço do concreto Acompanhamento técnico 2 primeiras concretagens
un. un.
1,00 R$ 1.500,00 R$ 1.500,00 1,00 R$ 1.800,00 R$ 1.800,00
MÃO DE OBRA E EQUIPAMENTOS
R$ 23.793,00 R$ 12.000,00 R$ 1.500,00 R$ 1.800,00
R$ 270.487,50
MATERIAIS EOUTROSINSUMOS
R$ 1.160.524,48
CUSTOTOTAL DOPISODECONCRETOARMADO
R$ 1.431.011,98
TOTAL UNITÁRIO (m2):
R$ 95,40
Figura 33: Planilha orçamentária de custos unitários e totais de piso armado com telas Fonte: Do autor
4.3 Dimensionamento de piso de concreto com fibras
-
Dimensionar um piso industrial com os seguintes dados: Carga uniformemente distribuída: g = 60 kN / m2; Empilhadeira de rodagem simples com carga de 100 kN no eixo mais carregado, conforme abaixo:
65
-
Concreto: C 35 (fcka / a) Solo: CBR = 10% Sub-base: 20 cm em brita graduada Módulo de reação do conjunto sub-base / sub-leito: k = 0,06 N/mm3 Pressão de enchimento dos pneus: p = 1,75 N/mm2
-
Considerações iniciais Espessura inicial adotada: 150 mm Tamanho das placas: 6,00 m X 5,00 m
-
Coeficiente de Poisson: νν = 0,20
-
Coeficiente de impacto: ϕ = 1,4
-
Coeficiente de ponderação de cargas: γ q = 1,2 (este valor é utilizado para
-
os casos de pisos onde são levados em consideração os efeitos de temperatura e de retração). A) Momento Fletor devido à carga uniformemente distribuída λ = 4
12 ⋅ 0,06 -3 = 1,37 x 10 1/mm 3 4 ⋅ 30500 ⋅150 2
M = − 0,168 ⋅
60000 x10−6 (1,37 x 10−3 ) 2
= 5371 Nmm/mm
B) Momento Fletor devido à carga da empilhadeira 1) Raio da área de contato e raio de rigidez relativa a=
1,4 ⋅ 50000 ϕ ⋅ P = = 112,84 mm π ⋅ p π ⋅ 1,75
66
2) Raio de rigidez relativo l
=4
E c ⋅ h3
12 ⋅ (1 −ν 2 )⋅ k
=4
30500 ⋅1503 12 ⋅ (1 − 0,202 )⋅ 0,06
= 621,22 mm
C) Momento da carga da roda 1 no interior da placa M 0,1 =
50000
2 ⋅112,84 6 ⋅ 1 + 621 , 22
= 6113,00 Nmm / mm
Acréscimo de momento em 1 devido a carga 2: s – distância da carga da roda 2 até a carga da roda 1 s / l = 1000 / 621,22 = 1,61
M / P = 0,12
M0,2 = 0,12 . 6113 = 747,00 Nmm/mm M0 = M0,1 + M0,2 = 6113 + 747 = 6860 Nmm/mm
D) Momento da carga da roda 1 na borda da placa M 0,1 =
0,6 ⋅ 50000
3 ⋅112,84 3,5 ⋅ 1 + 621,22
= 5548 Nmm / mm
Acréscimo de momento em 1 devido a carga 2: s – distância da carga da roda 2 até a carga da roda 1 s / l = 1000 / 621,22 = 1,61
M / P = 0,12
M0,2 = 0,12 . 5548 = 665,76 Nmm/mm M0 = M0,1 + M0,2 = 5548 + 665,76 = 6213,76 Nmm/mm
E) Momento devido ao montante Extraído do cálculo de pavimento estruturalmente armado M = 526,05 Lgf.m/m M = 5260,05 N.mm/mm
F) Efeito da Retração Tensão e Momento Equivalente no centro da placa
67
σR ,centro
=
ψ ψ ⋅ E c ⋅ εR
1+ φ ψ Fator de restrição ψ = 1: µ = 0,7: Coeficiente de atrito entre a placa e a sub-base L = 12000mm:Espaçamento entre juntas H = 120 mm: Espessura da placa φ = 5: Fator de relaxação (concreto novo) εR = 0,4 %o: Deformação por retração do concreto Ec = 30500 Mpa : Módulo de deformação longitudinal do concreto
