Manual de Pisos Industriais - Fibras de Aço e Protendido

 

Manual de PISOS

INDUSTRI IS Fibras de Aço e Protendido

Públio Penna Firme Rodrigues

 

Públio Penna Firme Rodrigues

Engenheiro Civil, graduado pela Escola de Engenharia Mauá em 1979 e Mestre em Engenharia pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, 1989, com diversos cursos de aperfeiçoamento no exterior. Tem mais de trinta trabalhos publicados em congressos nacionais e internacionais, bem como em revistas técnicas, abrangendo principalmente os temas de piso industrial e tecnologia de concreto. Ao longo de sua carreira de mais de 30 anos tem se dedicado ao estudo e desenvolvimento dos pisos industriais e pavimentos rígidos, tendo sido responsável pela introdução de modernas metodologias de dimensionam ento para pisos e pavimentos reforçados. Nos últimos dezessete anos está à frente da Diretoria Técnica da LPE Engenharia e Consultoria, com mais de 32 milhões de metros quadrados de obras, abrangendo mais de 3.500 projetos (até 2009; visite o site www.lpe.eng.br).. É membro www.lpe.eng.br) d o IBRACON, ACI, ABPv e é Conselheiro da ANAPRE - Associação Nacional de Pisos e Revestimentos.

 

Manual de

  PISOS INDUSTRIAIS Fibras de Aço e Protendido

Públio Penna Firme Rodrigues

 

Pisos Industriais  COPYRIGHT EDITORA  PINI LTD\ O  COPYRIGHT  EDITORA PINI  LTD\ Todos os direitos reservados. É proibida a reprodução total ou parcial deste volume, de qualquer forma ou por quaisquer meios, sem o consentimento expresso da editora.

Coordcnoçõo de Monuois Técnicos Josiani Souza

Revisão

Ricardo Sanovick Shimada

Diogromoçõo

Triall Composição Editorial Itda.

Este livro foi catalogado na Câmara 8rasilei 8rasileira ra do Livro.

Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) (Câmara Brasileira do Livro, SP SP,, Brasil) Rodrigues, Públio Penna Firme Manual de pisos industriais: fibras de aço e protendido/Públio Penna Firme Rodrigues. - São P aulo: Pini, 2010.

ISBN 978-85 978-85-7266-2 -7266-228-4 28-4

1. Concreto 2. Construção de concreto 3. Pavimentos de concreto 4. Pisos de conc reto 5. Solos I. Título.

10-03989

CDD-690.16 índice para catálog o sistem ático:

1. Pisos industriais de concre to: Construção civ il: Tecnologia

690.16

EDITORA PINI LTDA

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Rua Arthaia, 964 - 0113001130-900 900 - São Paulo - SP - Brasil Tele fone :(l I ) 2173-2300 2173-2300 Fax: (l 1) 2173-2466 2173-2466 www.piniweb.com - manuais^pini.com.br I a   edição, I a   tiragem, maio/2010

 

Dedicatória

Para Fê (Fer na nd a) e Cá (Cam ila), min has filhas, a qu em um dia ensinei algo. Com elas, hoje aprendo muito.

 

Agradecimento

Este manual não teria sido possível sem a cooperação da equipe técnica da LPE Engenharia e Consultoria, no tad am ent e a EEng ng^. ^. Silvia Silvia Maria Botacini, contribuind o com informações e sugestões valiosas, auxiliando nas minhas tarefas diárias, enquanto me dedicava à elaboração deste trabalho. Agradeço especialmente ao Eng. Wagner Edson Gasparetto pela atenciosa revisão de todo o texto, com importantes contribuições e apoio na busca de patrocínio e divulgação do nosso trabalho. Ao Tecnólogo Jatir de Oliveira Oliveira Filho por suas contribu ições no cap ítulo 9 e ao Eng. Bren o M ac ed o Far Faria ia pelas contribuições nos capítulos 6 e 7.

 

Sumário

Cap ítulo 1

Introd ução

11

Cap ítulo 2

Tópicos de Solos

15

Introdução

15   15 

Tipos de solo quan to à origem

16 16  

Propried ades me cânic as dos sol solos os

16 16  

Solos tropicais

21  

Aval i aç ão d a c ap ac i d ad e d o s o l o c o m o e l e m e nt o d e f und aç ão . 2 3

Cap ítulo 3

Cap ítulo 4

Capítulo 5

Intera ção entre solo e piso industrial industrial

25  

C o m p ac t aç ã o d o s s o lo lo s

28 

Sub-base

31

Introdução

31   31 

Tipos de sub-bases sub-bases

32

Tensões em sub-base sub-basess cim ent ada s

4 2 

Tecnologia de Con creto

45

Introdução

45   45 

Propried ades do concreto fre fresco sco

46  

Pr o p r i e d ad e s d o c o nc r e to to e nd ur e c i d o

5 2 

Con creto Reforç ado co m Fibras de Aço

6 5  5 

Introdução

65   65 

 

Capítu lo 6

Capítulo 7

Cap ítulo 8

Capítulo 9

Co nce itua ção de materiais compósitos

6 6 

Proprie dade s geom étricas da fi fibra bra de aç o

69  

Propriedades mecânicas do concreto reforçado com fibras de aç o

70

Adesão

73

E ns ai o d e t e nac i d ad e

74 

Controle da fissuração fissuração

7 5 

Sistema de Prote nsã o para Pisos

7 9  9 

Introdução

79   79 

Cordoalhas engraxada s

80 

Ancoragem

3 2  2 

Dim ension am ento

83 3  

Esforços atuantes na pla ca de concreto

85  

M o d e l o s g e né r ic ic o s d e d i m e ns io io nam e nt o

95 

Dimensionamento com fibras de aç o

9 7 

Pisos protendidos

9 8 

Introdução

83   83 

Jun tas

1 0 5  5 

Introdução

105   105 

Tipos de juntas juntas Me can ism os de transferênci transferênciaa de ca rga

10 6   109  109  

Ma teriais de preenchimento de juntas juntas

110  

Execução

1 1 3  3 

Introdução

113   113 

Pr e p ar o d a f und aç ão  ão  

1 14  

C o nc r e t ag e m d o p i s o  o 

1 16  

Fôrmas

123

Transporte, lançamento e adensamento do concreto  concreto   Ac a b am e nt o s up e rf rf ic ic i aall

