Construção Civil | Projetos & Engenharia

10
Apr
Obras Subterrâneas e Tuneis na Construção Civil

Obras Subterrâneas e Tuneis na Construção Civil

Elementos de um túnel:

Um túnel é uma obra, que consiste na abertura de um maciço rochoso ou terroso por métodos mecânicos ou manuais. Um túnel pode ser uma obra que consiste numa construção tipo mineiro.

Os túneis a céu aberto são mais baratos, são mais seguros e tem-se um melhor conhecimento

Geotecnico.

Ao túneis mineiros, têm menor segurança, pois não se tem um conhecimento muito grande

do terreno. A sua escavação é feita por explosivos , máquinas de ataque ? ou maq. de ataque

? . Exemplos de túneis mineiros: rodoviários, ferroviários, hidráulicos, passagem para peões, etc..

Aduelas – Elemento pré-fabricado

Anel – Fatia do revestimento do túnel escavado

Avanço – Comprimento do túnel efectuado num dado período de tempo.

Saneamento – Depois da remoção dos escombros, faz-se Uma limpeza rente às paredes ( eliminando os blocos instáveis).

Blindagem – Operação para bloquear os terrenos instáveis em torno da escavação.

Escombros(remoção)

Saneamento – Depois da remoção dos escombros, faz-se uma limpeza rente às paredes( eliminando os blocos instáveis).

Blindagem – Operação para bloquear os terrenos instáveis em torno da escavação.

Cambota ou cinta – Suporte em forma de arco, adaptado ao perfil da secção do túnel e instalado no lugar

contra a parede para suportar o terreno.

Confinamento – Fenómeno gerador de tensões de confinamento ( tensões que aparecem na interface entre

o terreno e o suporte).

Desconfinamento – Diminuição de tensões na parede do túnel.

Descompressão – Modificação das tensões naturais do terreno.

Enpilagem – No avanço ao desmate do pente, instala-se um suporte no Contorno da futura escavação constituído por barras ou perfis metálicos.

Plano de tiro – Plano para desmate por explosivos, com indicação da posição, profundidade, diâmetro e direcção dos furos que constituíram a pega de ataque do túnel. Deve conter informação também sobre as cargas, o tipo de explosivo e as retardas a usar.

Pega – Conjunto de presas carregadas.

Pregagem – Haste metálica destinada a reforçar a rocha

Classificação geomecânica de maciços rochosos

O dimensionamento / Métodos:

Métodos empiricos:

Os empíricos são baseados na prática da construção de túneis, sintetizando a experiência adquirida, e

estabelecendo assim, regras para classificar o maciço a escavar, através dum índice de qualidade.

Métodos teóricos ou analíticos:

A utilização destes métodos impõe que se considere que o maciço é um meio homogéneo e ?

em que se aplicam as leis da Teoria da Elasticidade e/ ou Plasticidade.

Exemplo: Método das curvas características.

Nota geral:

Quando se projecta uma obra subterrânea em maciços rochosos, tem de se conhecer a sua qualidade

geotécnica, esta actividade é muito subjectiva porque em meios naturais cada caso é um caso e os maciços

não são homogéneos nem isotrópicos o que faz com que as caracteristicas de um maciço não se adapte a

outro num local diferente.

Objectivo das Classificações geomecânicas:

Na classificação de um maciço há que caracterizá-lo geotecnicamente indicando uma classe geomecânica

pré- estabelecida. Deve-se estimar o tempo que o maciço( escavação) é autoportante, e o tipo e qualidade do suporte

inicial a instalar.

Classificação de Terpaghi:

Classifica maciços em 9 tipos, atendendo às condições de fracturação, à coesão ou expansibilidade dos solos.

Aplica-se quando o recolhimento Hp for superior ao dobro da altura de escavação ou 1,5 vezes …….?………

Admite-se quando durante a escavação há relaxamento de terreno acima da abobada e nas hasteais , devido a

este movimento desenvolve-se lateral / forças de atrito, transferindo a carga para os lados de forma que a abobada

e as hasteais só suportam carga equivalente a uma altura Hp.

De acordo com os valores de Hp, através de uma tabela Hp

adequada, sobe-se a qualidade da rocha e as recomendações L

a ter em conta. q h

q = 45 + ¯

2 b

Métodos empíricos:

Classificação de Protodyakonov :

Baseia-se na experiência recolhida no Metro Soviético. Classifica ao terrenos associados a um parâmetro

f (Coeficiente de resistência às dimensões do túnel), definindo as cargas de dimensionamento e o suporte a

instalar.

