1

AGRADECIMENTOS

Expresso os meus profundos agradecimentos ao Professor Doutor Joo Srgio

Nobre Duarte Cruz, pela valiosa orientao, amizade e incansvel incentivo ao

longo destes ltimos meses, que se mostraram fundamentais realizao desta

tese, alicerce da minha formao pessoal e acadmica.

Ao meu Pai, Me e Irmo por todo o incentivo e dedicao com que sempre

acompanharam o meu trajecto acadmico.

Aos meus amigos, em especial ao Humberto, pelo companheirismo e prestabili-

dade sempre demonstrados.

Anna, minha companheira.

2

RESUMO

A elaborao deste documento tem o intuito de ser uma contribuio para um

maior conhecimento de um material ainda com pouca tradio, no mbito estru-

tural, em Portugal o beto leve.

de salientar que este trabalho focalizado no beto leve para aplicao es-

trutural. Desta forma, utiliza-se o termo beto leve para fazer referncia ao be-

to leve estrutural.

A denominao beto leve utiliza-se, tradicionalmente, com o intuito de iden-

tificar betes de estrutura porosa, geralmente base de ligantes hidrulicos, com

peso volmico inferior dos betes comuns.

Na grande maioria das construes em que utilizado o beto leve a nvel estru-

tural, este obtido com a substituio parcial ou total dos agregados tradicionais

por agregados leves. Desta forma, um beto leve estrutural dever ter a sua

peso volmico inferior a 20 kN/m3.

No decorrer deste documento percebe-se que o beto leve um material que ac-

tualmente se apresenta com caractersticas mecnicas e de durabilidade impor-

tantes para o desenvolvimento de solues estruturais em diversos tipos de obra.

Este facto, conduz a que os conhecimentos associados ao estudo das aplicaes

deste material, sejam importantes para a formao dos engenheiros de estrutu-

ras.

Palavras Chave

Beto de alta performance; beto leve; agregado leve; state-of-the-art

3

ABSTRACT

This document aims to be a contribution for a broad knowledge of a material,

with little tradition among us, in the structural context - the lightweight concrete.

It is important to point out that the lightweight concrete is a material that

nowadays presents mechanical characteristics and important durability for the

development of structural solutions in several fields of construction.

On the other hand, it is also important to point out the meaning of this study not

only because of the usefulness of such material but also because of its usefulness

for the structure engineers learning.

The lightweight concrete usually has air incorporated, lightweight aggregates or

the inexistence of fine materials. This document will approach, in an objective

way, the concrete produced with lightweight aggregates.

Traditionally the designation "lightweight concrete" is used with the intention of

identifying concretes of porous structure. Usually due to the base of hydraulic

linkers, with inferior density in relation to the one of the common concretes.

In the great majority of the constructions where the lightweight concrete is used

at structural level, it is obtained with the partial or total substitution of the

traditional aggregates by lightweight aggregates. Therefore, a structural

lightweight concrete should have a specific weight inferior to 20 kN/m3.

Keywords

High performance concrete; lightweight concrete; lightweight aggregate; state-

of-the-art

4

NDICE

1. INTRODUO........................................................................................8 1.1. Organizao do documento................................................................9

2. BETES DE ALTA PERFORMANCE ........................................................... 11 2.1 Beto de alta resistncia .................................................................. 11 2.2 Beto auto-compactvel................................................................... 13

3. BETO LEVE........................................................................................ 15 3.1. Definio....................................................................................... 15 3.2. Desenvolvimento histrico do beto leve ........................................... 15 3.3. Grandes reas de aplicao do beto leve .......................................... 18

3.3.1. Pontes..................................................................................... 18 3.3.2. Estruturas martimas ................................................................. 19 3.3.3. Edifcios................................................................................... 20 3.3.4. Reabilitao de estruturas .......................................................... 21 3.3.5. Elementos pr-fabricados........................................................... 21

3.4. Impacto ambiental ......................................................................... 22 3.5. Caractersticas particulares do beto leve .......................................... 24

3.5.1. Agregados leves ....................................................................... 24 3.5.2. Zona de contacto agregado/matriz de cimento .............................. 26 3.5.3. Condies do transporte ............................................................ 27 3.5.4. Forma de aplicao in-situ.......................................................... 28 3.5.5. Compactao ........................................................................... 28 3.5.6. Cura ....................................................................................... 28 3.5.7. Trabalhabilidade ....................................................................... 29

3.6. Propriedades mecnicas do beto leve............................................... 30 3.6.1. Peso volmico e resistncia compresso .................................... 30 3.6.2. Resistncia traco................................................................. 32 3.6.3. Mdulo de elasticidade............................................................... 32 3.6.4. Curva tenso/deformao .......................................................... 34 3.6.5. Retraco ................................................................................ 35 3.6.6. Fluncia................................................................................... 36

3.7. Aspectos da durabilidade do beto leve ............................................. 36 3.7.1. Permeabilidade......................................................................... 37 3.7.2. Penetrao de cloretos............................................................... 38 3.7.3. Carbonatao........................................................................... 38 3.7.4. Abraso................................................................................... 38

5

3.7.5. Propriedades trmicas e resistncia ao fogo.................................. 39 4. CASOS DE ESTUDO.............................................................................. 40

4.1. Ponte Pedonal Karl-Heine ................................................................ 40 4.2. Ponte de Stolma............................................................................. 50 4.3. Plataforma de Heidrun .................................................................... 54 4.4. Torre Picasso ................................................................................. 59 4.5. Fachada do Dusseldorf Kai-Center .................................................... 63

5. CONSIDERAES FINAIS...................................................................... 68

6

NDICE FIGURAS

Fig. 1: Petronas Towers............................................................................ 12

Fig. 2: Ponte Akashi-Kaikyo (Japo) ........................................................... 14

Fig. 3: Panteo de Roma .......................................................................... 16

Fig. 4: U.S.S. Selma ................................................................................ 17

Fig. 5: The Nordhordland bridge (Noruega, 1994) ........................................ 19

Fig. 6: BP Harding field (Mar do Norte) ....................................................... 20

Fig. 7: Australia Square Tower .................................................................. 21

Fig. 8: Mdulos habitacionais em beto leve (Rssia 1968)............................ 22

Fig. 9: Relao entre resistncia compresso e a peso volmico do beto leve

............................................................................................................ 31

Fig. 10: Relao entre o mdulo de deformao e resistncia compresso do

beto leve estrutural ............................................................................... 34

Fig. 11: Comportamento da curva tenso/deformao do beto leve .............. 35

Fig. 12: Faixa variao dos valores de retraco por secagem dos betes leves 36

Fig. 13: Perfil longitudinal da ponte pedonal Karl-Heine................................. 40

Fig. 14: Modelo estrutural da ponte pedonal Karl-Heine ............................... 41

Fig. 15: Seco transversal da ponte pedonal Karl-Heine .............................. 41

Fig. 16: Seco transversal da laje pr-fabricada do tabuleiro ....................... 42

Fig. 17: Transporte das lajes pr-fabricadas ................................................ 43

Fig. 18: Betonagem da 2 fase do tabuleiro................................................. 44

Fig. 19: Transporte e colocao dos elementos metlicos ............................. 45

Fig. 20: Processo de betonagem ............................................................... 47

Fig. 21: Ensaio do beto LC 70/77 ............................................................ 48

Fig. 22: Grfico que relaciona a fora de compresso e deformao do beto LC

70/77 ................................................................................................... 48

Fig. 23: Os trs primeiros modos de vibrao da estrutura ............................ 49

Fig. 24: Fase construtiva da ponte de Stolma .............................................. 50

Fig. 25: Seco transversal do tabuleiro a meio vo e na zona dos pilares ...... 51

Fig. 26: Fase construtiva da ponte de Stolma .............................................. 52

Fig.30: Plataforma de Heidrun................................................................... 54

Fig.31: Sistema de fixao da plataforma de Heidrun.................................... 55

Fig. 28: Torre Picasso............................................................................... 59

Fig. 29: Betonagem da Torre Picasso.......................................................... 61

Fig. 27: Edifcio Kai-Center ....................................................................... 63

7

NDICE TABELAS

Tabela 1: Valores de consumo de energia para produo de materiais de

construo ............................................................................................. 23 Tabela 2: Propriedades trmicas do beto leve e tradicional .......................... 39

8

1. INTRODUO

A elaborao deste documento tem o intuito de agrupar um conjunto de conhe-

cimentos dispersos sobre um material ainda com pouca tradio, no mbito es-

trutural, em Portugal o beto leve.

O beto um material heterogneo cujas propriedades dependem das caracte-

rsticas individuais dos seus constituintes bem como da sua compatibilidade.

Desta forma, importa assinalar e justificar as diferenas que surgem quando se

elege o beto leve como material estrutural, em substituio do beto tradicional.

Tratando-se de um material que, como j se mencionou, ainda se revela com

pouca expresso na aplicao a nvel nacional, importa conhecer algumas cons-

trues internacionais onde o beto leve desempenha um papel decisivo devido

s suas caractersticas especficas.

um dado adquirido que, existindo um eco positivo do uso de um material, se

tornar mais fcil a sua implementao em novas situaes.

de salientar que este trabalho focalizado no beto leve para aplicao es-

trutural. Desta forma, utiliza-se o termo beto leve para fazer referncia ao be-

to leve estrutural.

importante referir ainda que, apesar do beto leve poder ter como base a in-

corporao de ar, agregados leves ou a inexistncia de finos, este documento

abordar, de uma forma concreta, o beto produzido com agregados leves.

Esta deciso tem como objectivo espelhar a realidade das construes em beto

leve existentes, j que a esmagadora maioria das obras em que foi aplicado a n-

vel estrutural, este material teve, precisamente, como base o recurso utilizao

de agregados leves.

9

1.1. Organizao do documento

Este documento est dividido em cinco captulos.

O primeiro introdutrio, procurando a apresentao do trabalho e a justificao

da orientao dada ao mesmo.

No segundo, pretende-se enquadrar o beto leve na categoria de betes de alta

performance, fazendo-se uma breve anlise das principais caractersticas destes

betes.

O terceiro comea por fazer uma breve introduo histrica sobre o beto leve,

abordando-se de seguida os vrios campos de aplicao deste material e compa-

rando-o, posteriormente, com o beto tradicional e os impactos estruturais pro-

vocados pelo seu uso.