1  2 4   1 2 6  6 

 

Cu ra do concreto

131  

Corte da s juntas juntas

133

E x e c uç ão d a p r o te te ns ão

133 

Con ceito de plan icida de e nivelamento

134  

Referên cias Bibliográficas

1 3 7  7 

 

Prefácio Reduzir os custos Reduzir custos e os transtornos causados pela pela necessidade de man utenç ão cons tante em pisos pisos iindustriais ndustriais tem sido um dos principais enfoqu es de projetistas projetistas e em presa s de execução n o Brasil. Brasil. Cada vez ma is esse tipo tipo de pa vimen to deixa de ser visto como uma tarefa ingrata no final do cronograma da obra para ganhar importância estratégica nas plantas industriais, condomínios logísticos, centros de distribuição etc. Junto com as dimensões e a complexidade dos equipamentos que por ali transitam, crescem também as exigências de desempenho e durabilidade por parte dos contratantes. Tempos de pisos delgados, de grandes dimensões livres de juntas e, ao mesmo tempo, de extrema planicidade, elevada resistência à abrasão e capacidade para suportar condições severas de esforço e impacto. 0 meio técnico nacional tem respondido à nova dem anda com uma vasta gama de tecnologias tecnologias para para a execução de pavimentos. O alto nível de especialização dos profissionais brasileiros tem permitido explorar todo o potencial dos materiais e técnicas de reforço disponíveis no mundo. Para a   P I N I ,   é uma honra poder contribuir nesse processo, com a edição do   M a n u a l d e P i s o s I n d u s t r i a i s - F i b r a s d e A ç o e P r o t e n d i d o , de autoria do Eng. Públio Penna Firme Rodrigues. Avaliação da capacidade do solo como elemento de fundação, tipos de sub-bases, propriedades do concreto fresco e end urecido , reforço com fibras de aço, contro le de fissuração, sistemas sistemas de protensão, dimensiona mento, juntas e técnicas de execução con stam entre os principai principaiss tópicos abordados pelo livro. O novo título complementa publicação anterior do IBTS (Instituto Brasileiro de Telas Soldadas), denominada   P a v i m e n t o s d e C o n c r e t o A r m a d o - P r o j e t o e Cr i t é ri ri o s E x e c u t iv iv o s .  Co m atuaç ão há m ais de 30 anos nas áreas de projeto e especificação de pisos pisos e pavimen tos, o auto r discorre com prop riedad e sobre o tema, dando ênfase às peculiaridades do concreto protendido e reforçado com fibras. fibras. Em um m om ento de retomada do cicl cicloo de crescimento econôm ico nanacional, que pressupõe a formação e a atualização constante de toda uma geração de engenheiros civis, a publicação promete se tornar referência para profissionais de projeto e construção, estudantes e contratantes de obras. A difusão do conhecimen to sobre as técnicas técnicas de execução, o desenvolvimen to tecnológico tecnológico dos m ateriais e os avanços nos critér critérios ios de dimen sionam ento nos permitem vislumbrar um n ovo salto de qualidade e desempenho aos pisos industriais no País.

ERI C

CO ZZ A

Diretor de Redação PINI maio de 2010

 

Introdução

A h istória do dimen sion amen to dos pisos in du striais se con fu n de com a dos p a v i m e n t o s d e c o n c r e t o , q u e c o m e ç o u n a d é c a d a d e 1 9 2 0 c o m o s ttrr a b a l h o s t eeóó r ii-cos, desenvolvidos por Westergaard (Westergaard, 1927), cujo dimensionamento baseia-se n o limite elástico do con creto. A exatidão do trabalh o desen volvido por esse pesquisador vem sendo constantemente validada pelos modernos processos de elemen tos fin itos. Algumas décadas foram necessárias para a ocorrência de um novo salto, até qu e, n a déc ada de 1960, An der s Lõsberg (Lõsberg, 1962) lan ça a base teórica para o dimensionamento de placas apoiadas em meio elástico através do limite plástico do material. Para isso, Lõsberg trabalh ou com placas de con creto armado, e s e u t r a b a l h o t e m s i d o f u n d a m e n t a l p a r a o d e s e n v o l v i m e n t o d o c o n c r e t o r e ffoo r ç aa-do com fibras de aço. A e v o l u ç ã o d o s p i s o s i n d u s t rrii a i s t e m s i d o m a r c a n t e n a s ú l t i m a s d u a s d é c a d a s , e o Brasil vem se destacan do de man eira clara como deten tor de con ceitos firmes n a á r e a d e p r o j e t o , t e n d o a d o t a d o a   Escola Européia  Européia   (Rodrigu es, 2006) co m o opç ã o e m c r i t é r i o s d e d i m e n s i o n a m e n t o d e s d e a d é c a d a d e 1 9 9 0 , e q u e s ó r e c e n ttee mente vem paulatinamente sendo adotado na América do Norte (Roesler, 2007).

