análise experimental e analítica da fissuração de pavimentos de concreto continuamente armados ...

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ANDRÉIA POSSER CARGNIN

ANÁLISE EXPERIMENTAL E ANALÍTICA DA FISSURAÇÃO DE
PAVIMENTOS DE CONCRETO CONTINUAMENTE ARMADOS EM
CLIMA TROPICAL

SÃO PAULO
2016
ANDRÉIA POSSER CARGNIN

ANÁLISE EXPERIMENTAL E ANALÍTICA DA FISSURAÇÃO DE PAVIMENTOS DE
CONCRETO CONTINUAMENTE ARMADOS EM CLIMA TROPICAL

Dissertação apresentada à Escola Politécnica da
Universidade de São Paulo como parte dos

requisitos para obtenção do título de Mestre
em Ciências.

Orientador: Prof. Dr. José Tadeu Balbo

São Paulo
2016
ANDRÉIA POSSER CARGNIN
Engenheira Civil, Universidade Federal de Santa Maria, 2014

ANÁLISE EXPERIMENTAL E ANALÍTICA DA FISSURAÇÃO DE PAVIMENTOS DE
CONCRETO CONTINUAMENTE ARMADOS EM CLIMA TROPICAL

Dissertação apresentada à Escola Politécnica
da Universidade de São Paulo como parte dos

requisitos para obtenção do título de Mestre
em Ciências.

Área de Concentração: Engenharia de
Transportes – Infraestrutura de Transportes.

Orientador: Prof. Dr. José Tadeu Balbo

São Paulo
2016

Aos meus pais Roque e Selma, em sinal
do meu amor incondicional e eterna
admiração;
Ao amigo José Tadeu Balbo, em nome da
amizade e carinho ao longo desses dois

anos;
AGRADECIMENTOS

Desenvolver uma pesquisa de mestrado inovadora no país ao longo desses dois anos não foi
uma tarefa fácil e, sabendo que na vida ninguém alcança o sucesso sozinho, é chegada a hora
de agradecer àqueles que de uma forma ou outra colaboraram para o êxito dessa pesquisa.
Agradeço primeiramente à Deus, pois foi Nele que sempre encontrei forças e serenidade para
superar os momentos de maiores dificuldades;
Ao Prof. Dr. José Tadeu Balbo, o qual sob hipótese alguma cogitou desistir da realização desse
projeto, mesmo frente às dificuldades inicialmente enfrentadas, agradeço pela orientação e,
principalmente, por ter sido um grande amigo e segundo pai, por quem terei um carinho e
admiração eternos;
Aos nossos parceiros, que financiaram a construção da pista experimental através da seção
de materiais, mão de obra e equipamentos:
 Votorantim Cimentos;
 Votorantim Metais;
 Votorantim Siderurgia;
 Egemix;
 Grace Brasil;
 Serveng Mineração;
 Odebrecht;
 Morlan Arames e Telas;
 Construtora OAS;
 EP Engenharia de Pisos, em especial ao Engenheiro Cláudio Freitas por todo apoio
técnico e equipe movimentada para a execução da pista experimental;
 BBosch Galvanização;
 Prefeitura do Campus da Capital da USP, em especial ao engenheiro Douglas Costa, o
qual não mediu esforços no auxílio para viabilização do projeto dentro do Campus;
 À Escola Politécnica da USP pelo apoio institucional, bem como ao ICZ Instituto de
Metais não Ferrosos, que através de seu Presidente, Ricardo Suplicy, também foi um
grande apoiador do projeto;
À Prof.ª Dr.ª Ângela Graeff e à Dr.ª Andréa Severi pelas contribuições e incentivo para
continuidade da pesquisa no Exame de Qualificação;
Aos funcionários do Laboratório de Materiais e Processos Construtivos (Departamento de
Construção Civil – PCC – EPUSP) Reginaldo Mariano da Silva e Renata Monte, pela
disponibilidade no auxílio para a realização dos ensaios de módulo dinâmico e estático;
Aos amigos e colegas do Laboratório de Mecânica de Pavimentos (LMP), engenheiros Rodrigo
Freitas, Bruno Ono, Rafael Batezini, Eric Ribeiro, Lucio Salles e Filipe Curvo pelo apoio e ajuda
nessa empreitada; um especial agradecimento ao Eric, Lucio e Filipe, os quais nesses dois anos
foram muito mais do que colegas de trabalho, tornando-se grandes amigos pelos quais
sempre terei um carinho especial.
À minha segunda família aqui em São Paulo, Ana Regina e sua filha Flávia, pela calorosa
recepção e por me fazerem sentir parte da família;
Às minhas queridas amigas que se tornaram irmãs, Jhoanne Hansen e Tatiane Pinheiro, pela
amizade, companheirismo e cumplicidade; dentre as agradáveis surpresas que São Paulo me
reservou, talvez elas tenham sido as melhores;
Aos amigos Deividi e Caroline Pereira pela amizade, preocupação, incentivo, conselhos e
encorajamento para a realização desse sonho;
Aos meus amigos e companheiros do “Covil da Civil”, engenheiros Lucas Tassinari, Carolina
Morcelli, Isabella Facco, Fernanda Saidelles e Francisco Dallosto pela amizade e parceria
jamais esmorecidas desde o fim da faculdade e que sabemos serem eternas;
Por fim, lembrando a frase de Simone de Beauvoir que diz que “todas as vitórias ocultam uma
abdicação”, deixo meu especial agradecimento aos meus pais Roque e Selma, manos Matheus
e Marylia, e à vovó D. Zita, pela compreensão pelas muitas vezes que precisei abdicar da
presença física em prol da busca pela realização profissional;
A vocês, meu profundo e emocionado MUITO OBRIGADA!
“A persistência é o menor caminho do êxito. ”
(Charles Chaplin)