No desenvolvimento do terceiro captulo, so apresentadas algumas caractersti-

cas importantes do beto leve, tais como:

as propriedades do agregado leve; as condies do transporte; a compactao; a forma de aplicao in-situ; a trabalhabilidade; a cura; a zona de contacto entre o agregado e a matriz de cimento.

Seguidamente, entra-se no campo das propriedades mecnicas do material, onde

so apresentadas:

a peso volmico; a resistncia compresso e traco; o mdulo de elasticidade; a curva de tenso/deformao; a retraco e a fluncia.

A permeabilidade, a penetrao de cloretos, a carbonatao, a abraso, a resis-

10

tncia ao fogo e as propriedades trmicas, so os aspectos abordados nesta sn-

tese para a caracterizao da durabilidade do beto leve.

O quarto captulo dedicado ao levantamento de alguns exemplos de obras onde

foi utilizado o beto de agregados leves para elementos estruturais. As obras em

anlise so bastante diferentes umas das outras de forma a demonstrar-se a ver-

satilidade do material em estudo.

Assim, este captulo encontra-se subdividido em cinco partes, correspondentes a

cinco casos de estudo. Em cada parte faz-se uma breve introduo ao projecto,

discutem-se as dificuldades encontradas, analisa-se o tipo de beto empregue e

tiram-se concluses sobre a utilizao do beto de agregados leves.

Finalmente, este trabalho termina com o quinto captulo, em que so apresenta-

das as consideraes finais em forma de concluso e resumo do que foi referido

anteriormente.

11

2. BETES DE ALTA PERFORMANCE

Durante grande parte do sculo passado, o beto armado tradicional foi encarado

como um material de construo com uma eficincia muito elevada. Contudo, fa-

ce ao progresso e modernizao das sociedades, as vrias exigncias no plano

tcnico postas pelas construes foram aumentando, levando necessidade de

melhorar o comportamento do beto a aplicar.

neste enquadramento que surgem os betes de alta performance.

Basicamente, estes tipos de betes procuram melhorar e potencializar as carac-

tersticas de um beto convencional atravs da substituio dos seus componen-

tes e/ou com a adio de novos materiais. Os trs produtos mais implementados

no mercado so:

o beto de alta resistncia; o beto auto-compactvel; o beto leve.

2.1 Beto de alta resistncia

O beto de alta resistncia, tal como o prprio nome indica, refere um material

em que os valores de resistncia compresso so largamente superiores se

comparados com os do beto convencional. Para alm da alta resistncia, este

material tende a ter maior trabalhabilidade, menos porosidade, maior aderncia e

um mdulo de elasticidade superior.

Este tipo de beto obtido com o recurso a cimento e agregados convencionais

juntamente com adjuvantes superplastificantes e adies minerais, que proporci-

onam uma baixa relao gua/cimento.

A utilizao de betes de alta resistncia pode possibilitar:

o aumento da durabilidade das estruturas; a diminuio de custos de manuteno; a reduo das dimenses das reas dos elementos estruturais; o aumento dos vos;

12

a reduo das cargas nas fundaes; o aumento da velocidade de construo.

Devido tendncia actual da proliferao dos edifcios altos, tem-se verificado

um aumento do uso deste material em pilares. Com isto, pode-se diminuir a sec-

o transversal desses elementos e/ou o seu nmero, o que leva a uma maior

rea til nos andares. Esta situao vantajosa sobretudo para os pisos inferio-

res onde costumam localizar-se as garagens.

importante salientar que, para se obter um rendimento elevado, tanto em ter-

mos tcnicos como econmicos do beto de alta resistncia, deve restringir-se o

seu uso a elementos predominantemente submetidos compresso.

Fig. 1: Petronas Towers [32]

Uma das obras em que se utilizou este material com mais sucesso foi nas Petro-

nas Towers, inauguradas em 1999 na Malsia. Hoje em dia, este conjunto arqui-

tectnico j faz parte das imagens de marca daquele pas. Com uma altura de

452 metros ( data o edifcio mais alto do mundo), as Petronas Towers utilizaram

13

um beto de alta resistncia que atingiu os 80 MPa.

2.2 Beto auto-compactvel

O beto auto-compactvel tem como principal caracterstica uma grande fluidez,

ou seja, uma alta trabalhabilidade, podendo ser moldado em formas caprichosas

e preenchendo assim todo o espao vazio atravs do seu prprio peso, sem a ne-

cessidade de vibrao ou compactao externa.

Tal como os outros betes de alta performance, o beto auto-compactvel um

material referenciado como uma evoluo tecnolgica do beto convencional, fru-

to da adio de minerais, filers e aditivos qumicos. O desenvolvimento destes

materiais, principalmente com a descoberta da aco de disperso dos aditivos

superplastificantes e a aco coesiva dos modificadores de viscosidade, tem im-

pulsionado a sua utilizao.

Este tipo de beto de alta performance, foi desenvolvido no Japo no princpio da

dcada de oitenta do sculo passado, atingindo o auge de aplicao naquele pas,

nos finais dos anos noventa com as fundaes da ponte metlica com maior vo

do mundo, at data. A ponte de Akashi-Kaikyo, inaugurada em 1998, com qua-

se 2000 metro de vo livre, consumiu nas suas fundaes 290 000 m3 de beto

auto-compactvel.

Os motivos que levaram a esta utilizao foram a velocidade de execuo da

obra, a dispensa de compactao (o qual seria muito difcil face ao volume em jo-

go), e a qualidade final do prprio beto.

Os materiais utilizados para a produo deste tipo beto so os mesmos utiliza-

dos para fabricar o beto tradicional, porm com maior adio de finos e de aditi-

vos plastificantes, superplastificantes e, por vezes, aditivos modificadores de vis-

cosidade.

A adio de finos proporciona melhorias em diversas propriedades do beto, tan-

to no estado fresco como endurecido. Os aditivos superplastificantes permitem

que se alcance uma fluidez muito elevada nas misturas, enquanto que os aditivos

modificadores de viscosidade oferecem um aumento de coeso, prevenindo-se

com isto a exsudao e segregao do beto.

14

Fig. 2: Ponte Akashi-Kaikyo (Japo) [33]

Em termos de qualidade, a alta capacidade de compactao reduz significativa-

mente a possibilidade da existncia dos denominados chochos no beto, o que

conduz a uma maior qualidade e durabilidade da estrutura.

O beto auto-compactvel tambm indicado para a betonagem de regies de

grande densidade de armadura, onde se torna difcil a utilizao do vibrador, aca-

bando com o risco da exposio do ao e consequente deteriorao da estrutura.

Em jeito de concluso apresentam-se, em seguida, esquematicamente, outras

vantagens da utilizao do beto auto-compactvel:

reduo da mo de obra em mais de 50%, nas operaes de betonagem; maior rapidez na execuo da estrutura; maior facilidade de aplicao; reduo do risco de acidentes em obra, pois h uma diminuio do nme-

ro de trabalhadores para efectuar o servio;

maior qualidade ambiental proveniente da reduo da poluio pela no utilizao do vibrador;

reduo de custos, provenientes essencialmente da reduo de mo-de-obra.

15

3. BETO LEVE

Usualmente o beto leve conhecido pela reduo da peso volmico e pelo me-

lhor comportamento trmico, em relao ao beto convencional, contudo existem

outras propriedades de relevo que importa ter em ateno.

Assim, antes da utilizao deste material, necessrio ter em conta as alteraes

significativas para alm das acima referidas, que surgem na trabalhabilidade,

mdulo de elasticidade, resistncia mecnica, fluncia e retraco, quando com-

parado com o beto correntemente utilizado.

3.1. Definio

A denominao beto leve utiliza-se, tradicionalmente, com o intuito de iden-

tificar betes de estrutura porosa, geralmente base de ligantes hidrulicos, com

peso volmico inferior dos betes comuns, que podem ser resultado da utiliza-

o de agregados leves, da incorporao de ar ou da inexistncia de finos.

Na grande maioria das construes em que utilizado o beto leve a nvel estru-

tural, este obtido com a substituio parcial ou total dos agregados tradicionais

por agregados leves. Desta forma, um beto leve estrutural dever ter a sua

peso volmico inferior a 20 kN/m3 [1].

3.2. Desenvolvimento histrico do beto leve

Desde sempre o Homem tem procurado o desenvolvimento de novos materiais

de forma a simplificar e melhorar o processo de construo de edifcios e obras

de arte. desta permanente busca de alternativas a materiais pesados e difceis

de transportar que surge o beto leve.

Os primeiros indcios da utilizao deste material para elementos estruturais, re-

metem-nos ao ano 1100 a.C., na cidade de El Tajin (Mxico), onde foi utilizada

uma mistura de pedra-pomes com ligantes base de cinza vulcnica e cal [2].

Dando um salto na histria at nossa Era, mais concretamente 100 125 d.C.,

encontram-se vestgios da utilizao do beto leve, em excelente estado de con-

servao, na imponente abbada (44 metros de dimetro), do Panteo de Roma.

16

Este monumento, h quase 2000 anos foi alvo de uma reconstruo pelo Impe-

rador Adriano, aps ter sido destrudo por um incndio. De forma a aligeirar as

cargas na estrutura foi utilizado um beto que tinha como agregado pedra-pomes

[2].

Fig. 3: Panteo de Roma [34]

Provando ter um bom conhecimento das potencialidades do material no s em

termos mecnicos mas sobretudo na questo da durabilidade, os romanos cons-

truram um porto na costa ocidental italiana, mais concretamente na antiga cida-

de de Etrria, onde quatro pilares eram sujeitos a aces mecnicas das ondas e

ao efeito abrasivo provocado pelo mar [3].

O fabrico de betes leves pouco se alterou at ao incio do sculo XX (contudo,

importante registar algumas evolues provocadas pela descoberta, em 1824, de

um processo para a obteno de cal hidrulica artificial), onde Stephen J. Hayde

surge como pioneiro na produo de agregados leves, mais concretamente da

argila expandida. A aplicao do beto leve de argila expandida em escala indus-

trial ocorreu durante a Primeira Guerra Mundial, quando a United States Fleet

Corporation, em programa com o National Bureau of Standards, desenvolveu a

construo de embarcaes em beto leve, de forma a substituir o, ento escas-

so, ao [4].