O parâmetro f depende de:

– Rocha ; sc Þ Resistência à compressão simples f = sc/1o

f - Ângulo de atrito interno

- – Solo f = tg f +C/ sc

C – Coesão (Mpa)

Calcula-se também o carregamento sobre a abobadaÞ ( Pv = g h );

A pressão uniforme lateral Þ ( Ph=g ( h+0,5m) tg 2(45-f /2 );

A altura de carregamento Þ ( h= B/2f; B =b+2m.tg(45 – f /2))

De acordo com o parâmetro f , através de uma tabela retira-se a natureza da rogha, a sua

Descrição, massa volumica .

Classificação de Laupper:

Baseia-se no estudo sistemático sobre o tempo que permanecem estáveis as escavações

Efectuadas em diferentes tipos de rocha.

Atende os seguintes parâmetros:

– vão livre Þ A maior das dimensões, diâmetro equivalente do túnel e comprimento

sem suporte.

– tempo de estabilidade Þ tempo que permanece sem desmoronamento o comprimento

livre.

Com base nestes parâmetros classifica-se as rochas em 7 classes.

Classificação Deere:

Baseia-se na construção do metropolitano de New York .

Define o parâmetro , que se obtem da recuperação de sondagens efectuadas com o

Diâmetro mínimo de 54 mm.

O indice , traduz a percentagem definida pela relação entre o somatório das ?

com comprimento superior a 10 cm eo comprimento total ? .

O é máximo (100%), para um maciço de excelente qualidade.

Na consideração de tem de se ter em conta alguns factores:

– Modo de operar ; o equipamento; a experiência do sondador ; má recolha da amostra.

Deere apresenta tabelas para túneis com f ( 6 a 12metros), em função do e do sistema

de desmonte usado; indica os possíveis suportes a usar.

Classificação de Barton:

Baseia-se na experiência recolhida de obras subterrâneas na Noruega.

Define um índice de qualidade Q obtido da ponderação de 6 parâmetros procedentes da

observação do maciço rochoso.

Q= RQD . j r . j w

N ja SRF

Em que cada índice pode variar entre;

( 0;100)Þ RQD Qualidade da rocha.

(0,5;20) Þ jn Grau de fracturação do maciço.

(0,5;4) Þ jr Índice de rugosidade, contemplando o preenchimento e continuidade.

(0,05;1) Þ jw Coeficiente redutor da presença de água.

(0,75;20) Þ ja Índice de alteração das juntas.

(0,5;20) Þ SRF Factor que considera a influência do estado tensão do maciço rochoso.

RQD Þ Representa o tamanho dos blocos.

jr Þ Representa a resistência ao corte entre blocos.

jw Þ Representa a influência do estado de tensão.

SRF

O índice Q, varia entre ( 0,001 e 1000), sendo classificado através de tabelas.

Classificação de Bieniawski

Baseia-se na experiência obtida em túneis na África do Sul. Utiliza 5 parâmetros.

Resistência à compressão uniaxial( em laboratório ).
RQD
Grau de fracturação do maciço.
Condições hidrólogas.
Estudo das descontinuidades

. Com base nestes parâmetros estabelece-se o RMR, atribuindo-se notas relativamente à

influência das orientação das descontinuidades relativas ao eixo da escavação(Parâmetro correctivo) .

Atitude – È a orientação da fracturação de uma rolha. È definido pela directriz e inclinação.

Directriz – é o ângulo que a fractura faz com a direcção Norte/Sul

Inclinação – é determinada pelo ângulo com o plano horizontal e pela inclinação do quadrante

para o qual a fractura mergulha.

A classificação de Bieniawski, estabelece 5 classes de maciço: muito bom, bom, regular Fraco e muito fraco, a que são atribuídos parâmetros médios de resistência( coesão, ângulo de atrito interno) e módulo de deformabilidade do maciço rochoso. Estabelece tambem os tempos médios de autosuporte do maciço em função do vão escavado E o tipo de qualidade do suporte inicial a instalar.

Altitude:

N 70ºE – é a directriz, significando que as fracturas são orientadas segundo um ângulo de 70º

Com o Norte magnético.

30ºNW – é o ângulo que as fracturas fazem com a horizontal, isto é, 30º para Noroeste.

