Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor Vítor Abrantes e do Engº. Vasconcelos Paiva

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Civil, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Egenharia Civil. / Made available in DSpace on 2012-10-17T18:46:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 186760.pdf: 2092819 bytes, checksum: 2518462f613d67ce898de2be3364d0d2 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T15:38:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T18:46:08Z : No. of bitstreams: 1 176989.pdf: 16210967 bytes, checksum: cd7f1a0e798d577b3bb8d78cdb1eea90 (MD5) / Estudo de caso numa obra de um prédio residencial localizado na cidade de Florianópolis, onde se acompanhou a execução das diferentes etapas de construção - limitada à parte de serviços repetitivos dos pavimentos tipo. Coleta, processamento e análise de informações, buscando por meio da aplicação de ferramentas específicas voltadas ao estabelecimento da visibilidade e transparência dos processos, medir e conseguir resultados para comparação do executado com o planejado, determinando o progresso dos processos e da programação e detectando os desvios ocorridos. A utilização desses indicadores em nível operacional possibilitou a identificação de oportunidades de melhorias na programação de curto prazo e na detecção de aspectos importantes para a eficácia do mesmo, pois identificando problemas com antecedência, a solução deles se torna mais fácil.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T13:27:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 278418.pdf: 2461874 bytes, checksum: 7ff9d4491499458709409883bd9be560 (MD5) / A retração autógena é um problema que atinge materiais de baixa relação a/c e alto teor de finos, como os concretos de alto desempenho. Quando o material está restringido, a retração autógena pode gerar tensões que levem à fissuração e comprometimento estético, funcional, estrutural e da durabilidade da estrutura. Por este motivo, muito tem sido estudado em todo o mundo no que tange às causas, consequências e meios de combate da retração autógena. O combate à retração autógena pelo uso da cura interna com água incorporada vem sendo estudado há algum tempo com a utilização de agregados leves, mas recentemente uma nova abordagem inseriu nova tecnologia nesta ciência: o uso de polímeros superabsorventes como agentes incorporadores da água destinada à cura interna. Informações essenciais sobre a influência da cura interna com polímeros superabsorventes nas propriedades do estado fresco e endurecido foram até então pouco divulgadas. Seriam as demais características de um material de baixa relação água/cimento sacrificadas pelo combate à retração? Até que ponto seria válido utilizar-se desta nova tecnologia para salvaguardar-se da retração autógena? Teor e método de adição do polímero influem nos resultados finais? Através de resultados obtidos em ensaios de fluidez, massa específica, retração autógena, evolução da temperatura e UR interna, resistência à compressão e módulo de elasticidade de pastas de cimento, este estudo demonstra que, mesmo afetando o comportamento do material no estado fresco e endurecido, o uso dos polímeros superabsorventes pode ser benéfico. Estes benefícios, no entanto, não se restringem à redução da retração autógena. Aumento de resistência à compressão, de módulo de elasticidade, e mesmo diminuição da massa específica de pastas de cimento são apenas alguns dos efeitos a citar. Ao final deste trabalho foram identificadas quatro misturas (diferindo entre si quanto ao teor e modo de adição do polímero) que combateram em pelo menos 80% a retração autógena aos 28 dias. / Autogenous shrinkage is a problem normally happening to materials with low w/c ratios and high fines contents, such as high performance concretes. When the material is restrained, the autogenous shrinkage can lead to tensile stresses which can cause creeping of the material, committing it structurally, aesthetically and functionally. Thus, a lot has been studied worldwide on what it concerns about the causes, consequences and techniques of mitigation of autogenous shrinkage. The mitigation of the autogenous shrinkage by the use of internal curing has been studied since a certain time with low weight aggregates, but recently a new approach inserted a new technology in this science: the use of superabsorbent polymers as water entrainment agents. Essential information, on the effect of internal curing with super absorbent polymers over the fresh and hardening material#s properties, have been barely published so far. Would the other qualities of a low water/cement material be scarified for the autogenous mitigation? How far would it be worth it the usage of this new technology to keep far the autogenous shrinkage? Would the polymer#s amount and its addition method have influence on the final results? By means of experimental results on flowability, specific mass, autogenous shrinkage, temperature and internal RH evolution, compressive strength and elasticity modulus of cement pastes, this study demonstrates that, even affecting the materials behavior in fresh and hardened state, the internal curing with superabsorbent polymers can be benefic. At the end of this work four mixtures (differing from each other in polymer#s amount and mixture method) were identified as mitigating the autogenous shrinkage in at least 80% at 28 days.