17

Com o sucesso da construo, em 1917, do navio Namsefjord (26 metros de

comprimento e 182 toneladas de peso), de origem norueguesa, considerado co-

mo o primeiro em beto leve, o engenheiro naval R. J. Wig projectou e supervi-

sionou a construo, em Mobile Alabama, do navio tanque, de 7500 toneladas

e 144 metros de comprimento, baptizado U.S.S. Selma, que foi lanado ao mar

em 26 de Junho de 1919. A sua estrutura de beto armado consumiu cerca de

2000 m3 de beto produzido com xisto expandido.

Fig. 4: U.S.S. Selma [35]

Aps vrios anos de operao, o navio foi parcialmente submerso.

Em Julho de 1953, realizaram-se inspeces estrutura do navio cujos resul-

tados de ensaios de resistncia compresso do beto, em provetes cilndricos

de 15 centmetros de dimetro e 30 centmetros de altura, mostraram que, aps

34 anos de permanncia em ambiente marinho, houve uma evoluo dos 39 MPa

originais para um intervalo de 57 a 78 MPa, confirmando assim a sua excelente

durabilidade [5].

A corrida ao ao provocada pela Segunda Guerra Mundial levou a que, nesse pe-

rodo, fossem construdos 488 navios em beto leve. Mais uma vez, o comporta-

mento deste material superou as expectativas, levando a que fossem realizados

estudos com o intuito de avaliar futuras aplicaes do beto leve em edifcios,

pontes e estruturas pr-fabricadas. Desta forma, a partir da dcada de 50, sur-

gem vrias construes com implementao do uso de beto leve nas suas estru-

turas [1].

18

3.3. Grandes reas de aplicao do beto leve

Actualmente existem inmeros exemplos de aplicao do beto leve estrutural

nos diversos campos da construo. Neste sub-captulo procurar-se-, de uma

forma geral, identificar os diferentes tipos de estruturas em que este material se-

ja uma mais valia e avaliar as vantagens da provenientes.

Importa salientar que, apesar de mais frente se irem apresentar aspectos parti-

culares em algumas construes, torna-se interessante para o leitor ter, desde

j, uma ideia geral dos proveitos do uso de beto leve estrutural.

3.3.1. Pontes

Presentemente, a construo de pontes uma das grandes reas onde aplicado

o beto leve, a nvel estrutural.

O facto de se reduzir o peso prprio da estrutura, permite que os esforos a que

a mesma se encontra sujeita e as cargas nas fundaes sejam diminudas signifi-

cativamente. Por outro lado, os esforos provenientes das aces ssmicas tam-

bm sofrem redues.

Em relao ao custo, uma soluo que contemple a combinao de estrutura me-

tlica com tabuleiro em beto leve, torna-se bastante competitiva em compara-

o com outras solues. Observou-se que, pontes com beto leve e betonadas

in-situ podem ser em mdia, dependendo da sua dimenso, 5 a 15% mais ba-

ratas do que as executadas com um beto convencional [6, 7].

Quando uma ponte construda por avanos sucessivos, o facto do peso do be-

to ser inferior, provoca menores esforos no carro, possibilitando maiores avan-

os.

Outra vantagem que se consegue com este material, em comparao com o be-

to corrente, a possibilidade de se vencerem vos maiores quando se utiliza a

pr-fabricao de vigas pr-esforadas.

Na questo da durabilidade, o beto leve apresenta um excelente comportamen-

to, garantindo partida, resultados muito satisfatrios.

19

Fig. 5: The Nordhordland bridge (Noruega, 1994) [36]

Outra das grandes vantagens do uso deste material que, quando se efectuam

reparaes em pontes j existentes o alargamento do tabuleiro possvel em

muitos casos, sem haver necessidade de um reforo dos pilares ou das funda-

es.

3.3.2. Estruturas martimas

Como foi referido anteriormente, as primeiras estruturas martimas construdas

em beto leve, foram navios. Estes surgiram em tempo de guerra em alternativa

ao escasso ao.

Devido ao elevado comportamento do material sujeito a condies extremamente

agressivas e aps alguns estudos, comeou a aplicar-se o beto leve na constru-

o de plataformas petrolferas. Desta forma, nos ltimos anos tm surgido mui-

tos exemplos de sucesso, alguns dos quais em zonas muito adversas como no

rtico [1].

H a destacar as plataformas martimas flutuantes, construdas em doca seca e,

posteriormente transportadas para o local de implantao, beneficiando das boas

condies de flutuao do beto leve em comparao com o beto convencional

[6].

20

Fig. 6: BP Harding field (Mar do Norte) [37]

3.3.3. Edifcios

O beto leve, a nvel estrutural, um material que tem vindo a ganhar adeptos

nas ltimas dcadas, sobretudo na construo de edifcios altos.

O facto de se reduzir o peso prprio da estrutura e consequentemente diminuir

os esforos ao nvel das fundaes, leva a que seja possvel a construo de edi-

fcios mais esbeltos.

Contudo, a utilidade do beto leve no se restringe ao nvel estrutural.

conhecida a boa resistncia ao fogo e as boas capacidades de isolante trmico,

em comparao com os betes tradicionais.

Assim, corrente hoje em dia a aplicao deste material nos edifcios, quer seja

ou no a nvel estrutural.

Em termos econmicos, existem estudos que defendem que a aplicao de um

21

beto com uma peso volmico a rondar os 1 500 kg/m3 apresenta uma reduo

de cerca de 30% no valor das fundaes de edifcios altos [7].

Fig. 7: Australia Square Tower [38]

3.3.4. Reabilitao de estruturas

A reabilitao de estruturas um campo emergente da construo civil.

As estruturas do comeo do boom do beto armado esto agora a atingir o seu

fim de vida e, como tal, a precisarem de ser reabilitadas.

Exemplos de reabilitaes j efectuadas com beto leve, demonstram que as ca-

ractersticas deste material, j anteriormente enunciadas, facilitam a substituio

ou reforo da estrutura j existente, permitindo at evolues arquitectnicas.

3.3.5. Elementos pr-fabricados

Hoje em dia tem-se verificado um aumento do interesse em efectuar construes

com o recurso a elementos pr-fabricados. Este facto, surge com a necessidade

de se encurtarem os prazos de execuo das obras, diminuindo tambm em con-

22

sequncia os seus custos finais e, em simultneo, de se garantir um melhor con-

trolo de qualidade.

O beto leve apresenta um grande potencial nesta rea pois, em relao a cus-

tos, o facto do seu peso ser inferior ao do beto tradicional apresenta vantagens,

tanto ao nvel do transporte como na montagem dos elementos pr-fabricados.

Assim, as despesas em transporte podem ser, em mdia, 20 a 50% inferiores,

com a possibilidade de se produzirem peas com maiores dimenses, utilizando

os mesmos equipamentos na fbrica e no transporte [7].

Devido ainda ao menor peso dos elementos, consegue-se uma maior mobilidade

em obra o que se traduz num ganho de tempo e, consequentemente, num custo

mdio inferior, entre 25 a 50% [7].

Fig. 8: Mdulos habitacionais em beto leve (Rssia 1968) [1]

3.4. Impacto ambiental

Para se obter uma quantificao do impacto ambiental de um material importa,

fundamentalmente:

23

Conhecer e avaliar a sua produo; Consequncia no projecto estrutural; Aspectos de manuteno; Reciclagem.

Fazendo uma pesquisa sobre as diferentes fases do material referidas, pode-se

concluir que o beto leve apresenta um baixo ndice de impacto ambiental quan-

do comparado com outros materiais de construo [8].

A seguinte tabela apresenta vrios materiais de construo e os respectivos con-

sumos de energia de produo.

Material

Energia de

produo por

volume (MJ/m3)

Tenso

de trabalho

(MPA)

Relao

Tenso/Energia

(Pa.m3/J)

Beto convencional 4 500 14 3 110

Madeira 2 400 7 2 920

Beto leve 7 500 14 1 870

Ao 57 800 165 285

Plstico rgido 47 300 7 148

Alumnio 981 000 126 128

Vidro 229 000 14 61

Bloco cermico 9 000 0,25 22

Tabela 1: Valores de consumo de energia para produo de materiais de construo [9]

Constata-se que o beto convencional o que apresenta uma maior relao ten-

so/energia, ou seja, o material com menor consumo de energia na sua produ-

o em relao tenso de trabalho.

Estudos referem que o consumo de energia necessrio para a produo de agre-

gados leves cerca de 60% superior em relao aos agregados tradicionais. Con-

tudo, importante referir que a reduo de armadura e da energia utilizada no

transporte e no processo construtivo do beto leve, compensam as necessidades

extras de energia na produo dos agregados [9].

24

3.5. Caractersticas particulares do beto leve

De todas as obras existentes em que foi aplicado beto leve a nvel estrutural, a

esmagadora maioria teve como base o recurso a agregados leves.

Desta forma, face importncia dos agregados leves em relao incorporao

de ar ou inexistncia de finos, abordar-se-, em seguida, com maior profundida-

de a constituio do beto leve com recurso a agregados leves.

Posteriormente, abordar-se- a qualidade da zona de contacto entre o agregado

leve e a matriz de cimento, comparando com o que acontece no beto tradicio-

nal.

Finalmente, iro referir-se outros aspectos importantes de serem considerados

quando da utilizao de beto leve, nomeadamente:

os agregados leves; a zona de contacto agregado/matriz de cimento; as condies do transporte; a forma de aplicao in situ; a compactao; a cura; a trabalhabilidade.

Como se ver mais frente, alguns destes aspectos podero condicionar uma

aplicao eficiente deste material.

3.5.1. Agregados leves

Dado o carcter heterogneo do beto importante conhecer as propriedades e

compatibilidade de todos os elementos que o constituem. Assim, torna-se essen-

cial conhecer as alteraes que surgem na peso volmico, na resistncia mecni-

ca, na trabalhabilidade, no mdulo de elasticidade, nas propriedades trmicas, na

retraco e na fluncia, quando se substituem agregados convencionais por

agregados leves.

Os agregados leves apresentam uma gama variada de propriedades, intrinseca-

25

mente dependente da matria-prima utilizada e do processo de fabrico.