 

Essa escola prioriza prioriza os pisos in du striai striaiss mais delgados , placas de dim en sõ es elev a d a s , g e r a l m e n t e s u p e r i o r e s a 1 0 0 m 2   e providos de reforço estru tu ral, qu er sejam fibras, telas soldadas ou cordoalh as proten didas, en qu an to a Escola American a bu sca o gan h o estru tu ral com o emprego de estru tu ras de maior rigidez, geralmen te de c o n c r e t o s i m p l e s e p l a c a s d e p e q u e n a s d i m e n s õ e s , d a o r d e m d e 2 0 m 2  a 25 m 2 . A adoção de estruturas mais delgadas permite a melhor acomodação da placa n o terren o de fu n dação, redu zin do de modo sign ificativo os esforços gerados por recalqu es diferen ciais, tan to os elásticos, fru to de carregamen tos parciais n a placa de concreto, como aqueles provocados por adensamento do terreno de fundação. O m e s m o c o n c e i t o j á v e m s e n d o a d o t a d o p e l o  o   IBTS  IBTS  (Instituto Brasileiro de Telas Soldadas), nos seus últimos manuais de dimensionamento (Rodrigues & Cassaro, 1998, e Rodrigu es, 2007) para pisos com telas soldadas. E s t e M a n u a l t e m c o m o o b j e t i v o c o m p l e m e n t a r a p u b l i c a ç ã o d e s s e I n s t i t u t o :  :   Pa vimentes Industriais de Concreto Arm ado - Projeto e Critéri Critérios os Execu tivos, tivos,   q u e p o d e ser en con trada em cópia eletrôn ica an exada a esta pu blicação, qu e apresen ta os reforços estru tu rais de fibra de aço e armação proten dida e, como mu itos dos con c e i t o s s ã o s i m i llaa r e s , s e rá rá f r e q ü e n t e m e n t e c i t a d a . O pavimen to in du strial deve ser visto como u m sistema, represen tado n a figu ra 1.1, em que o desempenho final é fruto da adequada execução de cada uma das camadas: revestimen to, placa de con creto, base, su b-base e su bleito. Desse modo, cabe ao projetista analisar e dimensionar individualmente cada camada, de modo qu e o resu ltado fin al seja h armôn ico e eficien te. A eficiên cia está atrelada à capacidade do piso em absorver as cargas atu an tes, e n q u a n t o a h a r m o n i a d o s i s ttee m a e s t a l iigg a ddaa f u n d a m e n t a l m e n t e à s u a d u r a b i l i d a d e , pois as diversas camadas do sistema devem trabalh ar den tro das características estruturais dos materiais que as co mp õem . Carga

Filme plástico

Sistema industrial.piso

• Subleito

Por exemplo, a adoção de sub-bases cimentadas com espessura mais elevada qu e a placa de con creto faz com qu e essas se torn em excessivamen te rígidas e acabem absorven do mais carga qu e a própria placa, o qu e pode levar a u m processo de

 

f a d ig ig a p r e c o c e d e s s a c a m a d a . 0 m e s m o p o d e o c o r r e r q u a n d o o m ó d u l o e lláá s t i c o d a s camadas inferiores for muito elevado 1. 0 d e s e n v o l v i m e n t o d e s s e m a n u a l s eerr á f e i t o c o m b a s e n o c o n c e i t oo   Sistema pisos industriais,  e c a d a u m d o s c o m p o n e n t e s ssee r á a n a l i s a d o e m u m d o s c a p í t u l o s ssuu b industriais,  sequentes. En tretan to, n este Man u al, serão tratadas de man eira mais simplificada as qu estões relativas ao solo, mas levan do-se em con sideração a profu n didade su ficien te para a execu ção de projeto e as camadas de base e de tecn ologia do con creto - com ê n f a s e à s p e c u l i a r id id a d e s d o c o n c r e t o c o m f i b r a . M a i o r p r o f u n d i d a d e p o d e r á s e r o b tida n a pu blicação do IBTS (Rodrigu es, 2006). N ã o s ã o o o b j e t i v o d e s t e m a n u a l a s q u e s t õ e s t é c n i c a s l i g a d as as a o s r e v e s t i m e n t o s d e a lt lt o d e s e m p e n h o   (RAD),  (RAD),  em pre gad os em algu n s tipos de pisos in du stri striais. ais.

1 Esse conceito será melh or abordad o no capítulo 7.

 

Tópicos Tópi cos de Solos

2.1

Introdução Os solos podem ter definições distintas em função da ciência que os classificam, uma vez que sua inteiração com o ser humano é ampla, presente em nossas vidas de maneiras distintas, como nosso próprio suporte, como fonte de alimentação, em que os alimentos são cultivados, como material de construção, tanto de habitações como rodovias etc. Na engenharia civil, o solo pode ser considerado como qualquer depósito escavável por processos manuais, resultante da ação direta do intemperismo ou da degradação de rochas. Na categoria solos, são incluídos diversos materiais não consolidados, com o sedim entos - areias, ped regulhos, sil siltes tes e arg argil ilas as - turfas, ca callcários e areias oriundos de conchas, depósitos piroclásticos - resukantes da ação vulcânica - e os solos solos residuais, residuais, jove ns ou m aduro s (Balbo, 2007). Conhecer a origem do solo que será a fundação do piso industrial é essencial, p o is m uitfísicos o s c o mou p oquímicos rt a m e nt o sdop omaterial. d e rã o s e Por r p reexemplo, v is is t o s a ntum es m e s mresidual o d a e x edo c uçcintuão d e ensaios solo

 

rão orogênico do Atlântico pode ser muitas vezes micáceo, dependendo do grau de intemperismo sofrido e, portanto, expansivo; em contrapartida, apresentam bom suporte, exceto os maduros, necessário para cargas elevadas presentes em pisos industriais. As areias finas argilosas da bacia do Paraná costumam ser excelentes materiais para pavimentação, mas costumam ser porosas, o que causa problemas quan do o piso é subm etido a cargas distribuídas elevadas. Neste trabalho, serão focalizadas de modo superficial as propriedades mecânicas do solo para pavimentação; contudo, aqueles que quiserem se aprofundar mais no tema poderão fazê-lo com base na bibliografia indicada (Vargas, 1987; Pinto, 2002; Nogami & Villabor, 1995; Balbo, 2007; Rodrigues, 2007; DNIT, 2006).

