2.1 Considerações sobre a evolução da resistência à compressão ao longo do tempo

Uma das possíveis abordagens para a avaliação da segurança estrutural consiste na análise do comportamento do concreto ao longo do tempo, considerando os efeitos de evolução da resistência e das cargas de longa duração. Ao determinar a tensão admissível de compressão, σcd, são utilizados os coeficientes de ponderação γ_c e β - valores de cálculo obtidos com base em valores característicos, definidos a partir de considerações probabilísticas para cada tipo de estado limite. O coeficiente γ_c representa as diferenças existentes entre o concreto do corpo de prova e o material de constituição do elemento estrutural em si, além de considerar incertezas referentes as solicitações (^{Couto et al, 2015}), enquanto que o β é derivado do produto de coeficientes parciais, ou seja, pela multiplicação dos efeitos benéficos da evolução da resistência à compressão ao longo do tempo (β₁) pelos efeitos prejudiciais das cargas de longa duração (β₂) (^{Silva Filho; Helene, 2011}).

A evolução da resistência à compressão ao longo do tempo pode ser calculada mediante utilização de modelos matemáticos relacionados à resistência à compressão obtida aos 28 dias (^{Klemczak et al, 2015}). Sabe-se que esta evolução varia em função do tipo de cimento, da temperatura ambiente, assim como das condições de cura (^{CEB, 1990}). Mantidas condições de cura ideais e temperatura de 20ºC, é possível estimar o desenvolvimento da resistência à compressão ao longo do tempo, através das equações (1) e (2), estabelecidas pelo fib Model Code 2010 (^{CEB, 2012}). Ressalta-se que esta formulação é admitida pela ABNT NBR 6118:2014, para idades inferiores a 28 dias.

A perda de capacidade resistente por efeito da carga de longa duração foi estudada por Rüsch (1960). Este decréscimo é constante e independente do f_ck do concreto em estudo, além de ser, no máximo, de 25%. O fib Model Code 2010 (^{CEB FIP, 2012}) propõe a equação (3) para a determinação do coeficiente 𝛽₂, sendo que o fator de decréscimo varia em função do período no qual a estrutura estará carregada.

Estima-se que a norma brasileira, ABNT NBR 6118:2014, estabelece valores de 1,16 para β₁ e 0,73 para β₂, considerando valores de carga dos 28 dias até 50 anos, resultando em um β de 0,85. Observase que os valores utilizados são conservadores, visto que admite um crescimento de resistência de apenas 16% num período de 50 anos e um valor de decréscimo maior que o máximo estabelecido por Rüsch (1960) (^{Helene, 2011}). Deste modo, torna-se adequado verificar os valores de β₁ e β₂, considerando a fórmula proposta pelo fib Model Code 2010 (^{CEB, 2012}) e as considerações feitas por Rüsch (1960).

2.2 Considerações sobre a variabilidade dos resultados de resistência à compressão

Outro fator a ser verificado é a variabilidade dos resultados do ensaio de resistência à compressão. ^{Magalhães (2014)} ressalta que todas as etapas da produção do concreto acarretam na dispersão dos resultados do controle tecnológico, sendo que estes podem ser separados em três diferentes aspectos: influência dos materiais, dos mecanismos de produção e do procedimento de ensaio. A Tabela 1 apresente os principais fatores que podem influenciar o resultado da resistência à compressão do concreto, bem como a variabilidade máxima do item.

Tabela 1 Fatores que influenciam o resultado do ensaio de resistência à compressão 

Fonte: Adaptado de ^{Helene e Terzian (1992)}.

É possível observar que os diversos procedimentos envolvidos no preparo, na coleta e no ensaio podem afetar, diretamente, os resultados dos ensaios, podendo reduzir, em até 50%, a resistência à compressão do concreto analisado. De fato, esta variabilidade apresenta-se verdadeira ao observar os dados oriundos de pesquisas e ensaios laboratoriais. ^{Santiago (2011)} compilou dados do controle tecnológico de mais de seis mil corpos de prova, oriundos de nove estados Brasileiros. O autor identificou percentuais não conformes de até 28%, para concretos de classe C40. Este valor chega a 84%, para concreos de classe C50.