A orientação das fracturas – Bieniawski considera a orientação

das fracturas em relação ao avanço da escavação, como sendo

um factor correctivo das notas que vêm a ser dadas ao maciço

(RMR), tem em conta a ? das fracturas.

Grau de Alteração (SIMR): Os graus de alteração de um maciço rochoso variam entre w1 e w5:

Em que: w1 – são; w3 – medianamente alterado; w5 – decomposto.

A cada grau estabelece-se um tipo de alteração do maciço.

Grau de Fracturação (SIMR): Os graus de fracturação do maciço rochoso variam entre F1 a F5,

em que:

F1 > 200 cm Þ Fracturas muito afastadas.

F2 (60-200 ) Þ Afastadas

F3 (20 – 60) Þ Medianamente afastadas.

F4 (6 –20) Þ Próximas

F5 < 5 Þ Muito próximas.

O grau de fracturação traduz em termos de simbologia a distância entre fracturas.

Recuperação – É uma relação em % entre o comprimento do furo de sondagem e ?

E o comprimento da ? estriada.

Exemplo : Furo de 1 m Þ ? 1m Þ Recuperação = 100%.

Furo de 1 m Þ ? 0,5 m Þ “ “ = 50% ( Pode acontecer devido à

presença de fracturas.

Suportes em obras subterrâneas:

Suporte inicial Þ Estivação, escoramento da escvavação efectuada com caracter provisório

e necessário à utilização da frente e paredes da cavidade escavada,

garantindo-se assim a segurança na frente de trabalho.

Revestimento definitivo Þ Aplicação de materiais que não conferem o aspecto final e definitivo

da obra e poderão ter ou não função de resistência e colaborar na

utilização da escavação.

Escoramento

Provisórios ÞIniciais Þ Sustimento

Suportes

Estabilização

Resistente ou não

DefinitivosÞ Revestimento

Aspecto final

História dos Suportes:

- Evolução das técnicas mineiras: Ex:Pórticos fechados bem madeira não se usam porque

necessitam de mão de obra especializada, menor resistência à humidade

- Suportes metálicos: São elementos que se adaptam melhor à secção curva da escavação.

Elementos de suporte ou de ? . Ex: Perfis HEB, IPN, Cambotas, Pórticos metálicos…

- Betão projectado: é empregado sob o nome de germit.Utiliza-se para proteger os terrenos

de alterações diversas. Confere ou não o aspecto final.

- Pregagens: Utilizadas em maciços rochosos.

- Aplicação combinada dos métodos: Principal – as pregagens eo betão projectado.

Tipos de suporte:

Cambotas Þ Constituem pórticos metálicos. São constituidos por perfis HEB ou TH.

Poderão ser associados a chapas metálçicas. Correntemente são utilizadas

Cintas associadas a betão projectado com rede electrosoldada. As cambotas

costumam ter espaçamento entre 0,8 e 1,5 metros.

Betão projectado :

Vantagens: elevada resistência; endurecimento mais rápido; betonagem sem cofragem;

Boa adaptação às superficies; boa ligação sem necessidade de enchimento;

Protecção imediata das superficies contra agentes atmosféricos; facilidade

de aplicação com outros suportes; rapidez( uso de máquinas adequadas de

fácil reparação; pode ser aplicado sobre redes electrosoldadas; permite adição

de fibras metálicas.

Aplicação:

Via seca: Inertes e cimento misturados a seco e água adicionada à saida(endurecedores

em pó).

Þ Vantagens:grande velocidade, boa aderência aos suportes

pequena quantidade de água – A/C baixa > menor retracção e maior

Þ Inconvenientes: perdas da ordem de 25 a 40% da mistura; libertação de poeiras.

Via húmida: a amassadura é feita à partida, aceleradores de presa adicionadas à saida.

Þ Vantagens: fraca poluição( pouca poeira produzida)Þ

redução de perdas: a dosagem de água é mais precisa.

Þ Inconvenientes: pequena aderência devido à baixa velocidade

Pregagens: as pregagens limitam as deformações, evitanto assim a perda das caracteristicas resistentes iniciais do maciço, evitando a queda de blocos.

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9
Apr
Como Fazer um Tunel de Metro ?

