concreto pré-moldado
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fundamentos e aplicações
concretopré-moldado
Mounir Kalil El Debs
Parte 1 | Introdução
Fig i.1 Índices de consumo de cimento utilizado no CPM e de consumo de CPM por habitante no início dos anos 1990Fonte dos dados: Tupamaki (1992).
Finl
ândi
a
Dinam
arca
Holan
da
Suéc
ia
Alem
anha
Reino
Uni
do
Espa
nha
Fran
ça
Japã
oItá
lia EUA
Cana
dá
Bras
il0
10
20
30
40
50
Porc
enta
gem
do c
onsu
mo d
e ci
men
to
uti
lizad
o n
o c
oncr
eto p
ré-m
old
ado
0
40
80
120
160Co
nsu
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Bras
il
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Outros 20%
Outros3%
CML 7% CML
24%
Madeira 43%
CPM 31%
CPM9%
Aço 47%Aço
16%
INGLATERRAFINLÂNDIA
Fig i.2 Utilização do CPM e de outros materiais na construção de edifícios novos na Finlândia e na InglaterraFonte dos dados: Janhunen (1996) e Elliott (1996).
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Fig. I.3 Aplicação do CPM em estrutura de esqueleto para edificação de um pavimentoFonte: adaptado de ABCI (1986).
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Fig. I.4 Aplicação do CPM em estrutura de parede portante para edificação de um pavimentoFonte: adaptado de PCI (1992).
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Fig. I.5 Aplicação do CPM em estrutura de esqueleto para edificação de múltiplos pavimentos de pequena alturaFonte: adaptado de FIP (1994) (figura superior) e PCI (1992) (figura inferior).
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Fig. I.6 Aplicação do CPM em estrutura de esqueleto para edificação de múltiplos pavimentos de grande alturaFonte: adaptado de ABCI (1986).
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Fig. I.7 Aplicação do CPM em estrutura de parede portante para edificação de múltiplos pavimentos de grande alturaFonte: adaptado de PCI (1992).
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Fig. I.8 Aplicação do CPM em sistema estrutural misto para edificação de múltiplos pavimentosFonte: adaptado de PCI (1992).
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Fig. I.9 Exemplos de aplicação do CPM em edifícios no Brasil apresentados no Painel dos Projetistas do 2PPP: a) Boulevard Shopping, em Belo Horizonte (MG), e b) prédio do bacharelado em Ciências e Tecnologia da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), em Natal (RN)Fonte: a) Santos (2009) e b) Maranhão (2009).
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Fig. I.10 Aplicação do CPM em edifícios escolares: caso da Fábrica de Escolas do Amanhã Governador Leonel BrizolaFonte: Importância... (2015).
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Fig. I.11 Aplicação do CPM em coberturas: caso dos terminais rodoviários urbanos de integração do BRT-BHFonte: Rocha (2014).
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4,75m 4,75m 4,75m 4,75m
95 m
A AB B C C D D
ESQUEMA LONGITUDINAL
+17,00
0,00
30,00-
48,25-
ESQUEMA TRANSVERSAL
190 tf
225 tf
275 tf
600 tf
410 tf
400 tf
30 a 50 m
95 mA
B C
DTIPOS E PESOS DOS ELEMENTOS PRÉ-MOLDADOS
22,5 m
(1 tf ≃ 10 kN)
Laje pré-moldada Vigas pré-moldadas
Infraestrutura
CML
Fig. I.12 Exemplos de aplicação do CPM em pontes
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Painel alveolar
Cobertura
Viga pré-moldada
Painel de parede típico
Painel especial
Fundação da paredeLigação da parede
na fundação
Fundação do pilarBainha para os cabos
de protensão
Armadura não protendida
Ligação das paredes
PilarJuntas de construção
Elemento pré-moldado
Lastro de concreto
Fig. I.13 Exemplos de aplicação do CPM em obras de infraestrutura urbanaFonte: b) adaptado de PCI (1987).
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Fig. I.14 Exemplos de aplicação do CPM em obras civisFonte: a) Doniak (2013).
Segmento-chave
Segmento normal
Segmento pré-moldado
Revestimento do túnel
Parafusos para ligaçãona direção circunferencial
Parafusos para ligação na direção longitudinalShield
Graute injetado Graute
injetado Material escavado
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Içamento
Tirantes
a) b) c)
Bloco de ancoragem Tirantes
Grua
Andaime
Tirantes
a) b)
c)
Fig. I.15 Exemplos de aplicação do CPM com pequena diferença em relação ao emprego de CMLFonte: b) adaptado de Teshima et al. (2002).
