Sistema de fundações para postes de catenária com betão com pré-colocação de agregados (PAC)

Trabalho de Projecto de natureza científica para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil

No atual contexto de crise económica, as empresas de construção vêem-se confrontadas com a necessidade de definir novas estratégias que permitam diferenciar e afirmar a sua presença tanto a nível nacional como internacional. Neste âmbito, a procura de processos construtivos alternativos e inovadores assume particular relevo como fator diferenciador e de competitividade, possibilitando a otimização de recursos e, consequentemente, a redução de custos associados à execução de empreitadas. O projeto que culminou com o desenvolvimento da presente dissertação tem por base o estudo de um processo construtivo alternativo para sistemas de fundações para postes de catenária com recurso à utilização de betão com pré-colocação de agregados. Este estudo tinha como objetivo avaliar a aplicabilidade prática desta tecnologia, efetuando uma abordagem integrada dos diversos aspetos associados ao processo construtivo. Numa primeira fase procedeu-se à execução de ensaios laboratoriais de caraterização da tecnologia de betão com pré-colocação de agregados, com o objetivo a otimizar a dosagem dos constituintes em função dos maciços a serem executados. Este processo incidiu no estudo de 6 tipos de betões com pré-colocação de agregados, onde se procurou variar a relação cimento/cinzas e a granulometria dos agregados grossos. Os resultados obtidos evidenciam que, para algumas dosagens analisadas laboratorialmente, o betão com pré-colocação de agregados apresenta características compatíveis com os requisitos definidos para os maciços de fundação de postes de catenária, nomeadamente no que se refere à resistência à compressão. Numa segunda fase do estudo procedeu-se ao dimensionamento dos maciços de fundação de forma a compatibilizar a sua geometria com os esforços atuantes e com as características do terreno. Com o objetivo de otimizar o processo construtivo associado à execução de fundações para postes de catenária, este dimensionamento teve por base uma geometria cilíndrica por oposição à geometria prismática tradicionalmente adotada em Portugal. Para avaliar a viabilidade técnica e económica do processo construtivo, efetuou-se numa terceira fase uma análise orçamental em função do planeamento das atividades associadas à execução de fundações para postes de catenária recorrendo a betão com pré-colocação de agregados. Esta análise teve por base a definição e estruturação do processo construtivo, realizando-se uma análise comparativa com o processo tradicionalmente utilizado para a execução deste tipo de estruturas. Em resultado da análise efetuada verificou-se que a metodologia adotada para a execução dos sistemas de fundações de postes de catenária com betão com pré-colocação de agregados permite um rendimento superior, comparativamente com a solução tradicionalmente utilizada. Na quarta e última fase do projeto, realizou-se uma avaliação técnica e económica da viabilidade de incorporação de balastro em fim de vida como agregado grosso no processo produtivo de betão com pré-colocação de agregados. A incorporação de materiais em fim de vida vem ao encontro de diversas diretrizes legislativas a nível nacional e comunitário que incentivam e promovem a reutilização de materiais e resíduos no setor da construção. Os resultados obtidos evidenciam que, para as condições definidas, a reutilização de balastro em fim de vida como agregado grosso para o fabrico de betão com pré-colocação de agregados constitui uma alternativa técnica e economicamente viável, permitindo, não só a redução de custos associados à execução da empreitada, como também racionalizar o consumo de matérias primas.

Abstract: In the current context of economic crisis, construction companies are challenged with the need to define new strategies to distinguish and affirm their presence both nationally and internationally. In this context, the search for alternative and innovative construction processes assumes particular importance as a differentiation factor and competitiveness, enabling the optimization of resources and, consequently, the reduction of costs associated with the execution of contracts. The project that led to the development of the present dissertation is based on the study of an alternative constructive process for catenary poles foundations with the use of preplaced aggregate concrete. This study aimed to evaluate the practical applicability of this technology, making an integrated approach to the various aspects associated with the constructive process. In a first stage it was developed laboratory tests for the characterization of the preplaced aggregate concrete technology, aiming to optimize the proportioning of the constituents. This process focused on the study of 6 types of preplaced aggregate concrete, by changing the relationship of cement/fly ash and the aggregate size. The results obtained show that, for some of the studied samples, preplaced aggregate concrete revealed compatible results with the requirements defined for the catenary poles foundations, particularly for the compressive strength. In a second stage of this study, it was developed the design of the catenary poles foundations in order to reconcile their geometry with active loads and with the soil characteristics. In order to optimize constructive process associated with the execution of foundations for the catenary poles foundations, this design was based on a cylindrical geometry as opposed to prismatic geometry traditionally adopted in Portugal. To evaluate the technical and economic feasibility of the constructive process, it was conducted in a third stage of this work, a budget analysis associated with the planning activities related with the execution of foundations for the catenary poles foundations using preplaced aggregate concrete. This study was based on the definition and structuring of the constructive process performing a comparative analysis with the traditionally used process for the execution of this type of structures. As a result of the carried out analysis it was revealed that the methodology adopted for the execution of catenary poles foundations using preplaced aggregate concrete presents a better economic results compared with traditionally concrete. In the fourth and last phase of the project, it was developed a technical and economic assessment of the feasibility of incorporating processed end-of-life ballast as coarse aggregate in the productive process of preplaced aggregate concrete. The incorporation of end-of-life materials meets various legislative guidelines that encourage and promote the reuse of materials and wastes in the construction sector. The results obtained showed that, for the conditions set, the reuse of processed ballast as coarse aggregate for the manufacture of preplaced aggregate concrete constitutes a technically and economically feasible alternative, allowing not only the reduction of costs associated with the execution of the contract, as well as rationalizing the consumption of materials.