Qual o melhor concreto a ser utilizado em Pilares Mistos Preenchidos?

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Qual o melhor concreto a ser utilizado em Pilares Mistos Preenchidos?

Qual o melhor concreto a ser utilizado em Pilares Mistos Preenchidos?

Por: Ronaldo Martineli - Gerente de Orçamentos na Medabil


No âmbito da construção metálica a utilização de lajes e vigas mistas já é amplamente conhecida e largamente empregada como soluções viáveis no desenvolvimento deste tipo de projeto.

Já para os pilares mistos existem algumas variações de soluções, as quais dependendo das características do empreendimento fornecem ao engenheiro maiores oportunidades de otimização da solução estrutural adotada.

A primeira possibilidade é a utilização de pilares mistos revestidos (total ou parcialmente). Como o próprio nome já diz, nesta solução um perfil de aço (laminado ou soldado) é revestido com concreto armado convencional. A figura 01 ilustra o conceito de um pilar metálico totalmente revestido com concreto.

 

Figura 01: Pilar misto totalmente revestido: em termos de execução, este tipo de pilar misto utiliza o mesmo sistema de formas e armadura que um pilar de concreto convencional.


 

Figura 02: Pilares parcialmente revestidos: dentre as principais vantagens desta solução pode se destacar o preço, facilidade de realizar inspeções após a desforma e eliminação da necessidade de realização de proteção passiva. Como desvantagem este pilar exige um maior trabalho de carpintaria para ajustar a forma ao vigamento metálico.



 Figura 03: Reforços nas formas de madeira.


Figura 04: Pilar parcialmente revestido aguardando execução da forma: também existe a alternativa da realização do revestimento parcial dos perfis metálicos, onde parte da mesa do pilar é utilizada como forma. A sua solução está em desuso, pois apresenta maiores dificuldades de execução, além de não eliminar a necessidade de proteção passiva.

    A outra possibilidade é utilizar pilares preenchidos, onde o concreto é lançado dentro de um tubo metálico quadrado, retangular, circular, ou até mesmo em uma seção caixão soldada.
    Esta solução tem como vantagem a capacidade de resistir a grandes esforços com seções extremamente reduzidas, além da maior facilidade de execução quando comparado a um pilar revestido. Quanto à proteção passiva, pode ser eliminada com a inclusão de armaduras contra incêndio dentro do próprio pilar.
    Um questionamento que surge quando se utiliza este tipo de solução, diz respeito a qualidade do concreto que será lançado dentro do pilar. Não se pode deixar de reconhecer que ao adotar este tipo de solução é necessário saber que tipo de concreto deve ser lançado dentro do pilar, como também é fundamental conhecer a melhor técnica de concretagem de modo a evitar problemas como falhas de concretagem e segregação de agregados, pois devido a característica do pilar a sua inspeção após o lançamento é de difícil execução.
    A pesquisa científica sobre o tema aponta que é possível conseguir bons resultados com a utilização de concreto auto adensável, porém devido às particularidades que envolvem a produção deste tipo de concreto em escala industrial a sua utilização não é tão difundida dentro da construção civil.
  Para dirimir estas dúvidas e ter a segurança quanto à especificação correta do concreto a utilizar em pilares mistos preenchidos apresento um trabalho experimental onde foram estudadas 12 seções de pilares mistos com diferentes condições de armaduras, dosagens de concreto, e alturas. As seções dos pilares de concreto estudadas estão apresentadas na tabela abaixo.


    De modo a simular o tubo/caixão metálico foram confeccionados perfis cartola que  aparafusados formavam um perfil tubular quadrado. As espessuras das chapas utilizadas nos cartolas foram de 3 e 4,75mm.:

    Também para simular o efeito dos studs bolts nas regiões de introdução de cargas foram posicionados parafusos conforme figura acima. Após a colocação das armaduras, os perfis cartola foram fechados e transportados para os locais de ensaio onde foram verticalizados:


    Antes do lançamento do concreto foram realizados os testes de abatimento para verificar a sua fluidez.

    O passo seguinte foi o lançamento do concreto. Para os pilares auto adensáveis, o processo utilizou uma caçamba e um funil sem qualquer tipo de vibração. Nos demais o concreto foi bombeado e vibrado através do processo tradicional. Foi utilizado um mangote de 3” com um comprimento de 6 metros e o mesmo foi colocado dentro do pilar de forma que a altura de lançamento ficasse entre 2,0 e 2,5 metros. À medida que se bombeava concreto para dentro do pilar o mangote era erguido mantendo sempre a altura máxima de lançamento.
    O objetivo do teste era avaliar o efeito da altura de lançamento (2.0 a 2.5m) no estado do concreto, de modo a comprovar a sua validade como processo construtivo,  já que na obra o processo de lançamento na maioria das vezes ocorre através de janelas de concretagem  laterais, onde o ângulo de dobramento do mangote, e a existência de stud bolts impedem a obtenção de uma distância de lançamento menor do que a considerada no ensaio.

Desenho esquemático da janela de concretagem lateral em pilares mistos preenchidos
 
Stud Bolts soldados dentro do pilar tubular (limitam a passagem do mangote)

    Finalizado o enchimento dos pilares e após a cura do concreto houve a retirada dos perfis cartola com a observação do aspecto das amostras.
    Os ensaios apresentaram resultados satisfatórios não sendo observadas falhas de concretagem significativas.  Também não foram observadas diferenças substanciais entre os pilares que utilizaram concreto auto adensável e os demais pilares.
    Ocorreram apenas falhas superficiais oriundas do processo de desforma e que não afetam a resistência do concreto. É importante ressaltar que estas trincas ocorreram nos pilares de 300x300 (sem armadura), e que em uma situação real estas trincas não ocorreriam uma vez que o pilar preenchido é definitivo.

Aspecto de duas amostras que apresentaram trincas em dois pilares de 300x300 (sem armadura)

    Quanto aos consumos de materiais a tabela 02 apresenta um resumo. Os consumos são todos em kg/m³, para um concreto com resistência de 25MPa. 
   Estes consumos podem variar em função das características dos agregados disponíveis em cada região. Abaixo está a tabela resumo de consumo de materiais para cada dosagem do concreto:


    As conclusões obtidas nos ensaios foram aplicadas na obra edifício Mr. Shan, localizado na cidade de Porto Alegre, onde os três primeiros pavimentos desta edificação utilizaram pilares mistos preenchidos, formados por colunas caixão soldadas. A figura ao lado mostra as colunas caixão da obra após a sua fabricação.

    Nesta obra havia a intenção de testar a viabilidade da solução de janelas laterais de concretagem, e a fim de facilitar o processo de execução optou-se por utilizar pilares sem armadura interna. Também com base nos resultados dos ensaios realizados o cliente optou por utilizar concreto convencional e não o auto adensável para o enchimento dos pilares.















    O processo de enchimento transcorreu dentro da normalidade esperada sendo validado para utilização em outras obras.
 
Enchimento dos pilares através da utilização de janelas nas colunas

    A partir da realização dos ensaios foi possível concluir que a utilização do concreto auto adensável não é um fator predominante no quesito qualidade do concreto para fins de utilização em pilares mistos preenchidos.
    O slump de 16 +/-3 passou a ser adotado como sugestão de especificação padrão de concreto para uso em pilares preenchidos.
    A utilização de janelas de concretagem laterais também se provou como uma técnica eficiente pela sua facilidade de execução especialmente em obras onde se opte por pilares mistos preenchidos sem utilização de armadura. 


Projeto finalizado

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