Sustentabilidade do betão: Comportamento de betões com substituição parcial de cimento portland por adições quase inertes

Os betões atuais são materiais com custos extremamente competitivos devido ao baixo custo do cimento Portland. Contudo, os elevados níveis de emissões de C02 gerados na sua produção provocam o aumento do custo final do produto, tanto económico como ambiental. Devido a esta situação algumas adições têm sido estudadas como alternativas para substituir parcialmente os conteúdos de cimento no fabrico de betão. Uma vez que existem grandes quantidades de pó de mármore inutilizadas na região de Évora decidiu-se avaliar o seu comportamento. O pó de mármore foi adicionado em certas percentagens de forma a reduzir os conteúdos de cimento, permitindo avaliar se este iria manter e/ou melhorar as características de resistência à compressão e trabalhabilidade do betão. Além de avaliado o comportamento desta adição, o mesmo foi também comparado com a adição de filer calcário nas mesmas percentagens. Os resultados obtidos demonstraram a exequibilidade da utilização de ambas as adições. ABSTRACT: Concretes currently used in construction are materials with very competitive costs due to the low cost of Portland cement. However, high levels of C02 emissions generated in its production cause an increase of the final cost of the product, both economically and environmentally. Due to this situation, some additions have been studied as alternatives to replace partially cement contents in concrete production. Since there are large quantities of marble dust in the region of Évora, it was decided to evaluate his behavior. The marble dust was added in known percentages so the cement contents could be reduced, allowing evaluating if it will maintain and/or improve the characteristics of the compressive strength and workability of the concrete. ln addition to evaluating the behavior of marble dust, this addition was also compared with the addition of limestone filler in the same percentages. The results demonstrated the feasibility of using both additions.

Betão betuminoso temperado com betume aditivado em refinaria

Ao longo dos tempos, tem-se vindo a verificar maior preocupação e consciência ambientais, pelo que os organismos e associações independentes têm procurado sensibilizar as empresas e os governos a nível mundial para um consumo mais racional da energia, tendo em vista uma menor emissão de dióxido de carbono para a atmosfera. Neste contexto, as tecnologias de pavimentação têm evoluído no sentido ecológico, isto é, de modo a terem menos impactes ambientais e a serem economicamente viáveis. As misturas betuminosas não são exceção desses avanços tecnológicos, tendo surgido as misturas betuminosas temperadas com o objetivo de contribuírem para a redução do consumo de energia e de emissões face às misturas convencionais. A sustentabilidade ambiental só pode consolidar-se através do desenvolvimento de tecnologias de produção ambientalmente mais adequadas, evitando desta forma comprometer o bem-estar das futuras gerações. Atualmente, as misturas betuminosas temperadas não conseguiram ainda uma posição de destaque face às misturas convencionais, dado que os agentes que as utilizam mantem ainda alguma desconfiança relativamente à performance desta tecnologia comparativamente às convencionais, pelo que é primordial demonstrar que o seu desempenho mecânico é adequado e semelhante ao das misturas produzidas a quente. Assim, o objetivo deste trabalho é realizar um estudo exploratório de algumas características de uma mistura betuminosa temperada produzida com um betume aditivado em refinaria e que, portanto, dispensa o uso de outros aditivos para baixar a temperatura de manipulação. Neste documento faz-se um breve enquadramento e uma abordagem histórica da evolução das misturas betuminosas temperadas e descrevem-se as diferentes tecnologias e técnicas de produção, abordando os seus benefícios e desvantagens, e indicando as propriedades típicas das mesmas. Em seguida apresentam-se os estudos laboratoriais para avaliação das diferentes propriedades volumétricas e o comportamento mecânico da mistura. Inclui-se também, sempre que possível, uma comparação das propriedades obtidas com resultados obtidos em misturas betuminosas a quente semelhantes, de forma a mostrar a aplicabilidade das MBT.