2.3 Considerações sobre a aceitação do concreto

Outro ponto que deve ser considerado é questão do recebimento e aceitação do concreto. Ao observar as principais normas nacionais e internacionais referentes a estruturas de concreto, verificam-se pontos divergentes em relação ao método e aos critérios de aceitação (^{Pacheco; Helene, 2013}; ^{Magalhães, 2014}).

A norma nacional, NBR 12655 (^{ABNT, 2015}) apresenta dois tipos de controle de amostragem: total e parcial. Na amostragem parcial, são moldados corpos de prova cilíndricos em apenas algumas betonadas. Já na amostragem total, é realizado o controle de todas as betonadas realizadas, sendo o critério de aceitação que nenhuma seja inferior a resistência à compressão característica. Apesar do elevado custo, este tipo de amostragem é amplamente utilizado no Brasil (^{Pacheco; Helene, 2013}).

A norma americana, ACI 318-11: Building Code Requirements for Structural Concrete, estabelece três diferentes critérios: a média de 3 resultados consecutivos deve ser igual ou superior a resistência característica definida em projeto; nenhum resultado individual deve ser inferior a f_ck-3,5MPa (para concretos com f_ck abaixo de 35 MPa) e que nenhum resultado individual seja inferior a a 0,9* f_ck (para concretos com f_ck abaixo de 35 MPa) (^{Magalhães, 2014})_. Adicionalmente, a mesma norma não prevê a amostragem total, estabelecendo critérios mínimos de único exemplar por dia de concretagem, para cada 115 m³ de material ou para cada 465 m² de área construída (^{Pacheco; Helene, 2013}).

Outra norma amplamente utilizada, a BS EN 206:2013 - Concrete. Specification, performance, production and conformity, apresenta diferentes critérios em função do período da obra: início da produção e produção contínua, quando já foram realizados mais que 15 resultados (^{Magalhães, 2014}). O primeiro critério é referente à média de resultados, que deve ser maior ou igual a f_ck+4,0MPa, para controle inicial, e maior ou igual a f_ck+1,48*s (desvio padrão dos resultados), para produção contínua. O segundo critério é refere aos resultados individuais, que, para ambos tipos de produção, devem ser maiores que f_ck-4,0MPa (^{Pacheco; Helene, 2013}; ^{Magalhães, 2014}).

^{Larrossa et al (2014)} realizaram a comparação dos critérios de amostragem das três normas apontadas, para 32 lotes de concreto. Os autores apontam que a NBR 12655 (^{ABNT, 2015}) é o método mais rígido, sendo seguido pela EN 206 e ACI 318-11. De fato, comparando os procedimentos de aceitação adotados pelas normas internacionais com o estabelecido pelas recomendações da norma nacional, verifica-se que os critérios de aceitação são mais restritivos (^{Pacheco; Helene, 2013}; ^{Magalhães, 2014}).

3.1 Procedimentos metodológicos

No controle tecnológico realizado em uma obra, seguindo o procedimento estabelecido pela NBR 12655 (^{ABNT, 2015}), a resistência à compressão (f_c) de três betonadas de volume de 8m³ foi inferior ao f_ck de 40 MPa, especificado pelo projetista. Como a obra apresenta impeditivos para a extração de corpos de prova, visto que a estrutura é de aço preenchido com concreto armado, foi realizado um estudo a respeito da evolução de resistência do concreto, de modo a auxiliar na aferição da segurança estrutural da obra. Ressalta-se que esta análise é complementar, e deve ser realizada em conjunto com outras verificações, como revisão do projeto estrutural considerando f_c obtido no ensaio e a realização de ensaios não destrutivos. A composição do concreto estudado está apresentada na Tabela 2.

Tabela 2 Traço do concreto em estudo 

Fonte: carta traço fornecida pela empresa responsável pelo concreto

Nas datas especificadas de rompimento, realizaram-se os ensaios, em laboratório acreditado, seguindo os procedimentos normativos. Todos os corpos-de-prova foram fresados e os rompimentos ocorreram em uma máquina universal EMIC - PC 200 CS. Os resultados são apresentados na Tabela 3.