INDÍCE

Página

1. FUNDAMENTOS TEORICOS ___________________________________4

1.1. –Objectivos____________________________________________4

1.2. – Dados do trabalho______________________________________5

1.3. – Método de execução dos trabalhos________________________6

2. CLASSIFICAÇÃO DO MACIÇO ROCHOSO_________________________7

3. PLANO DE TIRO______________________________________________8

3.1. – Caldeira____________________________________________8

3.1.1. – Diâmetro do furo grande vazio____________________8

3.1.2. – Geometria e número de furos da caldeira____________9

3.1.3. – Cargas de explosivos____________________________9

3.1.3.1. – Furo tipo de caldeira_____________________10

3.1.3.2. – Comprimentos teóricos___________________10

3.1.3.3. – Concentrações de carga teóricas___________10

3.1.3.4. – Cargas e comprimentos reais______________11

3.1.4. – Cálculo do look-out ____________________________15

3.2. Soleira_______________________________________________16

3.2.1. – Furos da soleira_______________________________16

3.2.2. – Cargas de explosivos___________________________17

3.2.2.1. – Concentrações de carga__________________17

3.2.2.2. – Comprimentos teóricos___________________17

3.2.2.3. – Cargas teóricas_________________________17

3.2.2.4. – Cargas e comprimentos reais______________18

3.3. – Hasteais____________________________________________18

3.3.1. – Furos dos hasteais_____________________________18

3.3.2. – Cargas de explosivos___________________________20

3.3.2.1. – Concentrações de cargas_________________20

3.3.2.2. – Comprimentos teóricos___________________20

3.3.2.3. – Cargas teóricas_________________________20

3.3.2.4. – Cargas e comprimentos reais______________20

3.4. – Tecto______________________________________________21

3.5. – Furos auxiliares de desmonte___________________________21

3.5.1. – Furos auxiliares de desmonte com fractura horizontal

de baixo para cima______________________________22

3.5.1.1. – Concentrações de cargas_________________22

3.5.1.2. – Comprimentos teóricos___________________22

3.5.1.3. – Cargas teóricas_________________________23

3.5.1.4. – Cargas e comprimentos reais______________23

3.5.2. – Furos auxiliares de desmonte com fractura de cima

para baixo____________________________________24

3.5.2.1. – Furo tipo A_____________________________24

3.5.2.1.1. – Concentrações de cargas__________24

3.5.2.1.2. – Comprimentos teóricos____________24

3.5.2.1.3. – Cargas teóricas__________________24

3.5.2.1.4. – Cargas e comprimentos reais_______25

3.5.2.2. – Furo tipo B_____________________________25

3.5.2.2.1. – Concentrações de cargas__________25

3.5.2.2.2. – Comprimentos teóricos____________26

3.5.2.2.3. – Cargas teóricas__________________26

3.5.2.2.4. – Cargas e comprimentos reais_______26

3.5.2.3. – Furo tipo C____________________________27

3.5.2.3.1. – Concentrações de cargas__________27

3.5.2.3.2. – Comprimentos teóricos____________27

3.5.2.3.3. – Cargas teóricas__________________28

3.5.2.3.4. – Cargas e comprimentos reais_______28

3.5.2.4. – Furo tipo D____________________________29

3.5.2.4.1. – Concentrações de cargas__________29

3.5.2.4.2. – Comprimentos teóricos____________29

3.5.2.4.3. – Cargas teóricas__________________29

3.5.2.4.4. – Cargas e comprimentos reais_______30

3.6. Quadro Resumo dos Explosivos___________________________31

3.7. – Carga específica de explosivo___________________________32

3.8. – Perfuração específica__________________________________32

4. SEQUÊNCIA DAS DETONAÇÕES_______________________________33

5. PLANO DE TRABALHO_______________________________________35

5.1. – Perfuração__________________________________________35

5.2. – Carga de explosivos___________________________________36

5.3. – Ventilação do túnel____________________________________36

5.4. – Saneamento_________________________________________36

5.5. – Carga e remoção de escombros_________________________37

5.6. – Sustimento__________________________________________39

5.7. – Programa de trabalhos de escavação de um túnel___________40

6. CONCLUSÃO________________________________________________42

7. BIBLIOGRAFIA______________________________________________43

1. MEMÓRIA DESCRITIVA E JUSTIFICATIVA

1.1. Objectivos

Este trabalho consiste na realização de um plano tarefas para a execução de um túnel, que no nosso caso atravessa um maciço rochoso de basalto.

O método utilizado para o desmonte da secção foi “Drilling + Blasting” (método de explosivos), este método confere uma maior rapidez de escavação e maior perfeição dos contornos dos hasteais e tecto.