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b) Viga de borda
(10 kN ≃ 1 tf )
a) Viga central (1,0 m largura, vão máximo 9,0 m, peso máximo 63 kN)
f) Elemento de borda da fundação
e) Elemento central da fundação
ELEMENTOS PRÉ-MOLDADOS
c) Muro de ala d) Elemento da parte central do encontro (1,0 m largura, altura máxima 5,75 m, peso 40 kN)
MONTAGEM
b) Término da montagem dos encontros
a) Montagem de um dos encontros
c) Colocação da última viga da superestrutura
Fig. I.16 Exemplo de aplicação do CPM com elevado grau de industrialização para a construção de pontes de pequeno porteFonte: adaptado de Fernández Ordóñez (1974).
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Fig i.17 Exemplo de componente de catálogoFonte: adaptado de ABCI (1986).
500 750 1.000 1.250 1.500 1.750 2.000 2.250
1.000
3.000
5.000
7.000
9.000
11.000
13.000
15.000
Vão livre em cm
( ) sob consulta
Sobre
carg
a úti
l kg
f/m
(10
kN
/m)-2 40 x 140
40 x 120
40 x 100
40 x 80
h
b
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Fig i.18 Exemplo de construção com aplicação intensiva de componente pré -moldado em edifícios – ampliação do aeroporto Madrid-Barajas, em Madrid (Espanha): a) execução da viga de CML com cimbramento móvel; b) montagem dos painéis alveolares; c) vista da obra em construção; d) obra prontaFonte: Corres Peiretti (2009).
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Custos
Número de elementos
Custo variável
Custo fixo
Viabilidade de produção industrial
Produção manufaturada
Produção industrial
Fig. I.19 Composição de custos nas produções industrial e manufaturada
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Fig. I.20 Processo construtivo tilt-upFonte: b) cortesia de Vendramini Engenharia.
b) Levantamento do painela) Esquema construtivo
Piso
Painéis moldados sobre o piso
Levantamento do painel
Painéis montados
Escoramento provisório
a) Esquema construtivo
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Seção parcial Seção ampliada
Montagem
Após o endurecimento do concreto moldado no local
Concreto moldado no local (CML)
Concreto pré-moldado (CPM)
CML
CPM
Concreto moldado no local (CML)
Fig. I.21 Elementos pré -moldados de seção parcial
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ELEVAÇÃO SEÇÃO TRANSVERSAL
~26
,00
m
Elemento pré-moldado Elementos
pré-moldados
Concreto moldado no local
Viga moldada no local
Painel pré-moldado Sistema de fixação
Acabamento com agregado exposto
Parede moldada no local
Tubo de açoSistema de fixação
Fôrma de madeira
a) Emprego em elementos de fachada
b) Aplicação como fôrma para pilar c) Emprego como fôrma incorporada ao elemento estrutural
Fig. I.22 Exemplos de aplicação do CPM arquitetônicoFonte: adaptado de b) Waddell (1974) e c) PCI (1989).
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Concreto
Perfil metálico
CML
a) Componente pré-moldado b) Aplicação em tabuleiro de ponte
Fig. I.23 Elemento misto concreto-aço
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Fig. I.24 Exemplos da aplicação de elementos pré -moldados de argamassa armadaFonte: desenhos adaptados de Hanai (1992).
Chapa ondulada de fibrocimento
Forro
400 mm
320 4040
400
mm
70
19
18
18
9,84 m
23,00 m12,00 m 23,00 m 12,00 m
23,00 m12,00 m
6,00 6,00 5,75 5,75 5,75 5,75
2,17Diafragmas pré-moldados
Diafragma pré-moldado
250250 625 6251250
3000 mm
2170
mm
35
SEÇÃO TRANSVERSAL DA VIGA
a) Viga de cobertura de pavilhão – uma das primeiras aplicações da argamassa armada no Brasil, em 1961, nas obras de ampliação do campus de SãoCarlos (SP) da Universidade de São Paulo (USP). As fotos mostram a fabricação de uma viga e a montagem das vigas na cobertura
b) Viga de cobertura de terminal rodoviário – essa aplicação atípica da argamassa armada foi justificada por razões circunstanciais, com a redução dopeso de 750 kN da alternativa originalmente prevista para 250 kN da viga de 35 m de comprimento
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Fig. I.25 Aplicação de elementos pré -moldados de argamassa armada em construções escolares: a) escola transitória em Abadiânia (GO) e b) escolas de dois pavimentos construídas pela Fábrica de Equipamentos Comunitários (Faec) em Salvador (BA)Fonte: Latorraca (1999).