Tipos de solo quanto à origem Segun do Vargas (Vargas, (Vargas, 1986), os solos solos são sem pre o riginários da decom posição de rochas, sendo os sedimentares aqueles que se originaram em lugar remoto e foram transportados pela ação dos ventos (eólicos), pela água (aluvices) ou pela gravidade (colúvios). Os solos transportados apresentam-se geralmente na forma de depósitos po uco cons olidados (DNIT, 2006). Os solos solos residuais, residuais, com o o próprio no m e sugere, são aque les que sofreram alt alteeração e permanecem no local de origem; os solos residuais maduros estão em um processo m aior de evolução, são hom ogê neo s e não guard am m ais feições da rocha matriz. Em outro extremo, estão os saprólitos, que, mesmo mantendo a estrutura da rocha matriz, não apresentam consistência e podem ser facilmente desmontáveis (Vargas, 1986). P o rt a nt o , é e v id e nt e q ue a c o m p o s iç ã o e o c o m p o rt a m e nt o d e urr s o lo e s t ã o relacionad os à rocha m ãe. Por exem plo, o granito dá origem a solos arenosos ar argil giloosos (micáceos), o basalto a solos argilosos arenosos (terra roxa), os arenitos a areias etc. (DNIT, 2006).

Propriedades mecânicas dos solos O subleito é a interface do terreno de fundação e o sistema piso, sendo a primeira camada do solo a receber os esforços gerados pelos carregamentos atuantes no p a v im e nt o . As tensões atuantes, graças à ação redistribuidora de esforços que a placa de concreto permite, salvo condições especiais de carregamentos elevados, é inferior a 50 kN/m 2   (5 tf/m 2 ), valor relativamente confortável e que pode ser atingido por solos de qualidade mediana. De maneira simplificada, o subleito pode ser imaginado como um conjunto de molas discretas, uniformemente distribuídas sob a placa de concreto, as quais, à medida que a placa é carregada, sofrem deformação, que é maior sob o ponto de atuação do esforço e que, gradativamente, vai diminuindo à medida que se afasta desse ponto.

 

0 qu e n os in teressa é saber o valo r do do   coeficiente de mola mola   do solo solo,, repr ese n tad o p e l o c o e f i c i e n t e d e r e c a l q u e  e   k  ( M P a / m o u k P a / m ) . Q u a n t o m a i o r o v a l o r d e s s e c o ee-ficien te, men or será a deformação qu e a placa vai sofrer para determin ado carregamen to e, conse quentem ente, m enores serão as tensões atuantes no pavimento. Da mesma forma, valores baixos do coeficien te de recalqu e podem levar à n ecessidade de placas mais espessas, para compensar a maior deformidade do solo. É possível u ma melh oria do  do   coeficiente

de mola mola   do solo, compen ssn do-se a defi-

ciên cia com o emprego de su b-bases mais rígidas, qu e produ zirá u m coeficien te d e r e c a l q u e e q u i v a l e n t e m a i o r , c h a m a d o  o   k$   - coeficiente de recalque do sistema subleito -sub-base. O valor de  de   k é  u m a p r o p r i e d a d e i n t r í n s e c a d o s o l o e m d e t e r m i n a d a e n e r g i a d e compactação, qu e pode ser redu zido pela deficiên cia dessa en ergia, por excesso de umidade ou outros fatores; pode ser determinado através de um ensaio direto (DNIT, 2004), por meio carregamen to con trolado do solo, através de u ma placa circu lar, lar, obten do- se a cu rva rva   tensão X deformação  deformação   exe mp lificada na Figur Figuraa 2.1. Função linear ideal

Variação esquemát esquemática ica de lensão e deformação d o solo.

Deformação medida 6

Defin e-se como  como   k  a relação en tre a ten são qu e a placa aplica ao solo para u ma deformação padrão de 1, 27 mm. Por ser u m en saio caro e de difícil execu ção, pode s e r c o r r e l a c i o n a d o c o m o u t r a s p r o p r i e d a d e s , c o m o o   CRR (Califórni (Califórniaa Rearing Tpst) o u s i m p l e s m e n t e í n d i c e d e S u p o r t e C a l i f ó r n i a , o u m o d e r n a m e n t e c o m o  o   M R   (Módulo resiliente). O e n s a i o d o  o   CB R  do solo mede, em essên cia, a resistên cia à pen etração de u m c i l in in d r o n o s o l o - q u e p o d e s e r t o m a d o c o m o a t e n s ã o d e c i s a l h a m e r t o d o m a t e r i a l - c o m p a r a n d o - a c o m u m s o l o d e f i n i d o c o m o p a d r ã o , q u e s e a s s e m e l h a a u m a b r iitt a graduada1. O valor do ensaio é dado e m p orcentag em e m relação ac solo padrão e correlacion a- se ao k , de acord o co m a Figu rraa 2. 2 (Pitta, 19 96).

1 

Ver capítulo 3.

 

•

FIGURA 2.2

k  em função do   CBR

0 m ó d u l o r e s i l iiee n t e p o d e s e r c o n s i d e r a d o c o m o o m ó d u l o d e e l a s ttii c i d a d e ccoo n finado do solo, sendo, portanto, dependente da tensão de confinamento a que é su bmetido (Medin a & Motta, 2005), de acordo com a equ ação 2. 1, a segu ir.

Em que é a tensão de desvio - tensão vertical menos a tensão horizontal em determinado ponto do solo - e é a deformação vertical observada nesse mesmo p o n t o . S e u e m p r e g o v e m g a n h a n d o f o r ççaa g r a ç a s à m a i o r f a c i l i d a d e d e d e t e r m i n a ç ã o n o c a m p o , p o r m e i o d e e n s a i o s d o t i p o  o   FWD (Falling Weight Deflectometer),

viga

Benkelman   ou me sm o de ou tro s en saio s mais espe cíficos para o solo. Alé m disso, o c o n c e i t o - r e l a c i o n a d o à c u r v aa   tensão x deformação deformação   do sol soloo - é mais familiar ao enge nheiro do qu e o próprio coeficiente de reca lque.