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T15:30:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 278709.pdf: 5716286 bytes, checksum: d5d623494c6d081a4584e005a6c89ff8 (MD5) / O ensaio do ultra-som faz parte dos ensaios não destrutivos de análise das propriedades dos materiais, que vem sendo usado comumente em diversas áreas da engenharia civil, devido à facilidade da operação, ao seu relativo baixo custo, rapidez na execução dos testes e à ausência de danos no material analisado. Estas condições permitem que o ensaio do ultra-som ofereça a viabilidade para que seja usado na realização de testes in situ. Neste trabalho, foi utilizado o ensaio de ultra-som pelo modo de transmissão indireta para estimar a espessura da camada de concreto asfáltico em 6 placas compactadas em camadas superpostas. O método ultra-sônico tem dado bons resultados para estimar espessuras de peças de concreto com cimento Portland, porém a mesma qualidade não foi obtida neste trabalho para concreto asfáltico. A velocidade de propagação da onda na camada superficial pode ser determinada com o uso deste ensaio. Na metodologia francesa, dois dos ensaios mais importantes na preparação das misturas de concreto asfáltico são: o ensaio de fadiga e o ensaio do módulo complexo. Estes ensaios são realizados com corpos de prova trapezoidais extraídos de placas, previamente compactadas, quer sejam extraídas de campo ou preparadas em laboratório, as quais devem apresentar uniformidade na distribuição dos granulares e homogeneidade dos vazios. Geralmente, o método para avaliação da homogeneidade na placa é o Gamadensimétrico Nuclear, contudo, este equipamento não está disponível. Por esta razão, busca-se com a técnica de ultra-som encontrar uma maneira de avaliar a homogeneidade nas placas que atenda as limitações de precisão e estatística indicadas nas normas dos ensaios de módulo complexo e fadiga. O trabalho avalia o uso do método de ultra-som, pelo modo de transmissão direto, em 10 placas de concreto asfáltico para a determinação da velocidade de propagação da onda. Um dos critérios de seleção dos corpos de prova trapezoidais a utilizar nos ensaio de fadiga e do módulo complexo é a porcentagem de vazios. Os valores resultantes das porcentagens de vazios dos corpos de prova trapezoidais foram comparados com as velocidades de onda obtidas nos ensaios com ultra-som. Com a finalidade de facilitar a análise dos dados, os resultados são apresentados de forma gráfica (curvas de igual velocidade, em três dimensões e em cortes). Este estudo verificou que, ainda que o ensaio de ultra-som possa detectar a variação na homogeneidade das placas de concreto asfáltico, o nível de precisão do aparelho utilizado ainda não permite que o ensaio seja usado com o objetivo de seleção de placas para a realização dos ensaios de fadiga e módulo complexo, já que a triagem dos corpos de prova finais é bastante rigorosa. / The ultrasound is a non destructive testing method that has been widely used in the construction industry, due to its portability, be easily operated, has low cost and does not cause damages on the surface materials under test. These conditions allow in practice to ultrasound be used as a reliable testing for in situ applications. In this research ultrasound has been used in its indirect mode of transmission to estimate the thickness of asphalt concrete layers. There were used a total of 6 slabs All of them were compacted as overlapped layers. It is known that ultrasound has successfully been used to estimate Portland cement concrete layers however, in this research using asphalt concrete the tests has not shown good results. The speed propagation of the wave in the surface layer can be determined with the use of this test. In the French methodology context, there are two important tests used in the asphalt mixes formulation, such as: complex modulus and fatigue tests. These tests are made with specimens of trapezoidal geometry, which are extracted from slabs previously compacted in the field or in laboratory. These slabs must have a uniform distribution of the granular particles and homogeneity related to the air void contents. Generally, the Nuclear Gammadensimetric is the device used to attest the homogeneity of slabs, however, it is not available in Brazil nowadays. Taking into account this fact, the ultrasound technique comes out as a way to attest the homogeneity of the asphalt mix slabs, according to the statistical and accurate limits indicated by the French standardized specifications concerning the complex modulus and fatigue tests. Hence, this paper evaluates the use of the ultrasound technique, in the indirect method of measurement of a total of 10 asphalt mix slabs, in order to determine the speed propagation of the wave. One of the criteria used for selecting the trapezoidal specimens is regarding the air void content. The values obtained from these air void contents were compared to the speeds of the waves determined by the ultrasound tests. In order to become easier the data analysis, the results are presented in charts (equal speed curves, in three dimensions and with details of the cross sections of the slabs). This research verified that even the ultrasound test can detect the variations concerning the homogeneity of the asphalt mix slabs, the level of accuracy of the device used is not recommendable for measurements viewing to select slabs for complex modulus and fatigue tests, due the selecting process specified by the French methodology be very rigorous.