Este tipo de agregados pode ter uma origem natural (por exemplo a pedra-po-

mes ou as escrias vulcnicas), ou artificial (por exemplo argilas expandidas, xis-

tos expandidos ou escrias expandidas).

O facto das jazidas, de onde so retirados directamente os agregados naturais,

terem uma localizao dispersa e originarem um material com propriedades vari-

adas leva a que este tipo de agregado tenha pouca aplicao em betes estrutu-

rais [1].

Os agregados leves artificiais so obtidos, essencialmente, atravs de dois pro-

cessos industriais: sinterizao e forno rotativo.

Na sinterizao a matria-prima , primeiramente, misturada com uma propor-

o de combustvel.

Posteriormente, coloca-se a mistura sob altas temperaturas, levando a uma ex-

panso do material. Normalmente, o agregado obtido por este processo apresen-

ta alta rugosidade, formas angulares e superfcie porosa.

A rugosidade proporciona que estes agregados tenham uma boa aderncia pas-

ta de cimento mas, por outro lado, a sua porosidade implica altos valores de ab-

soro de gua. Devido forma angular dos agregados, a mistura necessita de

uma quantidade de gua superior para se obter a trabalhabilidade desejada.

Outra desvantagem proveniente do processo de sinterizao a penetrao da

pasta de cimento nos poros do agregado, aumentando o consumo de cimento e a

peso volmico do beto (cerca de 30 a 100 Kg por m3) [10].

No processo de forno rotativo, a matria-prima seleccionada e preparada para

a conformao.

De seguida, misturada com substncias que aumentam a sua expansibilidade

(por exemplo carvo, pirite ou dolomite), sendo a mistura introduzida no forno

de secagem, para passar posteriormente ao forno de expanso, de maior dime-

tro e rodando em torno do mesmo eixo.

26

Estes fornos so geralmente circulares e rotativos, com um eixo ligeiramente in-

clinado e um comprimento ente os 30 e os 60 metros.

A mistura, ao ser introduzida no forno de secagem, vai ser gradualmente seca a

temperaturas a rondar os 800 C, sendo no forno de expanso que ocorre a fu-

so do material a uma temperatura prxima dos 1 200 C. Aps esta cozedura,

os agregados caem numa grelha onde se d o arrefecimento, sendo posterior-

mente crivados e armazenados por classes.

Atravs deste processo, os agregados apresentam uma granulometria variada,

formato arredondado regular e ncleo formado por uma massa esponjosa micro

celular, envolta por uma casca cermica vitrificada, resistente e com baixa per-

meabilidade, que confere ao agregado uma porosidade fechada e diminui signifi-

cativamente a absoro de gua.

Desta forma possvel obter-se a trabalhabilidade desejada com uma baixa rela-

o gua/cimento.

Por outro lado, este tipo de processo de fabrico leva a que os agregados tenham

maior facilidade de segregao, comparando com a sinterizao, devido ao seu

formato esfrico [11, 12].

importante referir, que no caso de se estar em presena de agregados leves

com valores de absoro de gua elevados, aconselhvel uma pr-saturao

dos agregados com o intuito de no prejudicar em demasia a trabalhabilidade do

beto e evitar a formao de bolhas de ar ao redor do agregado.

Contudo, h que ter em ateno que uma grande quantidade de gua absorvida

pelo agregado pode provocar um aumento da retraco, um aumento da peso

volmico e uma reduo da resistncia ao fogo [12].

3.5.2. Zona de contacto agregado/matriz de cimento

A qualidade da zona de contacto do agregado para a matriz de cimento tem uma

grande importncia, pois influencia significativamente propriedades importantes

de um beto como:

27

a resistncia mecnica; o mdulo de elasticidade; o mecanismo de propagao de fissuras internas; a permeabilidade a agentes corrosivos do beto [28, 29].

A resistncia da matriz de cimento aumenta com a maior compacidade da sua

pasta.

Ao estar-se na presena de um cimento com elevada resistncia, a zona de con-

tacto torna-se mais vulnervel micro fissurao devido diferena de resistn-

cias em jogo [28, 29].

O tipo de agregado, mais concretamente o teor de humidade e a porosidade da

sua camada externa, outro factor importante na qualidade da zona de contacto.

Esta apresenta grande semelhana entre agregados tradicionais e agregados le-

ves quando estes ltimos so previamente saturados ou tm uma porosidade

baixa. Contudo, se o agregado leve tiver uma porosidade razovel a zona de con-

tacto entre o agregado e a matriz de cimento reduz, melhorando desta forma as

propriedades relacionadas com a resistncia mecnica e a durabilidade [1].

A reduo da zona de contacto nos agregados leves porosos, deve-se diminui-

o da relao gua/cimento da matriz de cimento nessa zona, devido absoro

da gua do agregado e a um fenmeno de ancoragem do agregado pasta de

cimento, pela penetrao do cimento nos poros do agregado [1].

3.5.3. Condies do transporte

O facto dos agregados do beto disporem de uma peso volmico reduzida torna a

segregao um problema importante, a ter de ser levado em linha de conta prin-

cipalmente durante o transporte [13].

De forma a minimizar os problemas causados pela segregao, torna-se impor-

tante produzir o beto com uma boa relao gua/cimento e controlar o teor de

agregados finos, de forma a obter um beto com uma adequada coeso e consis-

tncia.

A aplicao de aditivos como a slica activa ajuda tambm a mitigar as conse-

28

quncias da segregao [13].

3.5.4. Forma de aplicao in-situ

Neste campo no existem restries quando se comparam betes leves e tradici-

onais.

Contudo, devem ter-se alguns cuidados quando se usa a bombagem na colocao

in-situ, nomeadamente a molhagem prvia do agregado leve, de forma a no se

perder a trabalhabilidade do beto que possa provocar algum entupimento nas

mangueiras de lanamento [14].

O facto de se tratar de um beto com uma peso volmico reduzida faz com que a

energia envolvida na bombagem seja inferior necessria para bombear um be-

to tradicional. Desta forma, conseguem-se alturas de aplicao bastante eleva-

das, sendo que, em 1989, foram ultrapassados os 300 metros de altura quando

da construo da Library Tower, em Los Angeles [15].

3.5.5. Compactao

A compactao do beto leve deve ser realizada de uma forma cuidadosa pois a

energia de vibrao para este material superior energia de vibrao do beto

tradicional. Desta forma, no caso de se utilizarem agulhas de vibrao, deve con-

siderar-se um raio de aco de cerca de metade do utilizado com o beto con-

vencional [6].

O facto da energia de vibrao em causa ser elevada poder trazer problemas a

nvel da segregao, tornando-se importante garantir uma boa coeso do beto.

Para se evitarem os problemas anteriormente referidos e poupar-se mo-de-obra

, hoje em dia corrente, utilizarem-se betes leves auto-compactveis [6].

3.5.6. Cura

O processo de cura do beto leve tem algumas diferenas em comparao com o

do beto convencional.

Devido baixa condutibilidade trmica dos agregados leves, o calor libertado du-

29

rante a hidratao do cimento superior comparando-o com o do beto de agre-

gado tradicional. Desta forma torna-se necessria uma preveno durante a cura

para que no surjam fissuras trmicas.

Nos casos de exposio a ambientes com baixas temperaturas, aconselhvel

prolongar o tempo de cofragem ou cobrir o beto com mantas isolantes. No caso

de se tratar de um processo de cura trmica, aconselhvel um prolongamento

temporal deste processo ou uma velocidade de elevao de temperatura menor

[16, 17].

Outra caracterstica importante que surge neste tipo de material, a designada

cura interna.

Este fenmeno, surge quando o agregado leve liberta para o cimento, durante a

hidratao, uma parte da gua que reteve durante a formao do beto. Esta

gua vai melhorar todo o processo de cura e torn-lo mais independente das

condies ambientais externas [18].

3.5.7. Trabalhabilidade

A trabalhabilidade de um beto uma propriedade relevante, pois determina a

facilidade no manuseamento do mesmo, no estado fresco. Para quantificar esta

caracterstica do beto, mede-se o abatimento no tronco de cone ou o dimetro

na mesa de espalhamento.

Geralmente a trabalhabilidade de um beto com agregados leves menor, com-

parada com a de um beto tradicional. Esta constatao prende-se com o facto

da peso volmico dos agregados leves ser inferior e, com a sua alta absoro de

gua, dificultarem a formao de um beto com uma trabalhabilidade ptima [1].

Em casos em que seja necessrio garantir uma trabalhabilidade elevada, a forma

mais expedita de contornar possveis problemas recorrendo a aditivos ou adju-

vantes no beto.

30

3.6. Propriedades mecnicas do beto leve

A nvel estrutural, as caractersticas mecnicas de um material so os factores

mais importantes na definio de diferentes solues e na escolha dos materiais.

Desta forma, torna-se essencial conhecer as potencialidades e limitaes dos di-

ferentes materiais para conceber as melhores solues de engenharia.

Ao abordar-se o beto leve como material estrutural ser, mais uma vez, apenas

analisado o beto composto por agregados leves, devido sua importncia,

comparando-o com os outros tipos de beto leve. Assim, procurar-se- compre-

ender as alteraes das propriedades mecnicas provocadas pela substituio dos

agregados tradicionais por agregados leves.

3.6.1. Peso volmico e resistncia compresso

A peso volmico e a resistncia compresso do beto leve est intrinsecamente

relacionada com o tipo e a granulometria dos agregados que o constituem, pois

estes, ao contrrio dos agregados convencionais, apresentam uma proporcionali-

dade inversa na dimenso e na peso volmico [17].

Devido menor resistncia mecnica apresentada pelos agregados leves, torna-

se de grande importncia a resistncia mecnica da matriz de cimento.

Este facto, leva a que sejam aproveitadas de uma forma mais eficiente, as capa-

cidades resistentes da matriz de cimento no beto leve, do que acontece por

comparao, com o beto tradicional.

Contudo, existe um limite mximo para que a quantidade de cimento influencie a

resistncia compresso.

A partir desse limite ser o agregado a determinar a resistncia do beto. pac-

fico que, para um beto leve de alta resistncia a quantidade de cimento varie

entre os 400 e os 600 Kg/m3 [19].