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26,00 m
31,00 m
10,0
0 m
Poliestireno
Concreto moldado no local
Espaço para serviço
Espaço para iluminação
GRC
Forro
GRC (concreto com fibra de vidro)
ELEVAÇÃO
PLANTA DA COBERTURA
DETALHE DA LIGAÇÃO ENTRE OS ELEMENTOS PRÉ-MOLDADOS
Elemento pré-moldado
Armadura em espiral
GRC projetado
GRC aplicado no local
5,67
m
Fig. I.26 Exemplos de aplicação do concreto armado com fibras de vidro (GRC)
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Fig. I.27 Exemplo de aplicação de GRC no Brasil: ampliação da Catedral da Sé, em São Paulo (SP)Fonte: cortesia de Fernando Barth.
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Estribo com armadura revestida de epóxi
Cordoalha de fibra de carbono ϕ = 12,5 mm 200 mm
325
mm
190
4540
50
320 mm
640 mm
700 mm
300
mm
3070
Ponte com 6,10 m comprimento e 7,00 m largura (1988)
Ponte com 7,30 m comprimento e 4,30 m largura (1992)
Cordoalha de fibra de carbono ϕ = 7,5 mm
Cordoalha de fibra de carbono ϕ = 12,5 mm
Fibra de vidro
Armadura normal
Fibra de aramida
Armadura de protensão
Fibra de carbono
DeformaçãoTe
nsão
(MPa
)0 1 2 3 4 5 6%
0
1.000
2.000
80
a) Curvas tensão × deformação típicas de armadura não metálica
b) Exemplos
Fig. I.28 Armadura não metálica: curvas tensão × deformação e exemplos de aplicaçãoFonte: adaptado de a) fib (2013) e b) Santoh et al. (1993).
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178 mm
Camada de asfalto
CPM
CML
203 mm
CPM
CML Camada de asfalto
a) Concreto 42 MPa – nove longarinas espaçadasde 1,2 m, armadas com 30 cordoalhas por longarina
b) Concreto 69 MPa – quatro longarinas espaçadas de 2,7 m,armadas com 58 cordoalhas por longarina
Fig. I.29 Análise comparativa do emprego de concreto de alto desempenhoFonte: adaptado de Durning e Rear (1993).
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p
0,10 pℓ2 0,10 pℓ2
0,08 pℓ20,08 pℓ2 0,025 pℓ2
0,125 pℓ20,125 pℓ20,125 pℓ2
ℓ ℓ ℓFig. I.30 Comparação de momentos fletores entre sucessão de tramos simplesmente apoiados e viga contínua
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HIvig
= 8 IpI
pil
h
0,0278 pℓ2
ℓ
p
0,0972 pℓ2
0,125 pℓ2
0,5 Hh0,26 Hh
0,24 Hh
0,0139 pℓ2
Alternativa em CML (estrutura monolítica)
Alternativa em CPM (com ligação viga × pilar articulada)
Fig. I.31 Comparação de momentos fletores em pórticos de CPM e CML
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Concreto moldado no local
Duto para armadura pós-tracionada
Seção transversal do elemento pré-moldado
Seção transversal após a moldagem
Seção transversal do arco
1,981 m
0,457
1,06
7 m
0,15
2
0,305
c) Passarela pronta
Segmento pré-moldado pesando 620kN
Parte moldada no local
a) Fase de montagem
b) Término do arco
Ligação com concreto moldado no local Parte moldada
no local
Elemento pré-moldado de seção parcial
Elemento pré-moldado
Tabuleiro de concreto pré-moldado
67,66 m
109,85 m
8 x 11,28 = 90,24 m
Pilares moldados no local
9,259,25
Fig. I.32 Exemplo de aplicação do CPM em uma passarela em arcoFonte: adaptado de Levesque (1987).
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Fig. I.33 Exemplos de aplicação de CPM em projetos mais flexíveisFonte: cortesia de a) Ramboll e b) Stamp Painéis Arquitetônicos.
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Fig. I.34 Exemplo de construção de ponte com prazo reduzido de 72 dias para 72 horasFonte: adaptado de Tadros (2005).
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Arco de concretopré-moldado
69,00 m
1,20
m
1,20 m
100
mm
60 mm
SEÇÃO TRANSVERSAL DO ARCO
UHPC - 165/185
Fig. I.35 Exemplo de ponte em arco na Áustria com o uso de UHPCFonte: adaptado de Tue (2009).
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Fig. I.36 Capas dos anais dos encontros nacionais de Pesquisa-Projeto-Produção em Concreto Pré-MoldadoFonte: 1PPP (2005), 2PPP (2009) e 3PPP (2013).