σR,centro =
1 ⋅ 30500 ⋅ 0,0004 = 2,03 MPa 1+ 5
Momento Equivalente:
M R , centro =
2,03 ⋅1⋅150
2
6
= 7612,5 Nmm / mm
Tensões e Momento Equivalente na borda da placa
σR,borda =
2,03 = 1,02 MPa 2
Momento Equivalente:
M R, bordea =
7612,5 2
= 3806,25 Nmm / mm
G) Efeito da Variação de Temperatura Tensão e Momento Equivalente no centro e na borda da placa Tensão: 30500 ⋅ 10 −5 ⋅ 5 = 0,51 MPa σT , centro = σT , borda = 1+ 2 ∆ = 5 C Ec = 30500 Mpa
:Áreas internas :Módulo de deformação longitudinal do concreto
α = 10-5 φ = 2
:Fator de relaxação (concreto velho)
o
Momento Equivalente: H) Dimensionamento Md = φ .γ q . M0 + MR + MT
M T , centro = M T , borda =
0,51⋅1⋅150 6
2
= 1912,5 Nmm / mm
68
Onde: ϕ = == 1,4 γ γq = 1,2
: Coeficiente dinâmico
: Coeficiente de ponderação de cargas (considerado como 1,2 pelo fato de se levar em consideração os efeitos da retração e variação de temperatura)
Situação mais desfavorável Carga Uniformemente Distribuída M = 5371 Nmm/mm Carga da Empilhadeira (interior da placa) M0 = 6214 Nmm/mm Carga do Montante (Rack) M0 = 5260,05 Nmm/mm Momento de Cálculo Md = 1,4 . 1,2 . 11474,05 + 7612,5 + 1912,5 Md = 19964,52 Nmm/mm Valor do coeficiente de ductilidade Re3 2 R e 3 fct ,f ⋅ b ⋅ h Md = 1 + ⋅ 6 100
A resistência à tração na flexão do concreto simples (sem fibras) pode ser calculada utilizando-se a seguinte expressão:
( )
f ct , f = 0,429 ⋅ 3 f 35
2
f ct , f = 0, 429 ⋅ 3 ( f ck ) = 0,429 ⋅ 3 (35) = 4,59 N / mm 2 2
2
Re3 4,59 ⋅1 ⋅150 2 28801,04 = 1 + ⋅ 100 6 28801,04 17212,5
Re3 ⇒ Re3 = 67,32% 100
= 1+
69
Dosagem de fibras Utilizando a fibra de aço WIRAND – FF1 Utilizando a fibra de aço WIRAND – FF4
30 kg/m3 (Re3 = 64%) 25 kg/m3 (Re3 = 74%)
Adotada a fibra de aço WIRAND – FF4, conforme a tabela da MACCAFERRI ANEXO H. 4.3.1 Dados executivos e planilha orçamentária de piso industrial de concreto com fibras Após o dimensionamento, foram elaboradas planilhas contendo dados de projeto, Tabela 4, e consumos e custos da obra, Figura 34. DADOS DE PROJETO CARGAS MOVEIS (EMPILHADEIRA) = 6.0 tf (PESO TOTAL = PESO PROPRIO + CAPACIDADE DE CARGA) CARGA DISTRIBUIDA = 6.0 tf/m2 CARGA DE MONTANTE = 4.0 tf/APOIO SUBLEITO = CBR = 10% ; EXPANSÃO = 1% fctmk = 4,5 Mpa
Tabela 4: Dados de projeto Fonte: Do autor
70 PLANILHA DE CUSTOS UNIT RIOS E TOTAIS DE PISOS COM FIBRAS DESCRIÇÃO
ITEM
2 PISO EMCONCRETO 2.1 MÃO DEOBRA EEQUIP.:
Espessura:
14
cm
2.1.1 Execução do piso em concreto c/ fibras de aço. 2.1.2 Aspersão de agregados minerais de alta resistência.
Unid.Qtidade Proprietário m2 15.000,00 v. unit. v. item
m2 15.000,00
Terceiro v. unit. v. item
R$ 7,00
Valor do Item
R$ 105.000,00 R$ 105.000,00
m2 15.000,00
R$ 1,30
R$ 19.500,00 R$ 19.500,00
JC: 6,0 mmx 10,0 mm.
m
1.800,00
R$ 9,65
R$ 17.370,00 R$ 17.370,00
JS: 6,0 mmx 10,0 mm.