31

Fig. 9: Relao entre resistncia compresso e a peso volmico do beto leve [20]

No grfico, possvel observar as relaes entre a resistncia compresso e a

peso volmico de betes leves com agregados de argila expandida.

de notar que os valores das resistncias compresso em causa nada ficam a

dever aos obtidos com betes tradicionais. Neste estudo foram utilizados agrega-

dos com dimenso mxima caracterstica de 9,5 e 12,5 mm e o consumo de ci-

mento foi de 500 kg/m3 [20].

importante salientar que, em funo da equivalncia entre os mdulos de de-

formao do agregado e da matriz de cimento e as boas condies de aderncia

entre os dois, leva a que, por regra, os betes leves entrem em rotura devido ao

colapso da argamassa, na envolvente do agregado, e no devido diferena en-

tre as deformaes dos agregados e da matriz de cimento.

Tal como nos betes de muito alta resistncia com agregados correntes, tambm

nos betes leves o colapso d-se por uma linha de fractura que atravessa os

agregados, contrapondo com os betes convencionais em que a linha de ruptura

contorna o agregado [17].

Outra propriedade interessante que os betes leves, por norma, apresentam

aos 7 dias cerca de 80% da resistncia compresso observada aos 28 dias de

idade. Este facto leva-nos a concluir que, os betes leves possuem uma maior

rapidez na estabilizao da resistncia compresso do que os betes tradicio-

nais [17].

32

No que diz respeito ao aumento de resistncia aps os 28 dias de idade verifica-

se que os betes leves apresentam um crescimento menor quando comparados

com os convencionais. Esta concluso explica-se com a menor resistncia mec-

nica dos agregados leves [17].

Como nota final, importa referir que actualmente possvel atingir valores de re-

sistncia compresso para betes com agregados leves, superiores a 100 MPa

[17].

3.6.2. Resistncia traco

Os valores da resistncia traco dos betes leves so geralmente inferiores

quando comparados com os valores dos betes tradicionais, para o mesmo nvel

de resistncia compresso [16, 17].

Os betes leves por norma, e devido absoro de gua dos agregados, tm um

teor de humidade superior em relao aos betes convencionais. Esta realidade

pode indicar uma perda significativa de resistncia traco do beto [17].

Outra diferena importante entre os dois tipos de beto est no tipo de fractura,

ou seja, o beto leve apresenta uma linha de fractura que atravessa o agregado

leve enquanto que o beto convencional tem uma linha de fractura ao redor do

agregado. Esta diferena pode ser explicada pelo facto dos agregados leves pos-

surem uma elevada percentagem de volume de vazios (pode atingir os 50% nas

argilas), o que enfraquece a mistura [16, 17].

Vrios autores sustentam que, no caso do beto com agregados leves, a resis-

tncia traco encontra-se no intervalo dos 6 a 12% da resistncia compres-

so, dependendo da qualidade do beto.

importante frisar que o universo de resistncias compresso considerado

para um limite mnimo 20 MPa [17].

3.6.3. Mdulo de elasticidade

Existem trs grandes factores que determinam o valor do mdulo de elasticidade

33

de um beto. Assim, contribuem de forma decisiva, o mdulo de elasticidade dos

componentes individuais do beto, a proporo desses mesmos componentes e a

sua ligao [17].

Devido ao facto do mdulo de elasticidade dos agregados tradicionais ser bastan-

te superior ao dos agregados leves, implica que o mdulo de elasticidade do be-

to leve seja inferior ao do beto convencional [17].

Para um nvel semelhante de resistncia compresso o beto leve tem, nor-

malmente, um mdulo de elasticidade na ordem dos 50 a 80% do valor do m-

dulo de elasticidade de um beto tradicional, dependendo da qualidade do mate-

rial do beto [21].

O Eurocdigo 2 prope a seguinte expresso que permite relacionar o valor da

resistncia compresso com o valor do mdulo de elasticidade, no caso de be-

tes de densidade normal. Tratando-se de betes leves, o valor do mdulo de

elasticidade pode ser calculado, afectando o valor do mdulo de elasticidade de

um beto de densidade normal da mesma classe de resistncia, com o coeficien-

te E [21].

3,0

1022

= cmcm fE

cmEtcm EE =

2

2200

= E

em que:

Ecm mdulo de elasticidade de um beto tradicional (Gpa)

fcm resistncia compresso de um beto (MPa)

massa volmica de um beto leve (Kg/m3)

Estudos provam que, quanto mais prximos forem os valores do mdulo de elas-

ticidade do agregado leve e da matriz de cimento, melhor ser o comportamento

34

em regime elstico do beto leve [17].

O grfico seguinte pretende demonstrar a relao entre o mdulo de elasticidade

e a resistncia compresso do beto leve estrutural.

Fig. 10: Relao entre o mdulo de deformao e resistncia compresso do beto leve

estrutural [20]

3.6.4. Curva tenso/deformao

Devido a uma maior similaridade nos valores do mdulo de elasticidade do agre-

gado e da matriz de cimento e a uma melhor aderncia do agregado matriz de

cimento, no beto leve a curva de tenso/deformao apresenta uma maior line-

aridade no trecho ascendente, um maior valor de deformao ltima e uma mai-

or inclinao no trecho descendente (comportamento no linear), aps a ruptura,

comparando com a curva do beto tradicional.

Verifica-se que, no caso do beto leve, h uma grande linearidade at 80% do

carregamento ltimo, enquanto que, no beto tradicional, essa linearidade ocorre

apenas at 60% da carga ltima [19].

O grfico seguinte ilustra, esquematicamente, o comportamento da curva ten-

so/deformao do beto leve, com diferentes classes de resistncia compres-

so.

35

Fig. 11: Comportamento da curva tenso/deformao do beto leve [20]

Observa-se, a partir do grfico, que a parte ascendente da curva tenso/defor-

mao se torna mais ngreme medida que cresce a classe de resistncia do be-

to compresso. Do mesmo modo, nota-se que o trecho descendente corres-

pondente se torna mais acentuado, apresentando um maior declive.

importante referir que a deformao ltima decresce com o aumento da quan-

tidade de cimento e que a substituio de parte do agregado leve por areia natu-

ral no provoca alteraes significativas no comportamento da curva tenso/ de-

formao [24].

Por ltimo, h a salientar a existncia de uma significativa variao no compor-

tamento da curva tenso/deformao, com a alterao dos tipos de agregados

leves. Este facto leva a concluir que a curva tem uma grande dependncia das

propriedades destes componentes.

3.6.5. Retraco

Os baixos valores do mdulo de elasticidade dos agregados leves fazem com que

estes no sejam capazes de restringir a retraco do cimento, factor que o

principal responsvel pelo fenmeno da retraco do beto.

Desta forma, percebe-se que este fenmeno apresenta uma maior dimenso em

36

betes leves do que em betes em que os seus agregados apresentem um maior

mdulo de elasticidade [25].

O grfico seguinte apresenta um intervalo de valores de retraco espectveis

para betes leves.

Fig. 12: Faixa de variao dos valores de retraco por secagem dos betes leves [20]

3.6.6. Fluncia

A fluncia no beto leve um fenmeno que, geralmente, apresenta valores su-

periores em comparao com os resultados do beto convencional. Este facto po-

de mesmo provocar perdas na resistncia compresso, na ordem dos 20% do

valor da resistncia compresso aos 28 dias de idade [17].

3.7. Aspectos da durabilidade do beto leve

Nas ltimas dcadas tem havido uma crescente preocupao com a durabilidade

das estruturas.

Constatou-se que, no passado, o facto de se diminurem os investimentos inici-

ais, custa de materiais com menor qualidade, foi a causa de grandes repercus-

ses a nvel econmico na manuteno dessas mesmas estruturas.

Assim, actualmente existe uma grande preocupao na utilizao de materiais

37

que garantam no s uma adequada resistncia mecnica como uma boa durabi-

lidade.

Muitos materiais de construo foram alvo de estudos e aperfeioamentos nos l-

timos anos. O beto leve no foi excepo e, como tal, abordar-se-o em seguida

alguns aspectos que podem ser teis para uma caracterizao da durabilidade

deste material.

3.7.1. Permeabilidade

A permeabilidade de um beto apresenta-se como um factor primordial na sua

durabilidade.

Uma grande quantidade de poros, resultante do excesso de gua na formao de

um beto, e a existncia de fendas internas, provocadas por uma grande dispari-

dade dos valores do mdulo de elasticidade entre os agregados e a matriz de ci-

mento, so os principais responsveis por uma elevada permeabilidade do beto

[16].

Estudos mostram que o beto leve apresenta, por norma, uma permeabilidade

inferior ao beto tradicional.

As justificaes para estes resultados encontram-se na semelhana dos valores

do mdulo de elasticidade entre os agregados e a matriz de cimento, o que reduz

o nmero de fendas internas do beto leve, e no facto deste material apresentar

uma baixa relao gua/cimento, comparado com o beto convencional. Contu-

do, importante referenciar que, apesar de alguns agregados leves como a argila

expandida, revelarem uma porosidade superior a 50%, o beto leve apresenta

uma baixa permeabilidade pois os poros no se encontram interligados, no for-

mando assim caminhos preferenciais [16].

Por ltimo, h que salientar que o facto da curva tenso/deformao ser linear

at 80% da carga ltima no beto leve e 60% no beto convencional, leva a que,

para betes de igual resistncia compresso, a permeabilidade no aumente

tanto no beto leve, quando comparado com o tradicional, para um nvel de car-

ga semelhante [9].

38

3.7.2. Penetrao de cloretos

A corroso das armaduras ocorre em ambientes martimos quando no existe

uma adequada proteco das mesmas.

Vrios estudos mostraram que no existe diferena entre o comportamento do

beto leve e o do tradicional no que concerne resistncia penetrao de clore-

tos [17].

O facto de se utilizarem agregados leves no prejudica a velocidade e quantidade

de ies cloreto que atingem as armaduras, pois a difuso dos cloretos depende

essencialmente da qualidade da matriz de cimento. Assim, a melhor soluo para

se evitar este problema aumentar o recobrimento das armaduras nos ambien-

tes martimos [17].

3.7.3. Carbonatao

Estudos realizados nas embarcaes de beto leve da Primeira Guerra Mundial,

concluram que, aps 80 anos, a espessura mdia de carbonatao era de apenas

2 mm, insuficiente para se atingirem as armaduras [16].

O facto do beto leve ter uma relao gua/cimento baixa, leva a que a matriz de

cimento apresente uma porosidade mais reduzida, comparando-a com o beto

convencional.