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T20:10:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 268264.pdf: 14665961 bytes, checksum: 20d11ad23616081a5aa2f8cf1e3da976 (MD5) / O trabalho ocupa-se do estudo de misturas asfálticas mornas como alternativa menos agressiva ao meio ambiente. É uma pesquisa sobre o comportamento mecânico das misturas mornas com adição de zeólita para viabilidade de emprego no Brasil, sem comprometer o desempenho do pavimento. A pesquisa realiza-se em laboratório com os seguintes experimentos: dosagem das misturas asfálticas pelo procedimento Marshall; perda de massa por impacto, o ensaio Cântabro; adesividade por ação deletéria da umidade induzida (Lottman); análise da fadiga do material (NF-P-98-261-1); e determinação do Módulo Complexo (NF-P-98-260-1). Dois tipos de misturas são preparadas, uma de controle (agregado mineral mais ligante betuminoso CAP 50/70) e outra com adição de 0,3% de zeólita com 21% de umidade. Com um teor ótimo betume de 4,86%, compactam-se placas de misturas asfálticas com adição de zeólita. Uma placa com período de descanso de uma hora e duas com período de três horas, devido a problemas com a água adsorvida pela zeólita. Extraem-se corpos de prova trapezoidais destas duas últimas placas. Analisa-se um conjunto de 28 corpos de prova quanto à fadiga, por solicitações sinusoidais repetidas a 25Hz e 10°C, e módulo complexo, com variação da freqüência (1, 3, 10 e 30Hz) e variação de temperatura (-10, 0, 10, 15, 20 , 30 e 40°C). No ensaio de Fadiga a mistura asfáltica morna com adição de zeólita demonstra menor suscetibilidade a variações do número de aplicação de solicitações e sua deformação para um milhão de ciclos é menor que a mistura controle. Nos resultados de Módulo Complexo a mistura morna apresenta maior suscetibilidade térmica, porém, maior valor absoluto da norma do módulo. No dimensionamento com em ambas misturas, com a mesma estrutura fictícia, a mistura morna apresenta maior espessura, em torno de 25% superior a controle.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-24T22:22:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 289280.pdf: 11190175 bytes, checksum: 57041b5ece7690cc5daa4851af00daea (MD5) / Neste trabalho foi produzida uma argamassa translúcida mediante adição de fibras óticas plásticas ou poliméricas (FOP) fabricadas com poliestireno (PS). Foram moldados corpos de prova prismáticos com dimensões (40x40x160cm) e deles extraídas placas com dimensões (10x40x160cm) avaliando-se a vulnerabilidade das fibras frente à ação dos álcalis presentes na matriz de cimento Portland hidratado e a influência em algumas propriedades físico-mecânicas como absorção de água por imersão, resistência à tração na flexão, condutividade térmica e transmitância. A resistência mecânica foi avaliada aos 28, 90 e 120 dias de idade. As placas foram submetidas a envelhecimento acelerado (ciclos de secagem/molhagem, sala com temperatura e umidade controlada, intempérie e imersão parcial em água), durante períodos de 60 e 90 dias, com o objetivo de avaliar a possível degradação das fibras na matriz cimentícia. A transmitância das placas foi avaliada antes e depois da exposição nos ambientes. FOP foram imersas em solução saturada de hidróxido de cálcio (Ca(OH)2) e solução de Lawrence por um período de 120 dias e mantidas em estufa e na sala climatizada a temperaturas de 50ºC e 23ºC, respectivamente. As FOP retiradas das placas translúcidas e das soluções agressivas foram analisadas mediante microscopia eletrônica de varredura (MEV) para avaliar a textura superficial e espectroscopia no infravermelho (EIV) para avaliar a estrutura do polímero. Os resultados mostraram que a adição de FOP reduziu significativamente a resistência à tração na flexão e o módulo de elasticidade das placas. Não foi observada alguma influência por parte das soluções agressivas e dos álcalis presentes na matriz cimentícia na superfície da FOP e sua estrutura. / In this paper a translucent mortar was produced by adding a plastic optical fiber or polymer (POF) made of polystyrene (PS). Prismatic test bodies were molded with dimensions (40x40x160cm), form them were drawn plates with dimensions (10x40x160cm) assessed the vulnerability of the fibers facing the action of alkalis present in the matrix of hydrated Portland cement and its influence in some physicalmechanical properties as water absorption by immersion, flexural strength, thermal conductivity and transmittance. Mechanical strength was analyzed at 90 and 120 days old. Plates were subjected to accelerated aging (drying/wet cycles, room with controlled temperatura and humidity, outdoor and partial immersion in water) for periods of 60 and 90 days in order to evaluate the possible degradation of the fibers in the cement matrix. The translucence of the plates was assessed before and after exposure in the environments. POF were immersed in saturated solution of calcium hydroxide (Ca(OH)2) and Lawrence solution for a period of 120 days and maintained in an oven and airconditioned room at temperatures of 50ºC and 23ºC, respectively. Translucent plates POF extracted and from the aggressive solutions were analyzed by sweep electron microscopy (SEM) and infrared spectroscopy (IR-Spectroscopy) to assess the structure of the polymer. The results showed that the addition of POF reduced significantly flexural strength and modulus of elasticity of the plates. Any influence was observed by aggressive solutions and alkalis present in the cement matrix on the surface of the POF and its structure.