 

Os ensaios de campo citados, na realidade, determinam uma bacia de deformação para determinado carregamento e, por meio de retroanálise - que emprega prog rama s de ele me n to s fin fin itos - po de ser obtido u m valor para o mód u lo resilien te, qu e represen ta o solo ou os solos formadores da camada do su bleito, u m vez qu e a m o b i l i z a ç ã o d a d e f o r m a ç ã o d o s o l o é llii m i t a d a a a l g u m a s d e z e n a s d e c e n t í m e t r o s . O módu lo resilien te pode ser empregado diretamen te n o cálcu lo do raio de rigidez da placa de con creto, por meio de expressão específica, qu e será abordada n o C apítu lo 7, ou correlacion ada com   k  pela expressão (AASHTO, 1999): k{kN/m 3 )

= M R (kPo) (kPo)   x 2, 03

< 2- 2)

O módu lo resilien te, propriedade in trín seca, é geralmen te mais baixo para solos fin os - siltes e argilas - sen do mais crítico para o silte, au men tan do para materiais gran u lares, como as areias e os pedregu lh os. Para solos de comportamen to laterítico (Alvarez, 1997), solos com areia fin a, atin gem valores de módu lo resilien te próximos à da brita gradu ada. O m o d o m a i s p r á t i c o d e d e t e r m i n a ç ã o d o  o   M R   é atrav és dos en saios de ca mp o já já me n cio n ad os, pois o valor fin al pode ser in flu en ciad o p or espessu ra do sol solo, o, porosi porosi-dade, existên cia de camada mais rígida sotoposta à camada em estu do etc. Ou tro gran de mérito n o u so do módu lo resilien te é a resposta riais adequ ada obtida com os solos tropicais, como os lateríticos ou de comportamen to laterítico (ver item 2. 7), fru to de in temperismo ú mido e qu en te, qu e leva a solos de excelen te capacidade e elevado módulo, quando bem compactados, e que não são percebidos normalmente pelo ensaio de CBR. C om base n o módu lo resilien te, foi desen volvida metodologia de classificação, d e n o m i n a d a r e s i l i e n t e 2 , qu e visa separar os diversos tipos de solos, de acordo com o seu comportamento (Pinto & Preussler, 2002). Para solos granulares, que apresentam menos de 35% de material que passa pela pen eira 0, 075mm, a Figu ra 2. 3 apresen ta os três gru pos de solos, qu e podem ser defin idos pelo modelo (DNIT, 2006): M r= K 1 x

O 3k2  

(2.3)

o n d e « e K 2  s ã o p a r â m e t r o s r e s i l i e n t e s d e t e r m i n a d o s n o e n s a i o t r i a x i a l ,   MR  o módu lo resilien te, e a 3   a t e n s ã o d e c o n f i n a m e n t o . Os solos do gru po A são de elevada resiliên cia e n ão devem ser empregados em estru tu ras de pavimen tos, alé m de sere m su bleitos sofríve sofríveis. is. No gru po B, de resi resili liên ên cia in termediária, solos com K 2   in ferior ou igu al a 0, 5, apresen tam bom comport a m e n t o , e n q u a n t o p a r a K 2  s u p e r i o r a 0 , 5 , o c o m p o r t a m e n t o s e r á c e p e n d e n t e d a espess u ra da cam ad a e da qu alid ade d o su bleito. Os solos do gru po C , qu e são con con-siderados de baixa resiliên cia, são excelen tes para con fecção de bases e su b-bases. 2 

Resiliênci Resiliênciaa é a capacid ade de um material se defor mar qua ndo sob ação de carregamento ; qu and o se diz que um solo é altamente resiliente, ele sofrerá grandes deformações e, portanto, seu módulo resiliente será baixo.

 

•

FIGURA 2.3

Classificação resililienfe resi enfe de solos granulares (DNIT, 2006).

1 0 .0 0 0

Ê

cn

5 OCO

GRUP0C

to

Z3 O •O

GRUP O B

1000

GRUP O A 200 0,1

0.2

0,3

0.4

0.5

1,0

U

1.4 1.61 .8 2. 2.D D

TENSÃO C0NFINANTE, o.íkgf/crr1)

Para os solos fin os, com mais de 35% de material passan do pela pen eira 0, 075 mm, com predomin ân cia de siltes ou argilas, são classificados três tipos de solos (Pin to & Preu ssler, 2002): Solo tipo I:I: d e b o m c o m p o r t a m e n t o q u a n t o à r e s i l i ê n c i a , t a n t o p a r a s u b l e i t o c o m o p a r a c a m a d a d e r e ffoo r ç o , c u j o c o m p o r t a m e n t o é r e ggii d o p e llaa e x p r e s s ã o : m r-SL  

= 4874

x G d 1,129

(2 ' 4)

Solo tipo II:  II:   d e c o m p o r t a m e n t o r e g u l a r q u a n t o à r e s i llii ê n c iiaa , n ã o s e n d o p e r m i ttii do seu emprego como camada do pavimento, somente como reforço, seu comport a m e n t o é r e g i d o p eell a e x p r e s s ã o : M

R

_

$ L 

=

  1 2 8 6 x a / 0 ' 5 4 7 8 

(2.5)

Solo tipo III: III : d e c o m p o r t a m e n t o d e f i c i e n t e q u a n t o à r e s i l i ê n c i a , n ã o s e n d o p e r mitido seu emprego como camada do pavimento e, quando constituinte do subleito, suas características devem ser consideradas cuidadosamente em projeto; seu c o m p o r t a m e n t o é d e f i n i d o p o r m ó d u l o r e s i l i e n t e ú n i c o ,   M R . SL   =  53MPa.