m
1.750,00
R$ 9,65
R$ 16.887,50 R$ 16.887,50
m 2.1.4 Instalação das mantas de polietileno expandido (MPE): JE: 10,0 mmx 200,0 mm. m 2.1.5 Execução de reforço de bordas (lábios poliméricos): LP: 50,0 mm x 10,0 mm. 2.1.6 Instalação de cantoneiras metálicas galvanizadas c/ grapas c/ 2" x 2" x 1/4". m
1.260,00
R$ 8,50
R$ 10.710,00 R$ 10.710,00
1.340,00
R$ 60,00
R$ 80.400,00 R$ 80.400,00
R$ 60,00
R$ 0,00
2.1.3 Tratamento das juntas c/ selante base poliuretano:
R$ 0,00
2.2 MATERIAIS DIVERSOS: 2.2.1 Lona de polietileno p/ sub-base c/ 0,20 mm. 2.2.2 Lona de polietileno p/ cura c/ 0,15 mm. 2.2.3 Concreto usinado (inc. 3% de perdas). 2.2.4 Fibras de Aço WIRANDFF4 2.2.5 Tela Soldada Q283 (P/ reforço). 2.2.6 Espaçador plástico CTL 20. 2.2.7 Barras de transferência c/ diâmetro de 20,0 mm. 2.2.8 Espaçador soldado (treliça) p/ apoio das barras transf. c/ h = 7,0 cm. 2.2.9 Arame recozido nº 16 p/ amarração das barras de transf erência. 2.2.10 Graxa comump/ isolamento das barras de transferência. 2.2.11 Agregados minerais dealta resistência ANCHORDURPL - FOSROC(c/ frete).
m2 16.500,00 R$ 0,75
R$ 12.375,00
m2 16.500,00 R$ 0,55
R$ 9.075,00
m3
R$ 529.935,00
2.163,00 R$ 245,00
Kg 54.075,00 R$ 6,36
R$ 343.917,00
pn
R$ 9.063,36
un.
32,00 R$ 283,23 650,00 R$ 0,10
un. 11.834,00 R$ 3,92
R$ 65,00 R$ 46.389,28
m
3.504,00 R$ 3,12
Kg
150,00 R$ 6,50
R$ 975,00
R$ 10.932,48
Kg
75,00 R$ 9,00
R$ 675,00
Kg 60.000,00 R$ 0,88
R$ 52.800,00
Controle tecnológico do concreto.
m3
R$ 23.793,00
Projeto do piso
un.
1,00 R$ 12.000,00 R$ 12.000,00
Elaboração do traço de concreto Acompanhamento das 2 primeiras concretagens
un. un.
1,00 R$ 1.500,00 R$ 1.500,00 1,00 R$ 1.800,00 R$ 1.800,00
R$ 12.375,00 R$ 9.075,00 R$ 529.935,00 R$ 343.917,00 R$ 9.063,36 R$ 65,00 R$ 46.389,28 R$ 10.932,48 R$ 975,00 R$ 675,00 R$ 52.800,00
2.3 OUTROS INSUMOS: 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4
2.163,00 R$ 11,00
MÃO DE OBRA E EQUIPAMENTOS
R$ 23.793,00 R$ 12.000,00 R$ 1.500,00 R$ 1.800,00
R$ 249.867,50
MATERIAIS EOUTROS INSUMOS
R$ 1.055.295,12
CUSTOTOTAL DOPISOCOM FIBRAS
R$ 1.305.162,62
TOTAL UNITÁRIO (m2):
R$ 87,01
Figura 34: Planilha orçamentária de custos unitários e totais de piso com fibras Fonte: Do autor
4.4 Dimensionamento de piso industrial de concreto simples Será apresentado, a seguir, um exemplo de dimensionamento de piso industrial de concreto simples pelos métodos de PACKARD (1976). Dados do problema Condições gerais •
Piso industrial de área igual a 30x100 metros
•
Equipamento: vibro-acabadora;
71
•
Largura de concretagem: 6 metros
•
Junta longitudinal de construção: barras de ligação nas três faixas externas;
•
Juntas transversais com barras de transferência, a cada 5 metros.