Estudo da aderência e fendilhação em elementos de betão incorporando nanopartículas

Com o crescimento progressivo da preocupação quanto ao consumo energético a nível global e a sua redução, por consequência das alterações climáticas, tem havido uma tentativa de adaptação do setor da construção para dar um contributo neste campo. O betão armado, pelas suas características e pela facilidade com que é moldado, estabeleceu com o Homem uma “amizade” duradoura. Atualmente é o material mais consumido a nível mundial, com uma produção de, aproximadamente, 10km3/ano, prevendo-se que este número venha a aumentar nos próximos anos. A sua produção necessita de um elevado consumo energético, principalmente na produção de um dos seus constituintes, o cimento. Mantendo-se a utilização generalizada do betão, uma potencial solução para este problema passa então pela redução do consumo deste elemento. Uma alternativa possível e que, nos últimos anos, ganhou relevo, prende-se com a introdução de nanotecnologia na produção do betão. A progressiva substituição do cimento Portland, por outro elemento capaz de fornecer as mesmas características às peças de betão, é uma necessidade, surgindo a introdução de nanopartículas como um caminho possível para esse objetivo. A alteração da composição do betão com a introdução de nanopartículas, acarreta consigo uma possível alteração do comportamento estrutural de elementos de betão armado, devido às alterações das propriedades do próprio betão. Este trabalho teve como motivação principal o estudo da influência deste “novo” betão na aderência aço-betão. Para a análise deste fenómeno, foram definidas duas etapas de estudo, sendo a primeira a produção de ensaios de arrancamento (Pull Out) para medir a tensão de aderência máxima e a segunda a realização de testes em tirantes com o objetivo de medir o padrão de fendilhação nestes elementos. Foram produzidas várias misturas de betão contendo dois tipos de nanopartículas (nano-sílica e nano-alumínio), incorporando também fibras metálicas. O estudo da aderência através do programa experimental apresentado, teve ainda como variáveis o uso de varões lisos e nervurados. No total foram realizados trinta e dois ensaios de arrancamento e dezasseis ensaios de tração com tirantes de betão armado. Os resultados obtidos demonstraram que a introdução de nanopartículas na composição do betão origina algumas diferenças de comportamento, relativamente ao betão normal. Nalguns casos os resultados foram algo inesperados. O trabalho desenvolvido no âmbito desta tese estava enquadrado num projeto mais amplo, designado por Nanobetão, promovido por um consórcio estabelecido entre o Instituto Superior de Engenharia de Coimbra e a empresa Smart Inovation.

Estratégias para intervenções de reparação e reforço em estruturas de betão armado

Já se passaram algumas décadas desde que o betão é o principal material de construção que ergue cidades e estruturas nas civilizações contemporâneas. Num passado não muito longínquo, a área da durabilidade, manutenção e prevenção das estruturas de betão não foi vista como prioridade, chegando a ser negligenciada, por consequência hoje existem graves problemas nalgumas construções de betão. Por outro lado, devido ao excedente de construção habitacional em Portugal e à, a atual conjuntura económica/financeira que a Europa atravessa, o setor da construção tem sofrido um abrandamento acentuado. A consciência e postura de sustentabilidade das novas gerações e entidades competentes, acentuou a necessidade de preservar, reparar e reforçar muito do património no parque habitacional português e europeu. O projeto de intervenção numa estrutura nunca é abordada da mesma maneira, não existem duas estruturas iguais, e há particularidades neste tipo de projetos que não existem num projeto de uma estrutura nova. Para intervir numa estrutura já construída é necessário um conhecimento abrangente em várias temáticas, tais como: regulamentação, métodos de avaliação de segurança, definição das características mecânicas dos materiais, técnicas de reparação e reforço, metodologias de diagnostico e intervenção, comportamento estrutural, etc. Atualmente existe muita informação acerca da temática de reparação e reforço de estruturas de betão armado, no entanto há ainda alguma falta de documentação onde a informação aparece de forma integral e objetiva. Consideando o apresentado anteriormente, tentou-se compilar informação sobre os principais assuntos que interessam a um projeto de reparação/reforço de estruturas de betão armado, nomeadamente as normas e legislação aplicável, exemplos de metodologias de inspeção e intervenção, os principais ensaios em laboratório e in situ para caracterização dos materiais, principais técnicas de reparação/reforço. Sobre este tópico e a título de exemplo, aprofundou-se com mais detalhe as considerações relativas ao dimensionamento com reforço com FRP´s.