 

Solos tropicais Os solos formados pelo intemperismo tropical, em que predominam altas temp e r a t u r a s e í n d i c e s p l u v i o m é t r i c o s e l e v a d o s , a p r e s e n t a m c a r a c t e r í s t iicc a s d i f e r e n t e s dos não tropicais submetidos a processos semelhantes de formação. E s s a s c a r a c t e r í s ttii c a s p e r m i t e m q u e o s s o l o s t r o p i c a i s a p r e s e n t e m c o m p o r t a m e n tos estru tu rais qu e, mu itas vezes, n ão são diferen ciados pelos en saios tradicion ais da mecân ica dos solos. C ou be ao Prof. Job S. Nogami o pion eirismo n o estu do dos solos tropicais brasileiros, qu e cu lmin ou n a apresen tação de u ma n ova sistemática de classificação, d e n o m i n a d a M C T - m i n i a t u r a , c o m p a c t a d o , ttrr o p i c a l ( N o g a m i & V i llll a b oorr , 1 9 9 5 ) , c o m a adoçã o de con ce itos n ão u su ais n a me cân ic a tradicion al dos solos, co m o cor cor,, macroestru tu ra e composição min eralógica (Balbo, 2007), qu e será apresen tada resu midamen te e qu e pode ser con su ltada n as bibliografias citadas. Os solos tropicais podem ser divididos em dois gran des gru pos: solos lateríticos ou de comportamento laterítico e os saprolíticos. Os de comportamento laterítico s ã o a q u e l e s q u e p o s s u e m c a r a c t e rríí s t i c aass d e f i n i d a s p eell a m e t o d o l o g i a M C T c o m o g ee-o l o g i c a m e n t e l a t e r íítt i c o ( N o g a m i & V i l l a b o rr,, 1 9 9 5 ) , s e n d o d e s i g n a d o s p o rr   L. Os saprolíticos saprolíticos são solos tipicam en te re sidu ais e pres erv am a estru tu ra da roch a qu e llhh es deu origem ; n a term in olog ia M C T, são design ado s por por   N .  A m b o s p o d e m s e r con s titu ídos po r solos aren o sos, siltosos ou argilosos. A classificação MC T é con du zida por meio de en saios de compactação e h idráu licos, para a determin ação dos coeficien tes   c'  c'   e   e\ e\   q u e p e r m i t e m o e n q u a d r a m e n t o do solo (ver Figu ra 2. 4) em sete su bclasses, cu jas prin cipais características são forn ecid as n a Tabela 2. 1 (DNIT, 2006) A Tabela 2. 2 apresen ta u ma correlação en tre os solos avaliados pelas classificações MC T e Resilien te, n a qu al se pode con statar a qu alidade su perior dos solos de comportamento laterítico com os saprolíticos. A Figura Figura 2. 5 apres en ta a me sm a classificação MC T , ma s in dica a correlaçã o e n tre os M R eo   C B R . E m b o r a s e j a c o m u m o e m p r e g o d e c o r r e l a ç õ e s ú n i c a s p a rraa   M R x CBR, ela pode variar expressivamen te em razão de: formato dos grãos, ligan tes, campo elétrico entre as partículas etc., bastante útil para compreender o comportamento dos solos.

 

Classificação M C T   (DNIT, 2C0ó). Classificação M N -  SOLOS DE COMPORTAMENTO ENTO "NÃO  "NÃO LATERÍTICO  LATERÍTICO

CLASSES GRUPOS

NA AREIAS

GRANULOMETRIA TÍPICA (MINERAIS) (1) (MINERAIS) (1)

Areias, areias siltosas, siltes (q)

Muito oito

>30

Alto

12-3 12-300

Médio

4-12

Boix)

70

Médio

40-70

BOÍXD

3

(2)

Médio

0,5-3

( )

Médio

0,5-3

(2)

BOÍXD

(-3)

Médio

(-3)0 (-6)

BOÍXD

30

>70

Médio Boixo

Jul./30 °adm

Nesse caso, torn a-se n ecessário aplicar u ma força de compressão n o con creto, de man eira qu e a seção mais carregada trabalh e com ten são igu al ou irferior à admissível, e essa ten são de proten são é dada por: ° p = ° o t "  "  °adm D e v e n d o s e r r e s p e i t a d o q u e o p  ^ C m i n .

 

A respeito da ten são mín ima de proten são, ela está presen te n os mais con h ecidos métodos de dimen sion amen to, como o PTI (PTI, 2004), AC I 360R (AC I, 2006) e TR-34 (C on crete Society, 2003). Represen ta o mín imo valor de proten são, desprezadas as relativas à força de atrito co m a su b-base. Pode ser entendido como uma reserva estrutural para tensões que atuam na p l a ca ca d e c o n c r e t o e q u e n ã o p o d e m s e r a v a llii a d a s c o r r e t a m e n t e p e l o p r o jjee t iiss t a . U m a delas é a do coef icien te d e atrito rest restritiv ritivo, o, qu e se deve às on du laç ões n a su pe rfície d a s u bb- b a s e , a s q u aaii s p r o m o v e m o t r a v a m e n t o d a p l a c a d e c o n c r e t o . Ou t ro exem plo é o das cargas de serviço n o pi piso, so, qu e a u m en tam a força de atrito e q u e n ã o f o r a m c o n s i d e r a d a s n o c á l c u l o d e   Fat   (item 7. 5. 2). De fato, a adoção do coeficiente de atrito pode absorver parcialm ente ou totalme nte esses incrementos . Em bor a cada u m dos mét od os citados adote valore s diferen c iados, o AC I 360R (AC I, 2006) apresen ta u m modelo em fu n ção do comprimen to e da u tilização do piso, apresen tado n a Tabela 7. 3. •

TABELA 7.3

Tensões residuais

Tipo de aplicação de aplicação

Tensão residual mínima residual mínima (MPa)

mínimas em placas prolendidas.