Desta forma constata-se que a carbonatao provoca menos danos no beto leve

[17].

3.7.4. Abraso

O fenmeno da abraso encontra uma resistncia semelhante no beto leve e no

beto tradicional, do mesmo nvel da resistncia compresso. Esta realidade

explica-se pelo facto da abraso ser uma solicitao que atinge normalmente a

superfcie do beto, onde predomina a matriz de cimento.

A partir do momento em que ocorre a abraso, o agregado tradicional apresenta

39

uma resistncia superior ao agregado leve.

3.7.5. Propriedades trmicas e resistncia ao fogo

As propriedades trmicas do beto leve so uma das principais razes do seu uso

ao nvel no estrutural. corrente encontrarem-se coberturas e paredes exterio-

res em que foi aplicado o beto leve.

A elevada porosidade dos agregados leves faz com que estes tenham uma redu-

zida condutibilidade trmica, limitando assim as transferncias de calor atravs

do beto [6, 17].

A tabela seguinte mostra algumas diferenas nas propriedades trmicas entre o

beto leve e o tradicional.

Propriedades Beto

tradicional Beto leve

Peso volmico (Kg/m3) 2400 1850

Resistncia compresso (MPa) 20 70 20 50

Calor especfico (cal/g.C) 0,22 0,23

Condutibilidade trmica (W/m.K) 1,4 2,9 0,58 0,86

Difuso trmica (m2/h) 0,0025 0,0079 0,0015

Expanso trmica (microstrain.10-6/C) 11 9

Tabela 2: Propriedades trmicas do beto leve e tradicional [6]

A menor condutibilidade trmica, o menor coeficiente de expanso trmica e o

melhor comportamento dos agregados leves a altas temperaturas, fazem com

que a resistncia ao fogo do beto leve seja superior quando comparado, com o

beto convencional [17 e 27].

Estudos realizados recentemente demonstram que a resistncia mecnica do be-

to leve, quando submetido a elevadas temperaturas (800 C), superior re-

sistncia apresentada pelo beto tradicional [27].

40

4. CASOS DE ESTUDO

4.1. Ponte Pedonal Karl-Heine

A ponte pedonal Karl-Heine atravessa o canal com o mesmo nome e liga uma via

velocipdica ao espao onde decorreu a EXPO 2000 de Leipzig. A sua construo

comeou a 1 de Outubro de 1999, tendo sido inaugurada a 4 de junho de 2000

[31].

Fig. 13: Perfil longitudinal da ponte pedonal Karl-Heine [31]

Tratando-se de uma zona nobre da cidade houve a preocupao de fazer uma

obra que se inserisse de uma forma adequada na envolvente. Assim, optou-se

por realizar uma ponte sustentada por um arco com cerca de 28 metros em plan-

ta e 3,5 metros de altura, de forma a permitir uma total desobstruo do canal e

de um caminho pedonal, numa das margens do canal [31].

Esta obra de arte um bom exemplo de como possvel combinar materiais de

alta performance de uma forma eficaz. Nesta obra foram utilizados trs tipos di-

ferentes de beto leve [31].

O arco metlico foi projectado para ficar encastrado nas margens do canal e com

ligaes rgidas com tubos que fazem a ligao ao tabuleiro. importante realar

que o arco foi preenchido com beto leve LC 70/77, com uma densidade de

19,50 KN/m3 [31].

A extremidade Norte do tabuleiro, (lado direito da figura 14), encontra-se rigi-

damente unida ao muro que liga fundao. Por outro lado, a extremidade Sul

assenta em aparelhos de apoio, que permitem uma deslocao na direco longi-

41

tudinal do tabuleiro [31].

Fig. 14: Modelo estrutural da ponte pedonal Karl-Heine [31]

Esta libertao, possibilita ponte trabalhar quando solicitada por aces como a

temperatura, a retraco ou a aco ssmica. Se ambas as extremidades estives-

sem encastradas poderiam ser notadas no tabuleiro, ao fim de pouco tempo,

fendas com dimenses elevadas [31].

Fig. 15: Seco transversal da ponte pedonal Karl-Heine [31]

O tabuleiro da ponte macio e tem uma espessura mxima de 28 centmetros

na parte central, havendo uma reduo at aos 10 centmetros nas zonas late-

rais.

42

importante realar, que o tabuleiro formado por uma laje pr-fabricada com

10 centmetros de espessura, sendo que os restantes 18 centmetros, foram be-

tonados in-situ. Desta forma, evitou-se o uso de cofragens ganhando-se muito

em termos de tempo, de mo-de-obra e, consequentemente, no custo final da

obra [31].

Para todo o tabuleiro utilizou-se um beto leve com uma resistncia a compres-

so semelhante, ou seja, LC 40/44 [31].

A parte da laje pr-fabricada corresponde parte inferior da estrutura e consti-

tuda por vrios painis ao longo do comprimento da ponte.

A figura 16 mostra o seu perfil transversal, sendo que os painis com maior di-

menso tm 4,17 m x 6,80 m, correspondente aos maiores vos da ponte [31].

Fig. 16: Seco transversal da laje pr-fabricada do tabuleiro [31]

Como foi referido anteriormente, o beto utilizado foi um LC 40/44, sendo que o

peso prprio foi de apenas 14,5 KN/m3. Esta baixa densidade foi conseguida pelo

facto de se utilizarem apenas agregados leves e no uma mistura com agregados

tradicionais [31].

de realar que, os painis pr-fabricados foram feitos longe do local da obra e

que o facto de se tratarem de peas com um peso prprio relativamente baixo fa-

cilitou o seu transporte e a sua montagem em obra.

Durante a construo dos painis houve um cuidado especial com a fase de cura

do beto, pois as altas temperaturas caractersticas da hidratao do beto com

agregados leves, poderiam provocar fissuras indesejveis. Assim, para minimizar

os esforos internos e o risco de fissuras, os painis foram cobertos durante 48

horas com mantas isolantes [31].

43

Fig. 17: Transporte das lajes pr-fabricadas [31]

Na segunda fase de construo do tabuleiro, optou-se por uma betonagem in situ

onde se utilizou um beto LC 40/44, com um peso prprio de 16,0 KN/m3, valor

superior ao utilizado na primeira fase [31].

A mistura de beto foi desenvolvida em colaborao com investigadores, de for-

ma a conseguir-se um beto com uma resistncia compatvel com o uso de pr-

esforo [31].

Assim, o beto utilizado tem as seguintes caractersticas:

Cimento do tipo CEM I 42,5 R 385 Kg/m3 Microslica 54 Kg/m3 Super plastificante 7 Kg/m3 Retardador de presa 1 Kg/m3 Areia natural (0/2 mm) 450 Kg/m3 Liapor K-light sand (0/2 mm) 280 Kg/m3 Liapor F 6,5 (4/8) 380 Kg/m3 gua 160 litros/m3 Relao gua/cimento 0,32 Tenso de compresso aos 7 dias (cubo) 46 MPa Tenso de compresso aos 28 dias (cubo) 56 MPa Mdulo de elasticidade 17,7 GPa

44

Fig. 18: Betonagem da 2 fase do tabuleiro [31]

No tabuleiro da ponte, foram utilizados 150 mm2 por cada strands de pr-

esforo em mono cordes, na direco longitudinal. Na direco transversal no

foi necessrio o recurso a pr-esforo [31].

Os cordes foram colocados no coentro de gravidade da seco transversal do

tabuleiro, de forma a no originarem esforos internos indesejveis.

Os aparelhos de ancoragem dos cabos foram colocados na zona Norte da ponte,

sendo que, na parte Sul, se encontram encastrados num macio de aproximada-

mente 50 centmetros. Tanto este macio (figura 17) como a zona de ancoragem

foram construdos com um beto C 40/50 [31].

O pr-esforo foi utilizado nesta obra, fundamentalmente para diminuir a altura

do tabuleiro, reduzir as foras provocadas pelo facto da estrutura ter uma incli-

nao de aproximadamente 5,4% no sentido descendente para a margem Norte

do canal e para melhorar o comportamento dinmico da ponte [31].

O tabuleiro encontra-se apoiado em tubos que fazem a ligao ao arco metlico.

Estes tubos tm um dimetro de 168,3 milmetros e uma espessura de 10 mil-

45

metros. de salientar que todos os elementos metlicos foram construdos com

recurso a ao do tipo S 355 [31].

A ligao entre estes tubos e o tabuleiro, foi feita com o recurso a soldaduras a

chapas metlicas em formato cilndrico, com 500 milmetros de dimetro e 40

milmetros de altura. Estas chapas, colocadas com a inclinao do tabuleiro, fo-

ram, por sua vez, aparafusadas a este, conferindo assim uma ligao rgida. Na

outra extremidade do tubo, a ligao ao arco foi realizada tambm com o recurso

a soldaduras, obtendo-se desta forma outra ligao rgida [31].

Fig. 19: Transporte e colocao dos elementos metlicos [31]

As foras resultantes da inclinao do tabuleiro, bem como das aces transver-

sais (por exemplo o vento), so transmitidas aos tubos atravs de umas chapas

que funcionam como contraventamento da estrutura, como possvel observar

na figura 19. Estes elementos metlicos tambm se encontram soldados entre si

[31].

O arco metlico, consiste num tubo com um dimetro de 355,6 milmetros e uma

46

espessura de 12,5 milmetros. Este arco pr-fabricado, composto por duas pe-

as que se unem no seu topo, com recurso a soldadura. Esta mesma tcnica

utilizada para unir as extremidades do tubo a uma pea cilndrica com um dime-

tro de 760 milmetros e uma altura de 60 milmetros. Estas peas so aparafusa-

das aos macios de beto e consequentemente conferem um grau de encastra-

mento ligao [31].

Este arco tem a particularidade de ter sido preenchido com um beto de agrega-

dos leves do tipo LC 70/77. Este beto foi feito com outro tipo de agregados le-

ves e tem um peso prprio de 20 KN/m3 [31].