Solicitações O piso é solicitado por empilhadeiras de rodagem simples de carga máxima igual a 6tf. O eixo tem 1,00 metro de comprimento e a pressão de enchimento dos pneus pode ser considerada igual a 1,75MPa. Estão previstas áreas de carregamento distribuído com 60 kN/m2. Deverão ser utilizadas prateleiras com apoios de 15 x 15 cm e 4tf por apoio. A distancia entre os montantes é de 1,20 e 2,40 metros. Nas placas internas o tráfego previsto é de 1.000.000 de eixos. Nas placas internas, calcula-se a pesagem de 60.000 eixos. Fundação Serão adotados os seguintes valores: •
CBR = 10 %;
•
20 cm de sub-base granular
Materiais Será utilizado concreto de resistência à tração na flexão, aos 28 dias, de 4,5 MPa. As barras de transferência serão de aço tipo CA-25, pintadas e engraxadas em metade do comprimento mais 2 centímetros. 4.4.1 Dimensionamento pelo método PACKARD 4.4.1.1 Ações móveis A tabela conforme Anexo G fornece o valor dos coeficientes de segurança, em função do número de repetições das solicitações. Para 1.000.000 repetições, o coeficiente de segurança é igual a 2. Para 10.000, o coeficiente de segurança é de 1,74.
72
•
Placas internas
Anexo E → para h = 20 cm, A’ = 240 cm2 Anexo F → para A’ = 240 cm2, h=18,75 Anexo E → para h = 19 cm, A’ = 230 cm2 Anexo F → para A’ = 230 cm2, h=19 •
Placas externas:
73
Anexo E→ para h = 20 cm, A’ = 240 cm2 Anexo F→ para A’ = 305 cm2, h=18,2 Anexo E → para h = 18,5 cm, A’ = 220 cm2 Anexo F → para A’ = 220 cm2, h=18,5 Packard recomenda um aumento de 20 a 25% na espessura, quando houver carregamento na borda. Neste caso, as espessuras das placas externas devem ser de 22 centímetros, adotando um aumento de 25% na espessura calculada. 4.4.1.2 Carregamento de montantes Será adotado coeficiente de segurança igual a 2.
Anexo F → h = 22,5 cm > 18 cm 3.4.1.3 Verificações das tensões •
Para força no interior da placa:
74
•
Para força na borda:
Determinação da tensão de apoio:
Verificação da punção
Determinação da tensão de cisalhamento:
Carregamento distribuído Para o carregamento distribuído será adotado coeficiente de segurança igual a 1,5.
Verificação da punção, segundo Revisão da NB-1 (1999)
75
Nota-se que a verificação de punção pelo método de PACKARD (1976) é mais conservadora que a Revisão da NB-1. 4.4.1.4 Verificação da punção, segundo ACI
4.4.2 Dados executivos e planilha orçamentária de piso industrial de concreto simples Após o dimensionamento, foram elaboradas planilhas contendo dados de projeto, Tabela 4, e consumos e custos da obra, Figura 35. DADOS DE PROJETO CARGAS MOVEIS (EMPILHADEIRA) = 6.0 tf (PESO TOTAL = PESO PROPRIO + CAPACIDADE DE CARGA) CARGA DISTRIBUIDA = 6.0 tf/m2 CARGA DE MONTANTE = 4.0 tf/APOIO SUBLEITO = CBR = 10% ; EXPANSÃO = 1% fctmk = 4,5 Mpa
Tabela 4: Dados de projeto Fonte: Do autor
76 PLANILHA DE CUSTOS UNITÁRIOS E TOTAIS DE PISO DE CONCRETO SIMPLES DESCRIÇÃO
ITEM
2 PISO EM CONCRETO 2.1 MÃO DE OBRA E EQUIP.:
Espessur a:
22
cm
2.1.1 Execução do piso em conc reto c/ telas soldadas. 2.1.2 Aplicação do endurecedor superficial à base de fluorsilicato.
Unid. Qtidade Proprietário m2 15.000,00 v. unit. v. item
m2
15.000,00
Terceiro v. unit. v. item
R$ 12,00
Valor do Item
R$ 180.000,00 R$ 180.000,00
m2
15.000,00
R$ 3,80
R$ 57.000,00 R$ 57.000,00
JC: 6,0 mm x 10,0 mm.
m
4.850,00
R$ 9,65
R$ 46.802,50 R$ 46.802,50
JS: 6,0 mm x 10,0 mm.