1. Fund Fundaçõ ações es residdenci enciais ais

0, 0,33  a 0,5   0,5

2. Pl 2.  Plaacos cos de pisos industria industriais is com oté oté  30 30 m  m

0,5 0,5 o  o 0,7   0,7

3.  3.  Placas de piso pisoss indust industriais riais com até   60 60 m  m

0,7 oi,C

4. Pl 4.  Plaacas cas de piso pisoss indust industriais riais com oté oté  90 90 m  m

1,0 o  o  1,4

5. P 5. Placos lacos de pisos industria industriais is com mois de   120 120 m  m

14  o  1,7

Estabelecido o valor da ten são de proten são qu e deve ser aplicado à placa, a força de proten são é imediata: F p   = O p .A c  

(7.27)

S e n d o  o   A c   a área da seção tran sversal da placa de con creto, para largu ra de u m metro.

7 .5 .4 Es Esfforço orçoss na placa em razã o do empen empenamen amento to do concreto Embora não causem muito impacto, as tensões de empenamento devem ser con sideradas n o cálcu lo da força de proten são, mu ito mais como u ma verificação relativa às varia çõe s térm ica s a qu e a placa estará su b me tida. C o m o ffoo i d e m o n s t r a d o n o iitt e m 7 . 2 ..22 . 2 , a t e n s ã o d e e m p e n a m e n t o p a r a p l a c a s com comprimen to su perior a cerca de n ove vezes o seu raio de rigidez n ão varia mais com o tamanho da placa, e a tensão de empenamento acaba sendo função apen as do gradien te térmico e da espessu ra. O AC I 325. 7R (AC I, 1988) su gere valor e s e n t r e 0 ,,44 M P a e 00,, 8 M P a , d e p e n d e n d o d a s c o n d i ç õ e s d e e x p o s i ççãã o e m a t u r i d a d e do concreto.

 

Juntas

I nt rodução As juntas são elemen tos con strutivos destinados a permitir o desloc ame nto n o plan o do piso, qu e con trolam a fissu ração e, ao mesmo tempo, são capazes de tran sferir esforços en tre as placas con tígu as. São elementos fundamentais para o bom funcionamento estrutural do pavim e n t o e r e s p o n d e m p e l a p a r c e l a m a i s e x p r e s ssii v a d o s c u s t o s d e m a n u t e n ç ã o ; p o r esse motivo, tem-se bu scado cada vez mais redu zir a su a qu an tidade e melh orar a su a qu alidade. Há algu m as década s, n os pis pisos os de con creto simples, o ín dice de ju n ta s - c om placas de 25 m 2 , era de 0,4 m/m 2 . A t u a l m e n t e , c o m s i s t e m a s jointless s  jointless   n os pisos reforçados com fibras, em qu e se procu ra redu zir o n ú mero de ju n tas ao máximo, tem-se ín dices, para placas de 900 m 2 , de 0, 067 m/m 2 , poden do ser ain da mais baixo para os pisos pro ten did os. En tretan to, qu an to men or a qu an tidade de ju n tas, mais solicitadas elas serão, em razão prin cipalmen te da maior abertu ra, o qu e redu z a capacidade de tran s-

 

ferência de carga, estando sujeitas a impactos nas bordas, causados pela ação de rodas das empilhadeiras e principalmente das paleteiras. A abertura teórica da junta, 6, para uma dada temperatura, é diretamente proporcional à retração específica do concreto, 6, e das dimensões, L, da placa: ô =U

(8.1)

Para placas com 30 m de comprimento e concreto com retração específica da o r d e m d e £ =  500 pm/ m, a abertura das juntas pod e chegar teoricam ente a 1155 mm . Na prática, ela acaba sendo um pouco menor, pois há o fenômeno de fljência, que tende a dissipar parte das tensões que estão tracionando a placa, além de a secagem não ser uniforme, mas não ficará muito longe do valor teórico. Para placas protendidas, as juntas serão ma iores ainda, com o da ordem d e 25 mm ou até maior para uma placa com 50 m, pois, nesse caso, a protensão tende a encurtar mais a placa em virtude dos fenômenos de fluência que agora contribuem para aumentar a abertura das juntas. Hoje, o me rcado te nd e, para os pisos pisos não proten didos, a trabalha r com placas com

dim ens ões próxim as a 12 m, pois de dessa ssa m aneira a ab ertura das junta s se será rá de ap aprox roxiima dam ent e 6 mm , comp atíveis com os materiais de preenchim ento semirr semirrígi ígidos. dos.

8.2

Tip os d e jun tas As juntas p od em s er serradas (Figura (Figura 8.1), de construção (Fi (Figura gura 8.2 e 8.3) e d e encontro (Figura 8.3). As de dilatação são raramente empregadas. O motivo é que cada junta serrada e de construção trabalham - em virtude da retração do concreto - como pequenas juntas de dilatação, capazes de acomodar perfeitamente as variações térmicas ao longo da vida do concreto. As junta s de contro le da ffissuração issuração - serradas ou de con strução - tê m seu espaçame nto função do m étodo de dimen sionam ento, qu antidade e tipo de ref reforço orço,, retração poten cial do concre to, fricção da placa com a sub-base etc. Para os pisos pisos protend idos, o esp açam ento é fácil fácil de ser determ inado pelo próprio processo de cá cálcu lcu o.

•

RESERVATÓRIO

FIGURA 8.1

Junto serrado.