“Os que se encantam com a prática sem a
ciência são como timoneiros que entram no

navio sem timão nem bússola, nunca tendo
certeza do seu destino. ”
(Leonardo Da Vinci)
RESUMO

Os primeiros estudos sobre pavimentos de concreto continuamente armados (PCCA) foram
desenvolvidos em zonas cujo clima característico é o temperado (EUA, Holanda e Bélgica), não
se tendo estudos técnicos acerca do comportamento do pavimento em ambiente tropical. A
premissa de funcionamento do PCCA está baseada na não execução de juntas de retração,
obrigatórias em pavimentos de concreto simples (PCS), ou seja, as fissuras devido à retração
do concreto ocorrem aleatoriamente, sendo controladas pela elevada taxa de armadura
longitudinal disposta longitudinalmente ao longo de toda a extensão do pavimento. Como
essa armadura não possui função estrutural, pois é colocada acima da linha neutra da placa,
no banzo comprimido, sua função é manter as fissuras fortemente apertadas, garantindo
suavidade ao rolamento e elevada transferência de carga (LTE), a qual ocorre pelo
intertravamento dos agregados nas faces fissuradas, proporcionando assim um pavimento de
alta durabilidade e que dispende baixíssimos custos com manutenção. No Brasil, a primeira
experiência com PCCA teve início no ano de 2010, quando foram construídas quatro seções
de 50 m de extensão cada, consideradas curtas em comparação aos 400 m de extensão de um
PCCA rodoviário que podem ser alcançados ao final de um dia de trabalho. O monitoramento
contínuo de tais seções mostrou haver uma diferença muito significativa de comportamento,
comparado aos PCCA tradicionais, no que tange o tempo decorrido para estabelecimento do
padrão de fissuração (a primeira fissura surgiu um ano após a construção), bem como
espaçamento médio entre as fissuras, devido à curta extensão das placas e a inexistência de
um sistema de ancoragem nas extremidades. Assim, para melhor compreender o
comportamento de pavimentos de concreto com armadura contínua com padrões
condizentes à realidade rodoviária em ambiente tropical, em janeiro de 2016, foi construído
no campus da Universidade de São Paulo o primeiro PCCA de longa extensão do Brasil, com
200 m de comprimento. Foram empregados quatro diferentes tipos de concreto, variando o
tipo de cimento e o tipo de agregado, bem como foram empregados aço galvanizado e aço
comum. Para entender o comportamento do pavimento sob as condições climáticas
brasileiras foram realizados três estudos: levantamento de fissuras (espaçamento e abertura),
modelagem analítica do espaçamento entre fissuras através de modelos de previsão de
retração em concreto e testes com FWD para avaliação da eficiência de transferência de carga
(LTE) entre as fissuras. A análise do padrão de fissuração mostrou que o desenvolvimento das
fissuras aconteceu conforme a literatura técnica, tendo início na primeira semana após a
concretagem e atingindo aproximadamente 60% do número total de fissuras antes do
primeiro mês. As seções centrais possuem o maior número de fissuras, pois estão ancoradas
pelas seções de extremidade, onde o surgimento das fissuras é mais lento por conta da falta
de ancoragem. As aberturas das fissuras mostraram-se maiores nas posições com aço
galvanizado devido à menor aderência aço-concreto nesse caso, em comparação às posições
com aço comum. O modelo de previsão de retração no concreto que melhor se aproximou do
espaçamento médio desenvolvido em campo foi o modelo do Eurocode 2, com diferenças em
torno de 30%, aproximadamente. As análises de LTE mostraram um desempenho muito
satisfatório, apesar de a LTE nas regiões com aço galvanizado ter resultado menor do que a
LTE nas regiões com aço comum.
Palavras chave: pavimento de concreto continuamente armado; padrão de fissuração;
retração por secagem no concreto; eficiência de transferência de carga.