m
0,00
R$ 9,65
R$ 0,00
2.1.4 Instalaç ão das mantas de poliet ileno expa ndido (MPE): JE: 10,0 mm x 160,0 mm. m 2.1.5 Execução de reforç o de bordas (lábios poliméricos) : LP: 50,0 mm x 20,0 mm. m 2.1.6 Instalação de cantoneiras metálicas galvanizadas c/ grapas c/ 2" x 2" x 1/ m
1.260,00
R$ 8,50
R$ 10.710,00 R$ 10.710,00
R$ 60,00
R$ 0,00
R$ 60,00
R$ 0,00
2.1.3 Tratamento das juntas c/ selante base poliuretano:
0,00
R$ 0,00 R$ 0,00 R$ 0,00
2.2 MATERIAIS DIVERSOS: 2.2.1 Lona de polietileno p/ sub-base c/ 0,20 mm. 2.2.2 Lona de polietileno p/ cura c/ 0,15 mm. 2.2.3 Concreto usinado (inc. 3% de perdas). 2.2.4 Tela Soldada Q196 (Superiores). 2.2.5 Tela Soldada Q159 (Inferiores ). 2.2.6 Tela Soldada Q283 (P/ reforço). 2.2.7 Espaçador soldado (treliça) p/ apoio das telas superiores c/ h = 7,0 c m. 2.2.8 Espaçador de argamassa p/ apoio das telas inferiores c / h = 2,5 cm. 2.2.9 Barras de transferência c/ diâmetro de 20,0 mm. 2.2.10 Espaçador soldado (treliça) p/ apoio das barras transf . c / h = 7,0 cm. 2.2.11 Arame recozido nº 1 6 p/ amarração das barras de transferência. 2.2.12 Graxa comum p/ isolamento das barras de transferência.
m2
16.500,00 R$ 0,75
m2
16.500,00 R$ 0,55
R$ 12.375,00 R$ 9.075,00 R$ 832.755,00 R$ 0,00 R$ 0,00 R$ 9.063,36 R$ 0,00 R$ 0,00 R$ 0,00 R$ 0,00 R$ 0,00 R$ 0,00
R$ 12.375,00 R$ 9.075,00
m3
3.399,00 R$ 245,00
R$ 832.755,00
pn
0,00 R$ 196,48
R$ 0,00
pn
0,00 R$ 159,28
R$ 0,00
pn
32,00 R$ 283,23
m
0,00 R$ 3,12
R$ 0,00
m
0,00 R$ 0,30
R$ 0,00
un.
0,00 R$ 3,92
R$ 0,00
m
0,00 R$ 3,12
R$ 0,00
Kg
0,00 R$ 6,50
R$ 0,00
Kg
0,00 R$ 9,00
R$ 0,00
R$ 9.063,36
2.3 OUTROS INSUMOS: 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4
Controle tecnológico do concreto.
m3
Projeto
un.
3.399,00 R$ 11,00
1,00 R$ 12.000,00 R$ 12.000,00
Traço do concreto Acompanhamento técnico 2 primeiras concretagens
un. un.
1,00 R$ 1.500,00 R$ 1.500,00 1,00 R$ 1.800,00 R$ 1.800,00
R$ 37.389,00 R$ 12.000,00 R$ 1.500,00 R$ 1.800,00
R$ 37.389,00
MÃO DE OBRA E EQUIPAMENTOS
R$ 294.512,50
MA TERIAIS E OUTROS INSUMOS
R$ 915.957,36
CUSTO TOTAL DO PISO DE CONCRETO ARMADO
R$ 1.210.469,86
TOTAL UNITÁRIO (m2) :
R$ 80,70
Figura 35: Planilha orçamentária de custos unitários e totais de piso de concreto simples Fonte: Do autor
4.5 Elementos comuns a todos os métodos: Barras de ligação e transferência Segundo Penna Firme (2006, p. 52) “as barras de transferência são dispositivos mecânicos empregados para transferir cargas entre placas contíguas separadas por juntas e são constituídas geralmente por barras de aço de seção circular ou quadrada, embora existam alguns modelos formados por chapas planas, mas que ainda não são empregados no Brasil”. Os pisos precisam estar dimensionados para garantir a continuidade nas juntas, utilizando mecanismos que permitam a transferência horizontal de solicitações, entre duas placas adjacentes. Estes mecanismos podem ser as barras de transferência e as barras de ligação.
77
As barras de transferência estão localizadas nas bordas transversais do pano concreto e sua função é reduzir os esforços na área mais solicitada. As barras de ligação estão localizadas nas bordas longitudinais e não possuem comportamento estrutural, sendo úteis apenas para evitar o escalonamento das duas placas de concreto, mantendo-as unidas.