Tabela 3 Resultados do ensaio de resistência à compressão das amostras não conformes 

Fonte: Adaptado dos relatórios de ensaio

No que se refere ao controle tecnológico utilizado na obra, é importante mencionar que foi executado por amostragem total (100%), na qual todas as betonadas foram amostradas. Neste caso, a NBR 12655 (2015) estabelece que a aceitação do concreto é estabelecida quando todos os exemplares da amostragem atenderem ao valor do f_ck especificado pelo projetista. Como pode ser visto na Tabela 3, as resistências potenciais, aos 28 dias, não apresentaram resistência igual ou superior à definida, de 40 MPa.

Outro ponto levantado foi o histórico do crescimento de resistência após os 28 dias. Em um levantamento realizado pela empresa, no período de um ano, o concreto apresentou um crescimento de 32,6% (cimento CPV-ARI resistente a sulfato com adição de 22% de pozolona), superior aos 16% considerados pela ABNT NBR 6118:2014.

3.2 Resultados e análises

A partir dos valores obtidos, foi realizada a análise da evolução da resistência à compressão do concreto. Inicialmente, foram calculados os valores de β₁ utilizando um coeficiente s de 0,20, visto que o cimento utilizado no traço é do tipo CPV-ARI. Contudo, como foi realizada adição de pozolanas na ordem de 33% em relação ao cimento, tornou-se adequado calcular o β₁ para um cimento do tipo CPIV, pois este contém entre 15 e 50% de pozolana. Por último, calculou-se um terceiro valor de β_1, para um valor s intermediário. Os valores de β₁ para 50 anos, utilizados no cálculo do β, são apresentados na Tabela 4.

Tabela 4 Coeficientes de β₁ para diferentes tipos de cimento 

A evolução da resistência à compressão ao longo do tempo para as três situações (CPV-ARI, CPIV e CP “intermediário”), considerando o menor valor de f_ck,est (37,1 MPa) e um período de 365 dias, pode ser observada na Figura 1.

Figura 1 Evolução da resistência conforme fib Model Code 2010 

Na figura se observa que, para atingir os 40 MPa especificados, se levará 45 dias considerando o β1 para o concreto com CPIV, 51 dias para o β1 considerando CP “intermediário” e 72 dias para o β1 com CPV ARI.

Após a definição do β₁, calculou-se o coeficiente β, considerando duas condições de β₂ - 0,73, conforme preconizado pela ABNT NBR 6118:2014; e 0,75, máximo valor conforme Rüsch (1960). Os valores estão expressos na Tabela 5.

Tabela 5 Coeficientes de β para diferentes tipos de cimento e carregamento 

Para a verificação da segurança no caso em estudo, calculou-se a resistência à compressão de projeto do concreto f_cd, de acordo com a equação 4, utilizando os coeficientes calculados na Tabela 5. Os resultados estão expressos na Tabela 6.

Tabela 6 Tensão à compressão do concreto 

Os valores obtidos demonstram que apenas quando se considera exclusivamente o cimento CPV ARI que a tensão obtida se apresenta abaixo do esperado. Para os concretos com cimento com pozolana, como é o caso deste estudo, a tensão de cálculo do concreto já se apresenta acima do exigido. Verificase uma natureza conservadora da ABNT NBR 6118:2014 - característica esperada de normas técnicas. Entretanto, surge a possibilidade de o profissional usar conhecimentos consolidados no meio e avançar no estudo do crescimento da resistência do concreto após os 28 dias.

Ressalta-se que, segundo a ABNT NBR 6118:2014, caso as resistências continuassem abaixo do f_ck de projeto, deveria ser realizado novo cálculo estrutural com o novo valor. Ainda permanecendo a insegurança deveria ser previsto uma limitação de uso do elemento, elaboração de projeto de reforço ou até a demolição parcial ou total das peças não conformes.