Ligação microestaca / estrutura – estudo do comportamento da interface calda / betão existente

Na reabilitação de edifícios e pontes, o recurso a microestacas como técnica de reforço e recalçamento de fundações pode ser feito através de diferentes tipos de ligação entre a microestaca e a fundação da estrutura a reforçar. A escolha da solução depende das condicionantes e das solicitações previstas para cada intervenção. Este trabalho foca-se nas ligações seladas de microestacas como solução de reforço e recalçamento de fundações. As ligações seladas de microestacas carecem de normas e regulamentos próprios de dimensionamento, levando os projetistas a basearem-se em experiências anteriores e nos códigos estruturais existentes adaptando-os a cada caso de reabilitação. Tendo em vista complementar os estudos já realizados em ligações seladas de microestacas, nomeadamente o estudo realizado por Gómez et al.(2005) e posteriormente o estudo realizado por Veludo (2012), este trabalho tem por objetivos principais avaliar a influência do tratamento da superfície do furo de selagem e do confinamento passivo na capacidade de ligações seladas na tensão de rotura da aderência na interface calda / betão. Para atingir os objetivos propostos foi elaborado um trabalho experimental em que se realizaram 26 ensaios à compressão de varões selados em furos realizados em provetes cilíndricos sem e com confinamento de armaduras passivas. Para avaliar a influência dos parâmetros identificados na capacidade da ligação foram fabricados provetes com quatro diferentes superfícies do furo de selagem (lisas, rugosas, indentadas com anéis e indentadas em hélice) sem armadura transversal de confinamento e provetes com superfície do furo de selagem indentada com anéis e com 4 diferentes níveis de confinamento passivo conferido por armaduras transversais. Verificou-se que os parâmetros avaliados condicionam fortemente a aderência na interface calda / betão, assim como os modos rotura observados. As superfícies indentadas e maiores percentagens de confinamento permitem aumentar a capacidade e a ductilidade da ligação. Os resultados obtidos com os provetes confinados estão em linha com as prescrições com os atuais códigos de betão armado em relação à influência do confinamento conferido por armaduras transversais e acrescentam resultados importantes para a análise e dimensionamento de ligações seladas em fundações de betão armado existentes

Projeto de estrutura de betão armado – Análise comparativa de dois softwares

O presente relatório de estágio tem como propósito, a descrição das atividades realizadas no estágio de carácter curricular para o âmbito do curso de Mestrado em Engenharia Civil – Construções Civis. Este relatório trata um caso de estudo de uma moradia, para a realização de um projeto de estabilidade. O propósito da análise estrutural para a moradia, vem com a necessidade do projeto de arquitetura ter sido concebido no gabinete da empresa, não existindo ainda o seu projeto de estabilidade. O estudo passa pela realização de modelos estruturais realizados em dois softwares de cálculo automático, um disponibilizado pela empresa e outro aprendido em período académico. Os dois softwares de cálculo utilizados foram: o CypeCad 2016 e o Robot Structural Analysis Professional 2015 versão estudante. É feita uma abordagem quanto ao funcionamento e condições de inserção de dados que cada software, identificando as ações e valores característicos, selecionados para o seu cálculo estrutural do caso de estudo. Com o decorrer do estudo, verificou-se que existem várias opções na inserção de dados relativos às ações na estrutura, podendo ser criada uma modelação de forma automática, isto é, através de dados pré-definidos que se encontram na base de dados do software de acordo com a regulamentação escolhida, ou de uma forma mais manual, onde o utilizador pode inserir os valores que pretende, mediante de uma introdução de um maior número de dados. Com esta realidade, fez-se uma análise comparativa dos modelos gerados de forma automática e de forma manual em cada software de cálculo. Com a criação dos modelos concluída e calculada, fez-se uma comparação dos esforços para alguns elementos estruturais, verificando as diferenças de resultados, e fazendo a sua análise. Por fim, foi efetuado o dimensionamento estrutural da moradia com recurso ao software utilizado pela empresa e gerados todos os seus desenhos do projeto de estabilidade para o caso de estudo.