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T02:14:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 279352.pdf: 9591250 bytes, checksum: 42223375b276987676828e8090e7d151 (MD5) / O concreto dosado em central (CDC) consiste em todo o concreto carregado em central misturadora, transportado e misturado em caminhões-betoneira e entregue, no estado plástico, a um determinado consumidor. Desde sua criação, o consumo de CDC tem crescido consideravelmente indicando, assim, o sucesso do mesmo em termos de custo-benefício. Identicamente ao concreto convencional, a dosagem do CDC é realizada mediante a definição de uma resistência de dosagem que é função da resistência característica do concreto e de um determinado valor de desvio-padrão compatível com processo de produção deste. Em outras palavras, quanto maior a variabilidade do processo, maior será a resistência de dosagem requerida. Conseqüentemente, maior será o custo de produção do concreto devido a necessidade do aumento do consumo de cimento para um mesmo valor de resistência característica. Logo, nota-se que a redução da variabilidade do processo de produção do concreto corresponde à um fator contribuinte na redução dos custos de produção. Dentre os métodos utilizados pelas centrais para o controle de produção, destaque pode ser dado ao uso das cartas de controle e do método de soma acumulada. Apesar das diferenças entre os métodos, ambos têm por base o acompanhamento de tendências esboçadas pelos resultados de resistência à compressão do concreto e não permitem a identificação dos pontos críticos de variabilidade da central avaliada. Assim sendo, mesmo contribuindo para a observação da necessidade de correções de dosagem, os métodos citados não fornecem subsídios para que o técnico responsável pela central intervenha de forma a reduzir a variabilidade do processo e, dessa maneira, contribua para a eventual redução de custos de produção. Além disso, destaca-se que a carência de subsídios mencionada anteriormente torna a qualidade do processo de produção extremamente dependente da experiência técnica do responsável pela central. Diante do exposto, o presente trabalho tem por objetivo principal propor uma metodologia alternativa de controle de qualidade de produção do CDC. Tal metodologia busca contribuir não apenas na definição de correções de dosagem, mas também auxiliar na identificação das principais fontes de variabilidade do processo e indicar as intervenções que se fazem necessárias. O método proposto consiste na avaliação dos seguintes itens: variabilidade do processo de produção, qualidade do laboratório da central, controle tecnológico realizado pela equipe técnica da central e pelas obras atendidas por esta, e desempenho dos materiais utilizados. Visando determinar a eficiência da metodologia proposta, empregou-se a mesma em duas centrais de concreto de características semelhantes. Além disso, com base nos resultados relativos às correções de dosagem, realizou-se uma análise comparativa entre as medidas tomadas pelo técnico responsável pela central e as intervenções recomendadas pelo método proposto. Diante dos resultados obtidos, pode-se concluir que a metodologia proposta apresentou resultados satisfatórios e permite definir tanto a necessidade de correções iniciais de dosagem, quanto os pontos críticos de variabilidade no processo de produção da central investigada. / Ready Mixed Concrete (RMC) can be defined as a concrete manufactured for delivery to a defined purchaser's particular needs in a fresh state. Since its development, the use of RMC has been increasing considerably, demonstrating its value from a cost-benefit perspective. As with conventional concrete, the RMC dosage is based on the determination of a required average strength, which depends on the specified compressive strength and the standard deviation compatible with the production process. In other words, the increase of the process variability leads to a higher value of the required average strength. As a result, the production cost of the concrete is greater due to the additional cement content needed to produce concrete with the same specified compressive strength. Therefore reducing the variability can be considered as an important way to reduce the production cost of RMC. Among the control procedures applied by RMC companies, emphasis can be given to the use of control charts and cumulative sum charts since they are the most frequently used. Regardless the differences between these two procedures, both are based on trends shown by compressive strength test results to determine whether the dosage change is, or is not, necessary. However, neither of the two procedures can provide information about the overall process variability or the critical points of the process that should be corrected immediately in order to reduce the variation of the results. Moreover, this lack