Tabela 4: Diâmetro e comprimento de barras de transferência Fonte: Penna Firme, (2006).
Os dimensionamentos das barras foram feitos de acordo com a tabela acima.
78
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS Por estarem disponíveis tecnologias diferentes para execução de pavimentos, devem ser analisadas as diversas opções de projeto sob o ponto de vista de qualidade, durabilidade e custo. A capacidade de suporte da fundação tem grande influência na espessura do pavimento de concreto, no entanto é aconselhável a adoção de sub-base para regularização e para reduzir o processo de bombeamento de finos. São fatores importantes a considerar: os tipos de cargas a que o pavimento está sujeito, as variações climáticas, a influência do carregamento de rodas entre eixos, a distribuição de esforços em placas isoladas, a eficiência das juntas, fadigas em pavimentos de concreto e defeito da punção em pavimentos de concreto. Através dos estudos verificados neste trabalho, torna-se importante destacar que pode ser objeto de um estudo mais aprofundado inseridos nos seguintes tópicos: - Efeitos climáticos: a importância dos efeitos climáticos no dimensionamento de pavimentos rígidos e a influência desses efeitos no processo de fadiga e empenamento. - Juntas: estudar a eficiência real da junta submetida a esforços repetidos, e o material usado no preenchimento das juntas.
79
6. CONCLUSÃO No presente estudo de caso, a opção adotada foi o uso de piso de concreto protendido, em razão das elevadas cargas de uso, do trânsito de empilhadeiras palleteiras e fundamentalmente pela qualidade, rapidez de execução, reduzindo a necessidade de juntas, o que permitiu a execução de 15.000 m 2 de área com juntas de construção com comprimento total de 1.000 m no sentido longitudinal dos pavilhões (comprimento de 100 m); possibilitando que boa parte destas juntas ficasse sob as prateleiras, evitando assim o trânsito de equipamentos, proporcionando maior durabilidade e diminuindo os custos com tratamento das juntas. Os aspectos técnicos executivos aliados aos estudos comparativos de custos abaixo apresentados proporcionaram um piso industrial com excelente padrão de acabamento superficial, resistência à abrasão e com pouca necessidade de juntas. É importante ressaltar que o processo executivo, o controle tecnológico, os materiais utilizados, a cura do concreto e o acabamento, foram fatores que contribuíram para o resultado final do piso executado e são relevantes a todos os métodos. Abaixo a planilha com um comparativo entre os métodos: Tipo de piso
Custo Unitário R$/m�
% Redução de Custos
Protendido Concreto Armado Concreto Simples Fibras
77,72 90,86 80,70 87,01
0,00 14,46 3,70 10,61
Tabela 5: Comparativo de Métodos utilizados Fonte: Do autor
Comprimento Tempo de % maior de juntas (m) execução (dias) 1425,00 4350,00 4850,00 3600,00
0,00% 305,26% 340,35% 252,63%
10,00 30,00 40,00 25,00
80
Gráfico 1: Comparativo de custos unitários por m2 em função dos métodos utilizados Fonte: Do autor
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Gráfico 2: Comparativo de tempo de execução em função dos métodos utilizados Fonte: Do autor
81
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Gráfico 3: Comparativo de comprimento de juntas em função dos métodos utilizados Fonte: Do autor
Observando a tabela e gráficos acima, puderam-se verificar os seguintes dados: •
Os custos da solução adotada (piso protendido) foram inferiores em relação aos demais métodos em percentuais relevantes, (14,46% abaixo do piso de maior valor e 3,70% abaixo do valor mais próximo.
•
A quantidade de juntas da solução adotada é extremamente inferior em comprimento total aos demais métodos (340,35% abaixo do piso com maior quantidade de juntas e 252,63% abaixo do piso com quantidade de juntas mais próximo).
O tempo de execução em relação em relação aos demais métodos é bastante inferior (30 dias abaixo do piso de maior tempo e 15 dias abaixo do piso com tempo mais próximo). O método executado de piso protendido exige um traço extremamente rigoroso e que garanta resistência inicial elevada à compressão e a tração na flexão do concreto como fator preponderante para o êxito do sistema construtivo, diferenciando-se dos demais métodos, comparados, em que a resistência do concreto adotada em projeto seja atingida em 28 dias. Cabe salientar que em função do tempo de execução total do piso o método adotado fica menos exposto às variações de tempo e temperatura favorecendo a qualidade final do pavimento. •
82
O piso executado recebeu tratamento com endurecedor químico superficial a base de fluorsilicato, após o período de cura do concreto com a finalidade de promover o aumento de resistência superficial a abrasão diminuir a porosidade superficial e a melhora no aspecto superficial do concreto.