Revisão dos sistemas de classificação da qualidade superficial do betão à vista

Sendo o material de construção mais utilizado atualmente, o betão tem vindo a ser sucessivamente melhorado de modo a responder às crescentes exigências técnicas, estéticas, funcionais e ambientais impostas pelos projetistas no que toca à sua utilização. De entre estas exigências destaca-se a utilização de paramentos com elevado desempenho a nível estético de modo a corresponderem aos objetivos idealizados pela arquitetura. Desta forma, têm vindo a ser cada vez mais desenvolvidos os betões com elevado desempenho a nível arquitetónico, onde se englobam os betões à vista quer nas suas cores usuais – cinzento e branco - como os betões coloridos. A aplicação de betão à vista requer um grande conhecimento do material e do seu comportamento bem como das técnicas de fabrico e aplicação. Desta forma, e de modo a que se consiga um resultado final com elevada qualidade em termos visuais será necessária uma grande dose de cuidados durante todas as fases do processo construtivo. Nos últimos anos, as associações de fabricantes de betão e/ou de cofragem, têm tido um papel importante na definição de tópicos relacionados com o acabamento do betão à vista e realizaram um esforço para documentar e estabelecer critérios de classificação superficial do betão. Este artigo apresenta uma revisão dos sistemas de classificação da qualidade superficial do betão à vista

Formulação de betão autocompactável com resíduos de pedreiras do Alentejo: Aproveitamento de resíduos no fabrico do betão

Os betões autocompactáveis (BAC) são betões que se definem pela capacidade de fluir no interior das cofragens, preenchendo-as e envolvendo as armaduras só por acção do seu próprio peso, sem bloqueio dos agregados e mantendo-se homogéneo em todo o seu volume. As adições activas do tipo II nomeadamente as cinzas volantes, utilizadas na fabricação do BAC irão escassear no futuro pelo facto de provirem da queima do carvão da qual resulta uma quantidade elevada de C02. Para minimizar estas emissões, o carvão começa a ser substituído por gás natural. Mas, como o BAC necessita duma grande quantidade de finos, há necessidade de encontrar outros subprodutos que a substituam. Tendo em conta o que atrás se afirma introduziram-se na fabricação do BAC resíduos de pedreira do Alentejo, identificaram-se as suas características no estado fresco e no estado endurecido. Este estudo teve também em conta o factor económico da sua produção. /ABSTRACT: Self-Compacting (SCC) is concrete which may be defined by the ability to flow inside the formwork, filling them and involving the reinforcements only by action of its own weight, without blocking and maintaining uniformity throughout its volume. Type II additions, as fly ash, are used in the manufacture of SCC. The supply of fly ash in the future will be difficult because they come from the burning of coal resulting in a high amount of C02. To minimize these emissions, coal is being replaced by natural gas. But, as the BAC requires a large amount of fine materials, the formulation of SCC requires other fine products. Having this in mind, the use of waste from Alentejo quarries in concrete was tested. The characteristics of SCC with waste material were identified in fresh and hardened state. This study also took into account the economic factor of production.

Paredes moldadas no edifício Carlton Life Lusíada, São Domingos de Benfica, Lisboa

Define-se como paredes moldadas os elementos estruturais, fabricados em betão armado, construídos “in situ” por meio de escavação no terreno de trincheiras profundas e relativamente largas, sem necessidade de entivações. Estas paredes, mais propriamente designadas por cortinas, são construídas antes da retirada do terreno que vai dar lugar à futura escavação. Devido às características do terreno(terreno mole), a escavação da vala, fez-se utilizando Lamas Tixotrópicas (Bentonite), que são introduzidas à medida que a escavação vai avançando. Estas permanecem no interior da vala, durante as operações de escavação, colocação da armadura e da própria betonagem. Na betonagem, como o peso específico da bentonite é inferior ao do betão, à medida que se vai betonando, a bentonite vai sendo expulsa da trincheira, sendo reaproveitada para painéis a executar posteriormente. A Carlton Life, ao pretender construir uma Unidade de Cuidados Continuados junto ao Hospital dos Lusíadas, para complemento do mesmo, teve que atender à envolvente e às suas condicionantes. A equipa de projecto, neste caso o Gabinete de Projecto Sopsec, com sede no Porto, procedeu ao levantamento das condições existentes assim como dos respectivos condicionamentos. Dado que junto, à futura edificação, do lado Norte, situa-se a Av. Lusíada e sob a mesma, a linha Azul do Metropolitano de Lisboa, a execução da contenção seria condicionada não só pela profundidade das fundações,como pela proximidade da linha de Metro. O alçado Norte, virado para a linha de Metro, teria que ser executado através de paredes moldadas, sem ancoragens, pelo que as paredes teriam que ser escoradas, processo pouco usual, justificando-se assim o interesse deste trabalho. Este relatório refere-se a esta fase da construção do edifício, paredes moldadas e monitorização da respectiva execução.