Assim, o beto utilizado tem as seguintes caractersticas:

Cimento do tipo Cem I 42,5 R 450 Kg/m3 Microslica 67 Kg/m3 Super plastificante 27 Kg/m3 Retardador de presa 1,8 Kg/m3

Areia natural (0/2 mm)

Areia grossa (2/8) 1 428 Kg/m3 Liapor F8 (4/8 mm)

Relao gua/cimento 0,31 Fora compresso aos 7 dias (cubo) 71 MPa Fora compresso aos 28 dias (cubo) 78 MPa Mdulo de elasticidade 28,5 GPa

O processo de betonagem do arco foi realizado em 4 segmentos distintos, sendo

que cada troo se encontrava separado por chapas. Na parte mais baixa de cada

segmento, havia uma abertura com um dimetro de 100 milmetros por onde foi

introduzido o beto. Junto ao ponto mais elevado de cada troo, havia uma aber-

tura mais pequena (50 milmetros), que servia para a sada do ar. No fim do pro-

cesso de betonagem, as aberturas foram fechadas com borracha at o beto ga-

nhar presa [31].

Posteriormente, a borracha foi substituda por chapas soldadas.

47

Fig. 20: Processo de betonagem [31]

De forma a assegurar a qualidade dos dois tipos de beto leve utilizados na obra,

(LC 40/44 e LC 70/77), fez-se um acordo com a entidade DafStb para que uma

equipa de qualidade testasse as caractersticas dos betes utilizados [31].

Para testar o comportamento do tubo preenchido com beto LC 70/77, pegou-se

num arco metlico com 4 metros de comprimento e com a mesma seco trans-

versal e encheu-se com o beto em questo [31].

Seguidamente, cortou-se uma amostra para teste, em que foi tambm retirado o

tubo envolvente.

Foi feito um ensaio onde se obteve a resistncia mxima de compresso, o grau

de confinamento e a relao entre a deformao e a carga aplicada [31].

48

Fig. 21: Ensaio do beto LC 70/77 [31]

Como se pode verificar na figura 22, obteve-se uma fora mxima de compres-

so de 10 500 KN e uma fora ltima de aproximadamente 9 000 KN [31].

Fig. 22: Grfico que relaciona a fora de compresso e deformao do beto LC 70/77 [31]

Por se tratar de uma ponte pedestre, a sua anlise dinmica foi estudada com

especial ateno, visto a vibrao deste tipo de obras ser um dos factores impor-

tantes para o seu sucesso.

Aps a anlise das caractersticas da ponte, concluiu-se que a frequncia de vi-

brao vertical no deveria estar entre 1,6 < fi < 2,4 Hz e 3,5 < fi < 4,5 Hz,+

49

devido ao desconforto que causaria aos seus utilizadores [31].

Depois da anlise dinmica, verificou-se que o 1 modo de vibrao era vertical e

com uma frequncia de 3,23 Hz, valor que aceitvel tendo em conta o que foi

anteriormente referido. Neste modo de vibrao, o peso prprio teve um factor

de participao de 37% [31].

O 3 modo de vibrao foi tambm vertical, com uma frequncia de 4,59 Hz

[31].

Este valor tambm considerado aceitvel visto no se encontrar nos intervalos

indesejveis.

O 2 modo de vibrao era horizontal, com uma frequncia de 3,82 Hz [31].

Os estudos desenvolvidos sobre esta matria aconselhavam a que as frequncias

de vibrao no estivessem no intervalo 2,6 < fi < 3,4 Hz. Assim, mais uma vez,

no havia problemas com o valor da frequncia [31].

de salientar, que todas as outras frequncias se situavam acima dos 5 Hz, ga-

rantindo um bom comportamento dinmico da estrutura [31].

Fig. 23: Os trs primeiros modos de vibrao da estrutura [31]

50

4.2. Ponte de Stolma

A costa norueguesa conhecida pelas inmeras ilhas que a constituem, sendo

que as necessidades de comunicao levaram a que fossem construdas, ao longo

das ltimas dcadas, vrias pontes com o intuito de se aproximarem as vrias

ilhas. Desta forma, houve a necessidade de se construir uma ponte, (ponte de

Stolma), entre as ilhas de Selbjorn e Stolmen, situadas na costa ocidental do pas

[30].

A ponte de Stolma, inaugurada em 1998, representou na altura um marco impor-

tante na construo de obras de arte, com seco transversal em caixo e com o

mtodo construtivo por avanos sucessivos, devido a ter-se ultrapassado, pela

primeira vez, a barreira dos 300 metros de vo [30].

Fig. 24: Fase construtiva da ponte de Stolma [30]

O projecto desta obra de arte, consistia numa ponte com 467 metros de compri-

mento sendo que, 301 metros pertenciam ao vo central. Os dois vos laterais

tinham 94 e 72 metros.

Em termos de perfil transversal, a ponte foi construda com duas faixas de roda-

gem e um passeio pedonal, perfazendo na totalidade 9 metros [30].

Devido grande desproporo entre os vos laterais e o central e ao mtodo

construtivo eleito, foi necessrio recorrer-se mais avanada engenharia da altu-

ra, de forma a responder-se positivamente ao desafio apresentado.

As fundaes dos dois pilares foram realizadas a uma cota altimtrica de 17 me-

tros abaixo do nvel mdio das guas do mar, directamente sobre o nvel rochoso

pretendido [30].

51

importante salientar que, face ao meio agressivo envolvente, as fundaes le-

varam uma proteco catdica de forma a evitar futuros problemas de corroso.

Em relao ao tabuleiro, este apresenta uma altura de 15 metros na zona em ci-

ma dos pilares e de 3,5 metros a meio vo [30].

Esta enorme desproporo, foi a forma mais eficaz encontrada para equilibrar a

diferena entre vos e para optimizar custos da obra.

Fig. 25: Seco transversal do tabuleiro a meio vo e na zona dos pilares [30]

Neste tipo de obras de arte, durante a fase construtiva, o peso prprio da estru-

tura representa cerca 90% dos esforos nos pilares. Assim, tornou-se imprescin-

dvel, conseguir uma estrutura mais leve no vo central. A soluo encontrada

passou por fazer diminuir a seco transversal do tabuleiro at ao centro do vo

central e utilizar um beto com um peso prprio inferior nos 182 metros centrais

da obra de arte [30].

No total foram empregues na construo desta ponte um volume de 1600 m3 de

beto de agregado leve da categoria LC 60 e 9865 m3 de beto tradicional da ca-

tegoria C 65 [30]. O beto de agregado leve utilizado nesta obra tem uma resis-

tncia caracterstica compresso de 64,1 MPa e um peso prprio de 19,31

KN/m3 [30].

52

Em relao sua constituio apresenta:

Cimento do tipo CEM I 52,5 420 Kg/m3 Slica 35 Kg/m3 Areia natural (seca) 700 Kg/m3 Leca 800 4-12 mm 600 Kg/m3 gua 208 litros/m3 Ar 0,08 Kg/m3 Retardador de presa 1 kg/m3 Relao gua/cimento 0,35 Densidade volmica de Leca 800 8,25 KN/m3 Densidade da partcula de Leca 800 14,50 KN/m3

Com este mtodo de construo, as consolas que partem dos pilares tm de es-

tar em equilbrio. Ajustando-se a densidade da consola do vo central atravs do

uso do beto leve foi possvel afastar os pilares, aproximando-os de terra, de for-

ma a melhorar as condies de fundao e, consequentemente, os seus custos

[30].

Desta forma, conseguiu-se realizar esta obra de arte com um custo bastante in-

ferior, ao que seria necessrio no caso do uso de um beto tradicional.

Fig. 26: Fase construtiva da ponte de Stolma [30]

importante salientar, que todas as arestas desta ponte so curvas, por razes

no s estticas mas tambm de durabilidade.

53

Por outro lado estas curvaturas tambm reduzem a aco do vento na estrutura.

Por fim, h que realar que na zona de pilares se encontram 100 cabos de pr-

esforo que se vo reduzindo medida que se atinge o meio vo central, onde

no existe nenhum [30].

54

4.3. Plataforma de Heidrun

A plataforma de Heidrun, uma estrutura flutuante de extraco de petrleo,

construda na Noruega entre Maro de 1993 e Junho de 1995. A estrutura come-

ou a ser construda em doca seca sendo posteriormente rebocada at sua po-

sio final onde foi concluda.

Fig.27: Plataforma de Heidrun [39]

Esta plataforma est situada em pleno Mar do Norte numa zona com uma pro-

fundidade de 345 metros.

A parte superior da plataforma encontra-se apoiada em quatro grandes colunas

vazadas interiormente, de 31 metros de dimetro, que perfazem um quadrado

com 80 metros de lado. Estas colunas encontram-se ligadas na sua parte inferior

por quatro grandes vigas, que do a estabilidade necessria plataforma.

Depois de analisadas as caractersticas da estrutura e da zona de implantao

desta, os engenheiros propuseram uma ligao da plataforma ao local de funda-

o, inovadora e arrojada at data.

Assim, foi construda a primeira plataforma mundial em que se utilizaram cabos

de ao (4 para cada coluna, perfazendo assim um total de 16), para efectuar a li-

55

gao atrs referida.

Fig.28: Sistema de fixao da plataforma de Heidrun [40]

As quatro colunas bem como as vigas que as unem foram construdas com o re-

curso a beto de agregado leve. Este foi mais um aspecto importante na constru-

o da plataforma de Heidrun, pois representou um marco na evoluo do uso

deste tipo de beto como material de construo.

Como seria de esperar, a grande parte do beto leve utilizado nesta obra foi apli-

cado nas colunas, cerca de 58 000 m3. Na restante estrutura, mais concretamen-

te nas vigas, foram utilizados cerca de 5 800 m3 do mesmo tipo de beto.

Em termos de armadura, esta plataforma martima foi construda com o recurso

a 27 000 toneladas de ao convencional e 4 100 toneladas de ao pr-esforado.

importante referir que, apesar de ser uma estrutura exposta a um rigoroso e

adverso ambiente martimo, a plataforma foi concebida para ter uma vida til

superior a 60 anos.

56

Para contrabalanar o enorme peso desta construo e, ao mesmo tempo, atin-

gir-se a sua flutuabilidade, necessrio que um grande volume da estrutura es-

teja submerso. Facilmente se percebe que, numa estrutura em beto o volume

submerso superior se comparado com uma estrutura metlica, devido a esta

ltima ser mais leve do que a primeira.

O facto das colunas serem vazadas no seu interior, permite que estas funcionem

como 4 bias, possibilitando desta forma a flutuabilidade da plataforma.