A execução deste trabalho consiste em:

a) Plano de tiro, com cálculo justificativo da disposição dos furos e suas cargas, com explosivos;

b) Tempo de ciclo para as seguintes operações:

à Escavação;

à Carga com explosivos;

à Ventilação;

à Sustimento da rocha ;

à Carga e remoção de escombros.

c) Tempo total de escavação do túnel

d) Critica em relação aos dados.

1.2. Dados do trabalho

Os dados fornecidos para o desenvolvimento do trabalho foram os seguintes:

1. Prazo total de escavação_____________________________3,5 anos

2. Comprimento do túnel________________________________2600 m

3. Largura do túnel______________________________________3,3 m

4. Altura do túnel________________________________________4,4 m

5. Diâmetro dos furos no fundo____________________________38 mm

6. Tipo de rocha_____________________________________Basalto b

6.1. Resistência ao ensaio de compressão simples,

uniaxial da rocha intacta______________________ 150 MPa

6.2. R.Q.D.________________________________________50 %

6.3. Espaçamento das diaclases_____________________0,40 m

6.4. Superfícies lisas dialases afastadas 2mm______________(c)

6.5. Água Subterrânea___________________________50 L/min.

6.6. Orientação das diáclases (strike/dip) em relação ao eixo do

túnel no avanço (pontos de classificação segundo

Bieniawski)_____________________________________ -10

7. Avanço teórico por pega________________________________3,2 m

8. Horas de trabalho por turno______________________9 (horas/turno)

9. N.º de dias úteis por ano____________________236 (dias uteis/ano)

10. N.º de turnos por dia_______________________________ 2 turnos

11. Coeficiente geral de estaleiro____________________________80 %

12. Tempo de aproximação do jumbo______________________15 min.

13. Velocidade teórica de perfuração____________________1,5 m/min.

14. Coeficiente de utilização do jumbo_______________________ 84 %

15. Coeficiente de sobre-escavação_________________________ 14 %

16. Coeficiente de empolamento____________________________75 %

17. Tipo de detonador____________________________________Elect.

18. Coeficiente de eficiência no avanço da frente_______________80 %

19. Coeficiente de eficiência na carga dos explosivos____________85 %

20. Capacidade de carga de explosivos__________________0,4 min/Kg

21. N.º de booms no drill-rig (jumbo)____________________________2

22. N.º de furos grandes vazios na caldeira (empty cut holes)________1

23. Tempo de ventilação________________________________30 min.

24. Tempos parciais (conforme dados da Atlas Copco)____________(d)

25. N.º de operários:

25.1. No jumbo_______________________________________1

25.2. Na carga de explosivos____________________________3

25.3. Na carga de escombros____________________________3

25.4. No reforço da rocha e no apoio (back-up)______________4

(a) – Superfícies muito ásperas, diáclases sem separação

(d) – Tempos parciais conforme os dados da ATLAS COPCO

1.3. Método de Execução dos Trabalhos

Na abertura do túnel, efectua-se as operações de emboquilhamento por intermédio do método de desmonte por explosivos, iniciando-se pela perfuração da frente de escavação do maciço, conforme as disposições construtivas e com a profundidade da pega de avanço.

O plano de tiro é constituído pelos furos de caldeira, furos de soleira, furos de hasteais e tecto e por furos de desmonte auxiliares. Este, é estabelecido de modo a que cada um dos furos tenha uma face livre.

Seguido do plano de tiro procede-se ao carregamento dos furos com carga explosiva e efectua-se a sua explosão, utilizando detonadores eléctricos com os respectivos atrasos, de modo a que as explosões se processem da caldeira para o contorno, de forma a que cada tiro seja efectuado após ter decorrido o tempo necessário para a expulsão do material libertado pelos tiros anteriores.

Posteriormente as operações de desmonte, efectua-se a ventilação da frente de modo a expelir os gases e poeiras provocadas pelas detonações, e procede-se ao saneamento da frente pela remoção dos escombros e desprendimento de blocos instáveis.

Finalmente segue-se o sustimento ou suporte do maciço, que no nosso caso foi conbinado pela aplicação de uma malha electrosoldada e com uma camada de betão projectado, não se tendo optado por colocar pregagens ,devido ao tipo de terreno, não tendo estas grande eficácia .