83
REFERÊNCIAS
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 7583 Execução de pavimento de concreto simples por meio mecânico. Rio de Janeiro, 1984. 54p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE CIMENTO PORTLAND. BT-106: Guia básico de utilização do cimento portland. São Paulo. 27p. CARVALHO, Marcos Dutra. Pisos Industriais de Concreto. São Paulo: ABCP, 2009. CHODOUNSKY, Marcel Aranha. Pisos Industriais de Concreto: aspectos teóricos e construtivos. São Paulo: Reggenza, 2007. DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRA-ESTRUTURA DE TRANSPORTE (DNIT). Manual de pavimentação, 3. ed. – Rio de Janeiro, 2006. DEPARTAMENTO DE ESTRADAS E RODAGEM. DNER. ES-301/97: Pavimentação - Sub-base estabilizada granulometricamente. Rio de Janeiro. 2007. 07p. FARNY, James A. Concrete Floors on Ground: PCA, Portland Cement Association. Skokie, 2001. GASPARETTO, Edson Wagner. Manual técnico de barras de transferência e distanciadores soldados. São Paulo: COPLAS, 2001. 18p. INSTITUTO BRASILEIRO DE TELAS SOLDADAS. IBTS - Instituto Brasileiro de Tela Soldada. São Paulo, 1983. Disponível em: http://www.ibts.org.br> Acesso em: 12 mai.
84
OLIVEIRA, P. L. Projeto estrutural de pavimentos rodoviários e de pisos industriais de concreto, SP. 2000. 246f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Estruturas) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2000. PITTA, M. R. Dimensionamento de pavimentos de concreto estruturalmente armados. São Paulo, 2007. 30p. RODRIGUES, Públio Penna Firme. Manual Gerdau de pisos industriais. São Paulo: PINI, 2006. 109p. RODRIGUES, Públio Penna; CASSARO, C. F. Pisos Industriais de Concreto Armado. São Paulo: 1988. 88p. RODRIGUES, Públio Penna. Projetos e critérios executivos de pavimentos industriais de concreto armado. São Paulo: 2006. 101p. RODRIGUES, Públio Penna Firme; BOTACINI, Silvia Maria; GASPARETTO, Wagner Edson. Manual Gerdau de pisos industriais. São Paulo. Pini, 2006. SENEFONTE, K. B. Diretrizes de projeto, execução e controle de pisos industriais de concreto protendido. 2007. 80f. Monografia (Especialização em tecnologia e gestão na produção de edifícios) – Universidade de São Paulo, 2007. SARZALEJO, Antonio Gallovich. ROSSI, Bruno. Manual técnico MACCAFERRI de fibras como elemento estrutural para reforço de concreto. 2000. 247p.
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ANEXOS
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ANEXO A – Telas soldadas para estrutura de concreto armado fabricadas pela empresa Belgo
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ANEXO B – Tabela de relação entre índice de suporte Califórnia e coeficiente de recalque. Adaptado de Pitta (1990)
88
ANEXO C – Tabelas de aumento de K devido aos tipos de sub-bases. Adaptado de Pitta (1990)
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ANEXO D – Tabelas de valores de k 6 e k3
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ANEXO E – Utilização de empilhadeiras de rodagem simples Adaptado de PACKARD (1976)
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ANEXO F – Ábaco para dimensionamento de pisos industriais para carga de montantes. Adaptado de PACKARD (1976)
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ANEXO G – Tabela de coeficiente de segurança devido à fadiga Adaptado de PACKARD (1976) Tabela: Coeficientes de segurança devido à fadiga, PACKARD (1976) Número de Fator de segurança Número de Fator de segurança repetições repetições γfad γfad ilimitado 2,00 90.000 1,78 500.000 2.00 80.000 1,77 400.000 1,97 70.000 1,75 300.000 1,93 60.000 1,74 200.000 1.88 50.000 1,72 100.000 1,79 42.000 ou menos 1,70
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ANEXO H – Tabela da Maccaferri de dimensionamento de utilização de fibras metálicas
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ANEXO I1 – Projeto de piso protendido
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ANEXO I2 – Projeto de piso protendido