Devido s correntes martimas e s ondas, especialmente nas alturas de mau

tempo, os elementos metlicos que fazem a ligao at fundao tm de su-

portar elevados esforos, nomeadamente de traco, provocados pela variao

de presses hidrostticas na estrutura. Assim, as foras nesses cabos tendem a

aumentar com o aumento do deslocamento da plataforma.

Para uma estrutura em que os elementos so constitudos por beto, a fora

exercida nos cabos consideravelmente menor do que numa estrutura metlica,

devido maior estabilidade da primeira, em virtude do maior volume submerso e

de um centro de gravidade mais baixo.

Para este tipo de obras o material utilizado tem de ter vrias caractersticas espe-

ciais.

Nesta obra, s um casco beto de elevada resistncia, garante uma resistncia

s foras de compresso provocadas pela presso hidrosttica.

As zonas de ligao do casco com os cabos e destes com o sistema de ancora-

gem, so sujeitas a grandes solicitaes o que provoca uma grande fadiga do

material.

Mesmo utilizando um critrio conservativo no que diz respeito fadiga do beto

(NS 3473), concluiu-se que o beto de agregados leves nestas zonas, comporta-

se de melhor forma no que diz respeito fadiga do material, em comparao

com uma coluna metlica.

A questo da durabilidade da estrutura neste tipo de obras fundamental para o

sucesso da construo.

57

Actualmente e depois de se terem efectuado estudos a outras plataformas entre-

tanto construdas com este material e sujeitas a semelhantes solicitaes, existe

a certeza de que o beto leve foi uma escolha acertada, devido ao excelente

comportamento apresentado em todos os casos de estudo.

Outro dos motivos da escolha do beto de agregados leves para os elementos es-

truturais tem por base vrios estudos que demonstram que, numa situao nor-

mal, os custos previstos para a inspeco, manuteno e reparao, so mais

baixos quando se utiliza este material, em comparao com uma estrutura met-

lica.

importante referir que a estrutura da plataforma de Heidrun, mais concreta-

mente a zona das colunas, foi reforada, de forma a ter uma robustez elevada,

com o intuito de ficar preparada para possveis aces acidentais, como impactos

de navios.

O tipo e constituio da mistura do beto a ser aplicado nesta plataforma foi alvo

de vrios estudos. Estes tiveram incio em meados dos anos 80 tendo durado v-

rios anos.

De seguida apresenta-se a constituio do beto aplicado nesta obra:

Cimento HS 65 420 Kg/m3 Slica de fumo 20 Kg/m3 Areia natural 0-3 mm 720 Kg/m3 Liapor F8, 4-8 mm 307 Kg/m3 Liapor F8, 8-16 mm 254 Kg/m3 Super plastificante 6-9 kg/m3 Relao gua/cimento 0,37 Introduo de ar 1-3 kg/m3 Densidade 7 dia 19,0 KN/m3 Densidade 28 dia 19,4 KN/m3 Fck,cubo 7 dia 70,0 MPa Fck,cubo 28 dia 79,0 MPa

Como se pode observar nos dados anteriores, a reduo do peso foi conseguida

com uma parcial substituio dos agregados convencionais por agregados de ar-

58

gila expandida.

Propriedades importantes do beto e necessrias para o sucesso da obra como a

elevada trabalhabilidade e resistncia e a excelente durabilidade, foram obtidos

com o recurso ao uso de cimento de grande resistncia, super-plastificantes, sli-

ca de fumo e introduo de ar.

Desta forma, conseguiu-se o objectivo de se fabricar um beto com uma boa re-

lao entre a sua resistncia e densidade.

59

4.4. Torre Picasso

Construda no meio do quarteiro Azca o centro nevrlgico de negcios de Ma-

drid, a Torre Picasso tornou-se, em 1988, num edifcio que marcou a sua poca

pois transformou-se no mais alto de Espanha e um dos mais altos da Europa.

A torre distribui-se verticalmente ao longo de 45 andares acima do solo que, no

total, perfazem os 157 metros de altura do edifcio. Em planta, a construo en-

contra-se implantada numa rea de 38 por 50 metros.

No que diz respeito utilizao do edifcio h a realar que 42 pisos so destina-

dos a escritrios. O piso trreo tem apenas uma funo de acesso aos restantes

pisos, podendo encontrar-se na sua parte central, 18 elevadores com diferentes

velocidades. Os ltimos dois pisos encontram-se ocupados com reas tcnicas.

importante realar que a torre tambm formada por 5 pisos subterrneos nos

quais se encontra o parqueamento.

Fig. 29: Torre Picasso [41]

O projecto da Torre Picasso pertence ao arquitecto Minoro Yamasaki, tambm

famoso pelo projecto das Torres Gmeas do World Trade Center, em Nova York.

60

Este edifcio, tornou-se na primeira obra em Espanha a usar em larga escala o

beto de agregados leves a nvel estrutural. Por ter sido uma construo bastan-

te inovadora, o conceito original do edifcio teve de sofrer algumas alteraes

para cumprir os regulamentos vigentes no pas. de salientar que o projecto ori-

ginal foi realizado em 1977, tendo as obras apenas comeado 9 anos depois,

mais concretamente em 1986.

Para a construo da Torre Picasso foram utilizados cerca de 10 000 m3 de beto

com agregados leves, com especificao LC 20 e uma densidade seca inferior a

18 KN/m3. Em termos de ganhos quantificou-se que o peso prprio da estrutura

foi reduzido em 5 000 toneladas.

Estruturalmente todo o edifcio misto, pois uma combinao de pilares e vigas

metlicas com fundaes em beto. Ao nvel das lajes tambm a estrutura mis-

ta e de espessura reduzida, (apenas 110 milmetros). Cada laje constituda por

uma lmina de ao na parte inferior e por beto de agregados leves na zona su-

perior.

Esta soluo estrutural de lajes mistas com espessura reduzida, permitiu enor-

mes poupanas no volume de beto e, consequentemente, uma economia ao n-

vel das fundaes do edifcio.

Adicionalmente, o facto de se estar na presena de lajes com reduzido peso, fez

com que fosse possvel aumentar os espaamentos entre pilares, possibilitando

desta forma maiores reas livres, to necessrias nos escritrios.

Por se estar na presena de um tipo de obra sem tradio em Espanha at altu-

ra, os engenheiros envolvidos na construo da Torre Picasso procuraram testar

noutra obra a forma de betonagem, devido s dificuldades provocadas pela altura

do edifcio.

Assim, de forma a reproduzirem as condies da Torre Picasso, foram efectuadas

em Junho de 1986, vrias tentativas de betonagem na barragem de La Fernandi-

na, no sul de Espanha.

Nesta obra, foi utilizada uma mangueira com 340 metros de comprimento para

vencer um desnvel, em altura, superior a 120 metros. H ainda a salientar o fac-

61

to de se ter efectuado a betonagem a uma temperatura superior a 40 centgra-

dos, o que originou problemas extra s equipas envolvidas na sua construo.

Ainda nesta obra decidiu-se utilizar o agregado leve Arlita, um tipo de argila ex-

pandida, tendo este sido pr-saturado at um nvel de 40%, recorrendo-se tc-

nica da imerso.

Globalmente, a experincia adquirida na betonagem da barragem foi bastante til

e valiosa para a equipa de construo da Torre Picasso, decidindo-se ento pela

sua betonagem atravs do bombeamento do beto de agregados leves.

Para a betonagem da torre, foi utilizada uma bomba de beto do tipo Putzmeis-

ter BSA 1406 E, com uma performance varivel de 40 a 60 m3 por hora, depen-

dendo da altura da laje a ser betonada, tendo o beto sido bombeado a uma al-

tura mxima de 154 metros. A mangueira utilizada neste processo tinha um di-

metro de 200 milmetros. Cada laje foi betonada numa nica fase de betonagem.

Fig. 30: Betonagem da Torre Picasso [42]

Tal como na barragem de La Fernandina, tambm na Torre Picasso o agregado

leve utilizado no beto foi a Arlita.

Aproveitando novamente a boa experincia adquirida na barragem, o agregado

62

leve foi pr-saturado at um nvel de aproximadamente 40%, atravs da tcnica

de imerso.

Na mistura de beto foi utilizado um aditivo baseado em resina, com o intuito de

evitar a penetrao de gua no ncleo da argila expandida, durante a bombagem

de alta presso. Esta soluo foi adoptada com o principal objectivo de no per-

der a trabalhabilidade do beto para ser bombeado e, desta forma, no entupir a

mangueira utilizada na betonagem.

A mistura de beto utilizada, resultado de uma substituio dos agregados na-

turais convencionais por argila expandida esfrica. No que diz respeito restante

constituio do beto utilizado nesta obra h a salientar que, tanto os agregados

finos, como a pasta de cimento e os outros constituintes so do mesmo tipo dos

utilizados para os betes tradicionais.

Conforme se mencionou anteriormente, a argila expandida utilizada foi a Arlita

do tipo F-7. Este material apresenta uma baridade bruta na ordem dos 7,50

KN/m3, sendo que, cada partcula com um tamanho que varia entre os 3 e 8 mi-

lmetros de dimetro, tem uma densidade de 13,0 KN/m3.

Finalmente, apresenta-se de forma sucinta a constituio do beto de agregados

leves utilizado nesta obra:

Cimento do tipo Standart Portland 320 Kg/m3 Cinzas volantes 120 Kg/m3 Areia natural 900 Kg/m3 Arlita F7 345 Kg/m3 gua adicionada mistura 190 Kg/m3 gua absorvida na pr-saturao 138 kg/m3 Densidade 7 dia 18,5 KN/m3 Densidade 28 dia 18,6 KN/m3 Fck,cilindro 7 dia 22,5 MPa Fck,cilindro 28 dia 30,1 MPa

63

4.5. Fachada do Dusseldorf Kai-Center

O edifcio Kai-Center, com uma volumetria de 35000 m3 distribudos por 5 pisos

acima do solo e 2 enterrados, foi construdo sobre um porto de desembarque do

rio Rhine. A obra comeou em 1994 e foi inaugurada em 1996 [30].

A caracterstica mais interessante deste edifcio o facto de ter uma fachada cur-

vilnea, suspensa no seu alado sul.

Fig. 31: Ed