of information leads the RMC production process to become extremely dependent on the skills of the chief technician responsible for the plant. In view of that, the main purpose of this research study is to propose an alternative quality control methodology for RMC plants. This methodology aims to assist in the determination of the changes needed in the concrete dosages and to provide information about the critical process variability points and suggests interventions the plant technician might take to reduce the process variability. The proposed methodology is based on the evaluation of the following items: overall process variability, quality of the RMC plant laboratory, technical control procedures conducted by both the manufacturer and the user, and performance of the materials used to produce the concrete. In order to determine the effectiveness of the proposed methodology, two RMC plants with similar features were evaluated. In addition, the results obtained with respect to the corrections in the concrete dosages were compared to the decisions made by the responsible plant chief technician. Finally, the methodology proposed in this work provides a satisfactory way to determine the initial corrections needed in the concrete dosages and helps to identify both the critical points of the RMC production process and its overall variability.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T03:53:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 281687.pdf: 8599447 bytes, checksum: c601102a8521580f08d5d6ed9f01c170 (MD5) / A crescente demanda por serviços concessionados de água, esgoto, gás, energia e telecomunicações, além de redes de sistema de drenagem, tem gerado nos últimos anos um sem número de abertura de valas no meio urbano brasileiro. A falta de planejamento notório na seqüência do desenvolvimento urbano aliado ao descaso para com a tecnologia empregada pelas empresas no reaterro e recomposição das valas abertas, tem se tornado a causa de um dos principais problemas que afetam a vida útil dos pavimentos urbanos, notadamente os de revestimentos asfálticos. No caso específico, a falta de controle na compactação de camadas do pavimento causa afundamentos, trincas e buracos ao longo das valas, comprometendo o desempenho não só das áreas das valas, mas também no entorno da área afetada pela vala. Existem vários métodos para o controle de compactação de camadas em pavimentos, mas desconhecem-se metodologias específicas para a compactação de materiais em valas, devido, acredita-se, às suas peculiaridades e limitação de operacionalidade dos equipamentos tradicionais. Os métodos tradicionais são inviáveis de serem aplicados, principalmente, quanto a restrição de espaço, mobilidade dos equipamentos e ao tempo de execução. O objetivo principal desta pesquisa é avaliar o potencial do emprego do Cone de Penetração Dinâmica (DCP), para controle de execução de camadas de aterro de valas, por meio de correlações obtidas entre o índice de penetração do solo (DN) e o CBR da camada, tornando viável o controle da compactação em valas. A escolha deste equipamento se deve ao fato que ele é um equipamento bastante estudado, utilizado por vários órgãos do mundo e devido as vantagens de ser um ensaio rápido, de fácil execução, de baixo custo e de não destruir a estrutura do pavimento, poderá ser empregado por prefeituras de todo o Brasil, inclusive aquelas com poucos recursos, colaborando assim para o aumento da durabilidade e do desempenho dos pavimentos urbanos. / The growing demand for water granting services, sewer, gas, energy and telecommunications networks and drainage, has generated in recent years an infinite number of open pits in Brazilian urban areas. The apparent lack of planning in the sequence of urban development coupled with the neglect of the technology used by companies in the compaction and recovery of open ditch, has become the cause of one of the main problems that affect the life of urban pavements, especially those of asphalt coating. In the specific case, the lack of control in compressing the pavement layers cause sinking of the surface, cracks and holes along the ditches, compromising the performance not only areas of the ditch, but also in the surrounding area affected by the ditch. There are several methods to control the compaction of layers on surfaces, but it is unknown specific methodologies for the compaction of materials in ditches, as it is believed, in their specificities and operational limitations of traditional equipment. Traditional methods are not suitable to be used mainly as the restriction of space, mobility equipment and the execution time. The objective of this research is to evaluate the potential use of Dynamic Cone Penetration (DCP) to control the implementation of layers of landfill of ditches through correlations between the rate of penetration of the soil (DN) and CBR layer, making it possible to control the ditches# compaction. This equipment was chosen because it is a device widely studied around the world and because the benefits of being a rapid test, easy to perform and inexpensive. There is also the fact that it does not destroy the pavement#s structure, making it useful for municipalities throughout Brazil, including those with few resources, thereby contributing to increased durability and performance of urban pavements.