FIBRA METÁLICA

LO LONA NA PLÁST ICA

htub-bssc

{METADE PINTADA E ENGRAXADA)

 

P a r a o s pi pi s ooss c o m f i b rraa s , o e s p a ç a m e n t o é f e iitt o e x p e r i m e n t a l m e n t e , s e n d o a d mitidos até 12 m para para taxas con ven c ion a is e, acima d esse valor valor,, é con s iderado co m o jointless,  o qu e impõ e ttaxas jointless,  axas de ffibra ibra su p eriore s a 30 k g/m 3   e espessu ras maiores do qu e 15 cm. Observa-se n a literatu ra (C on crete Society, 2007) placas da ordem de 16 m de comprimento, com dosagem de fibras que permitam R

,5 e 3   >  0 ,5

(50% ). A

relação largu ra - comprimen to da placa n ão deve exceder a 1: 1, 5 (AC , 2004), sen do preferível q u e esteja próx imo a 1: 2. As ju n ta s serradas - n ão ap licáveis aos pisos prote n did os - são fei feitas tas por me io de corte com serras diaman tadas, algu mas h oras após a pega do con creto, geralm ente d e 12 a 18 horas após o lanç amen to. A profu n didade do corte deve ser de u m terço da espessu ra da placa e deve-se tomar especial cuidado com o esborcinamento causado pelo corte prematuro com equipamento inadequado - serras defeituosas, eixo de equipamento desalinhado. No con creto com fibras, h á a ten dên cia de arran camen to das fibras mais su perficiais n a região do corte. As ju n tas de con stru ção, oriu n das das formas, são fu n ção das con dições execu tivas, principalmente dos equipamentos empregados, uma vez que servem de apoio

para as régu as vibratórias, além de delimitarem as dimen sões da placa. No caso do piso protendido, é comum o emprego de armadura de borda, pois a proten são acaba n ão sen do eficien te n essa região, exigin do armadu ra complemen tar, como pode ser visto n a Figu ra 8. 3. A taxa de reforço é fu n ção das cargas atuantes. S o b o p o n t o d e v i s ta ta o p e r a c i o n a l e d e m a n u t e n ç ã o , a s j u n t a s d e c o n s t r u ç ã o s ã o mais frágeis, em razão, prin cipalmen te, da gran de con cen tração de argamassa qu e apresentam em suas bordas, e exigem obrigatoriamente o emprego de reforço de borda - lábio polimérico (Figu ra 8. 4) - qu an do h á tráfego de empilh adeiras de rodas rígidas. Essa n ecessidade sin aliza qu e projetos com men or qu an tidace de ju n tas de construção apresentam menores custos iniciais e de manutenção.

RESERVAT0RI0 P/SELANTE

FIGURA 8.2 FIBRA METAUCA

Junto de construção.

hsub-base

mmám PINTAR COM EMULSA0 ASFALTICA

LONA PLASTICA

50% DO COMPRIMENTO DA BARRA DE TRANSFERÊNCIA (METADE PINTADA E ENGRAXADA)

 

FIGURA 8.3 Junta de construção no piso protendido. (exemplo) medidas em cm

PISO PROTENOIOO COM ANCO RAGE M PASSIVA

PISO PROTENOIOO < ] J> C O M A N C O R A G E M A TI TI V A

JUN TA OE CONSTRUÇÃO [CD CA80S DE PROTEÇÃO

2 N 3 0 1 0 1 0 = 0  = C=C0RR  C=C0RR

CABOS OEPROTENSÃO

hpa hsu hsubbe bbese se

BARRA DE TRANSFERÊNCIA

As bordas das junta junta s serradas são de resist resistência ência b em ma ior do que as de const ruç ã o e no rm a lm e nt e d is p e ns a m o t ra t a m e nt o d e b o rd a . Inf e liz m e nt e , q ua nd o s e concreta uma grande faixa que depois é serrada para formar as placas, a abertura das juntas não é uniform e, pois algum as ten der ão a trabalhar antes - como as mais centrais - e exibirão maior abertu ra.

•

5mm

FIGURA 8.4

SELANTE

Reforço de borda (lábio polimérico).

ARGAMASSA P OLIMÉRICA

JUNTA OE CONSTRUÇÃO

As juntas de encontro são empregadas no encontro do piso com a estrutura do edifício - pilares, paredes etc. - o que permite o seu trabalho desvinculado com as partes fixas da estrutura. São tratadas com selantes flexíveis que permitem que o piso trabalhe livremente quando submetido a ciclos térmicos.

 

RESERVATÓRIO P/ SELA NTE |10mm |10mm x 10 10mm) mm)

Junto de encontro.

F IBRA M E TÁ LIC A

h s u b b M

LO NA PLÁ S TIC A

8.3

M e c a n i s m o s d e t r aann s f e r êênn c i a d e c a r g a O mecanismo de transferência de carga em pisos industriais é feito com barras

de aço lisas, de seção circular ou quadrada, sendo os antigos sistemas do tipo mac ho e f ê m e a , o ut ro ra f re q üe nt e m e nt e e m p re g a d o s e m ro d o v ia s , nã o re c o m e nd a dos para pisos industriais (ACI, 2004). As juntas con stituem-se os pon tos m ais frágei frágeiss do piso e, quan do há u m probl probleema estrutural, é nelas que ele vai se manifestar inicialmente, pois é a região mais defor má vel do piso, em razão da arti articulação culação qu e a junta prom ove. As deformações, considerando-se borda livre - sem barras de transferências são geralmente inferiores a 1 mm, o que leva à necessidade das barras estarem justas no concreto. Por exemplo, a aplicação excessiva de graxa pode induzir a uma tensão maior do que a prevista em projeto. Infelizmente, ainda são vistos projetos com a colocação de barras de transferência protegidas por mangueiras plásticas e freqüentemente alguns executores removem-nas para facilitar a retirada das formas, em um procedimento totalmente inadequado à durabilidade do piso. •

TABELA TABELA 8.1

Diâmetro dos barras Diâmetro em função da espessura de um piso de concreto simples (para pisos reforçados, empregar a espessura equivalente equivale nte do simples).

Tipo de Tipo  de   barra de barra de   transferência

Espessura da Placa (mm)

Seçãoo Quadr Seçã Quadrada ada (mm) Comprimento Lado Espaçamento Mínimo

Seção Grculo Seção Grculorr (mm) Comprimento Diâmetro Espaçamento Mínimo