Estágio no âmbito do projecto de execução de uma ponte e viaduto sobre a várzea do rio Nabão

O presente relatório tem como objectivo descrever o trabalho desenvolvido ao longo de um estágio realizado na empresa Professor Edgar Cardoso - Engenharia e Laboratório de Estruturas durante o período de Março de 2009 a Maio de 2010. Este documento refere-se ao Projecto de Execução da Ponte e Viaduto sobre o Rio Nabão a construir no I.C.3 - E.N.110, lanço correspondente à variante de Tomar, e destina-se a vencer o Rio Nabão e a baixa aluvionar a ele associada. A ponte é constituída por dois tabuleiros, um por faixa de rodagem, tendo cada uma duas vias no mesmo sentido. Cada tabuleiro apresenta uma secção transversal de largura 13,25m e desenvolve-se ao longo de 27 vãos, 25 vãos intermédios de 32 metros e dois vãos extremos de 26 metros, com um comprimento total de 852 m. Trata-se de dois tabuleiros contínuos em toda a sua extensão, apoiados nos encontros e pilares sobre aparelhos móveis unidireccionais, aferrolhados por meio de elementos fusíveis aos dois grupos de pilares centrais, P13 e P14. Os encontros possuem aparelhos amortecedores e de travamento para deslocamentos bruscos horizontais, como por exemplo provocados por um sismo. Este Projecto está em conformidade com os regulamentos e normas de Projecto de Construção de Pontes são eles, o R.E.B.A.P., R.S.A., Eurocódigo 2 e Eurocódigo 8.

Estágio no âmbito do projecto de execução de um viaduto sobre um sapal e o caminho de ferro

O presente relatório descreve o trabalho desenvolvido ao longo de um estágio realizado na empresa Professor Edgar Cardoso - Engenharia e Laboratório de estruturas no período de Março de 2009 a Maio de 2010. Neste estágio foi desenvolvido o Projecto de Execução do Viaduto sobre os Ramais de Caminho de Ferro pertencentes à SAPEC e à EDP e sobre um SAPAL que lhes fica contíguo, em Praias do Sado, inseridas no 2º lanço da Estrada de Ligação Alto da Guerra - Mitrena. Este viaduto suporta uma faixa de rodagem com duas vias de trânsito em sentidos opostos, e é constituído por um tabuleiro contínuo de 15 vãos, dois extremos de 21,00m e treze intermédios de 35,00 m cada, medidos sobre o eixo longitudinal do tabuleiro, tendo um comprimento total de 497, 00m. A estrutura do viaduto é composta por betão armado e pré-esforçado, sendo o seu tabuleiro apoiado nos encontros e pilares de secção circular, sobre aparelhos móveis unidireccionais, aferrolhados por meio de elementos fusíveis aos dois grupos de pilares centrais. O dimensionamento respeitou os regulamentos nacionais em vigor, nomeadamente o Regulamento de Betão Armado e Pré-Esforçado (R.E.B.A.P.) e o Regulamento de Segurança e Acções para Edifícios e Pontes (R.S.A) e os Eurocódigos 2 e 8, nas situações onde os anteriores são omissos.

Estágio no âmbito do projecto de execução de um viaduto de ligação entre a E.M. 575 e a E.M. 533-1 situado no Pinhal Novo

O presente relatório tem como objectivo descrever o trabalho desenvolvido ao longo de um estágio, realizado na empresa Professor Edgar Cardoso - Engenharia e Laboratório de Estruturas, durante o período de Fevereiro de 2009 a Maio de 2010. Durante este período, foi realizado um projecto de execução de um viaduto situado no Pinhal Novo. Este possui um comprimento total de 233,0 metros, suporta duas vias de trânsito em sentidos opostos e é constituído por 7 vãos com a seguinte distribuição: 20,0 m – 30,0 m – 35,0 m – 58,0 m – 40,0 m – 30,0 m – 20,0 m Além de compreender um vão central de 58,0 metros, existe ainda a particularidade de o viaduto atravessar um complexo feixe de linhas férreas e a sua directriz ser completamente curva. O tabuleiro é composto por betão armado, pré-esforçado na direcção longitudinal, encontra-se apoiado sobre os encontros e rigidamente ligado a 6 pilares de secção circular. A secção transversal do tabuleiro é constituída por uma nervura de secção trapezoidal, com 12 metros de largura, espessura variável e vazada no 2º, 4º e 6º vão. O dimensionamento respeitou os regulamentos nacionais em vigor, nomeadamente o Regulamento de Estruturas de Betão Armado e Pré-Esforçado (REBAP), o Regulamento de Segurança e Acções para Edifícios e Pontes (RSA) e o Eurocódigo 1, 2 e 8.

Simulação numérica do comportamento de lajes: aplicação do método dos elementos finitos a problemas tridimensionais de elasticidade linear usando o freeFEM++

O presente trabalho entende a dedução das Equações de Compatibilidade, Equilíbrio, bem como as Leis Constitutivas, de modo a resolver numericamente problemas de Elasticidade Linear formulados para Lajes de Betão. A solução numérica é obtida usando o Método dos Elementos Finitos, implementado em freeFEM++, e comparada com os resultados conseguidos no SAP2000 e com os dados tabelados nas Tabelas de Barès, validando-se desta forma os modelos implementados através do freeFEM++.

Projecto de fundações e estrutura destinado a um hotel

O objectivo da realização deste trabalho, foi a aplicação dos conceitos aprendidos ao longo da licenciatura em Engenharia Civil, e mais aprofundados no Mestrado no perfil de Estrutura, desenvolvendo as capacidades de análise no domínio da engenharia civil associadas ao projecto de estruturas, tendo sempre em vista que o produto final seria um projecto apto a seguir para obra e ser executado. Tendo como base as características arquitectónicas do edifício e as geotécnicas do local de implantação deste, foi elaborado um projecto de um edifício com estrutura em betão armado, utilizando pré-esforço em lajes de maiores vãos. Para tal, foram aplicados conhecimentos adquiridos no âmbito do estudo do betão estrutural, da mecânica dos materiais, da engenharia sísmica, da dinâmica de estruturas e de dimensionamento de fundações. Para a análise estrutural do edifício foi utilizado o programa de cálculo automático SAP2000, bem como o programa de FAGUS para o cálculo de armaduras. Foi efectuado um vasto trabalho, quer na agregação de elementos teóricos de base para o projecto, tais como regulamentos, eurocódigos e bibliografia diversa, quer na comparação com construções similares. As hipóteses de dimensionamento que foram sendo consideradas tiveram sempre o objectivo de obter a melhor solução, traduzida na melhor custo/qualidade.

Estudo de viadutos rodoviários com vigas pré-fabricadas pré-esforçadas

O presente documento relata o trabalho desenvolvido pelo estagiário durante o período do seu estágio curricular, no âmbito da elaboração de projectos de estruturas de betão armado e pré-esforçado. Foi um trabalho que contribuiu para o aumento do seu leque de conhecimentos, criando a oportunidade de aplicá-los em casos reais, neste caso de viadutos rodoviários. Tratam-se e obras de arte constituídas por tabuleiros estruturalmente contínuos, formadas por vigas pré-fabricadas e pré-esforçadas e complementadas por uma camada de betão aplicado em obra. Têm a particularidade e a vantagem de a continuidade sobre os apoios intermédios ser realizada sem o recurso à aplicação de pós-esforço de continuidade. Esta é garantida utilizando apenas o betão armado. Durante a execução destes projectos, houve a oportunidade de simular, estudar e compreender todas as fases construtivas pelas quais as estruturas irão passar, até chegar à fase de serviço, que prolongar-se-á durante toda a sua vida útil. Mais concretamente, compreendeu-se a aplicação das diversas acções actuantes, permanentes e variáveis, assim como a evolução temporal dos diversos esforços internos, as tensões instaladas nos diversos elementos estruturais e as deformações consequentes. Serão mencionados os métodos de cálculo utilizados para dimensionar os diferentes elementos estruturais constituintes deste tipo de obra de arte, passando também pela descrição dos modelos de cálculo utilizados no cálculo automático. Os elementos estruturais analisados foram o tabuleiro, pilares, carlingas, encontros, fundações e lajes de transição. Determinaram-se também as características dos equipamentos acessórios, isto é, os aparelhos de apoio e juntas de dilatação.