2. CLASSIFICAÇÃO DO MACIÇO ROCHOSO

Para a classificação do maciço rochoso recorreu-se á classificação geomecânica de Bieniawski.

Dispondo- se de uma rocha do tipo: Basalto b

De seguida apresentam-se os parâmetros classificativos, sua descrição e respectiva nota

atribuída pela classificação geomecânica de Bieniawski.

Assim, de acordo com a classificação geomecânica de Bieniawski obtem-se a seguinte pontuação total:

Parâmetros Classificativos	Descrição	Nota
Resistência à compressão uniaxial da rocha intacta	150 Mpa	12
R.Q.D.	50%	13
Espaçamento das diáclase	0,4 m	5
Estado superficial das diáclases	Superfícies lisas, diaclases afastadas de 0,02m	6
Água Subterrânea	50 L/min.	4

Pontuação Total = 12 + 13 + 5 + 6 + 4 = 40

A classificação geomecânica obtida foi efectuada de acordo com a tabela de Bieniawski .

Correcção da pontuação total:

Orientação das diaclases em relação ao eixo do túnel no avanço = -10

Pelo que assim temos: 40 – 10 = 30 de pontuação global

Com base na tabela (ver anexo 2), tem-se:

- Classe da rocha : Classe IV, rocha mediana.

- Tempo de autosuporte: 5 horas por 1,5m de avanço.

- Tipos de sustimentos:

Malha soldada com pregagens de 1,5 a 3,0 metros de espaçamento;

Betão projectado na abobada com 150 mm de espessura;

Pé direito 100 mm.

3. PLANO DE TIRO

O plano de tiro é constituído pelos seguintes furos:

Furos de caldeira;
Furos de soleira;
Furos de hasteais;
Furos de tecto;
Furos de desmonte com fractura da rocha de baixo para cima e horizontalmente;
Furos de desmonte com fractura da rocha de cima para baixo.

3.1. Caldeira

O tipo de caldeira adoptada é a de tipo de grande diâmetro de eixo perpendicular à face da frente de escavação e com uma profundidade de 3,2 m, correspondente ao avanço teórico da pega.

furo vazio, é rodeado por outros furos carregados de 38 mm de diâmetro, dispostos sucessivamente sobre forma quadrangular.

3.1.1. Diâmetro do furo grande vazio

De acordo com o gráfico da figura 7.11 (ver em anexo), para um avanço teórico de 2,1 m e com um coeficiente de eficiência no avanço da frente de 80 %, obtém-se o diâmetro pretendido:

Diâmetro do furo grande vazio = 76 mm

O diâmetro obtido corresponde ao mínimo exigível pelo gráfico da figura 7.11

3.1.2. Geometria e número de furos

A geometria da caldeira está fornecida nos anexos das peças desenhadas.

¨ Carga do 1º quadrado

De acordo com a figura 7.12 (ver anexo), a distância entre o furo vazio e os furos carregados não deverá ser superior a 1,5 * f.

B₁ = 1,5 * 76 mm = 114 mm

W₁ = B₁ * Ö2 = 114 * Ö2 = 161 mm

¨ Carga do 2º quadrado

B₂ = W₁ = 161 mm

W₂ = 1,5 * W₁ * Ö2 = 1,5 * 161 * Ö2 = 342 mm

¨ Carga do 3º quadrado

B₃ = W₂ = 342 mm

W₃ = 1,5 * W₂ * Ö2 = 1,5 * 342 * Ö2 = 725 mm

¨ Carga do 4º quadrado

B₄ = W₃ = 725 mm

W₄ = 1,5 * W₃ * Ö2 = 1,5 * 725 * Ö2 = 1538 mm

3.1.3. Cargas de explosivos

Os furos devem ser carregados com cuidado. A carga de explosivos a utilizar não deve ser nem em excesso nem em carência, mas sim a suficiente de modo a quebrar o maciço rochoso e assim satisfazer o objectivo pretendido.

Na área da caldeira, vai ocorrer o maior consumo de explosivos. Por vezes procede-se ao sobre carregamento de carga explosiva nos furos para compensar alguns erros.

3.1.3.1. Furo tipo da caldeira

3.1.3.2. Comprimentos teóricos

Comprimento do Fundo = 1,5 * B

Comprimento do Atamento = 0,5 * B

Comprimento da Coluna = 2,1 – Comp. Fundo – Comp. Atamento

	Burden (m)	Comp. Fundo (m)	Comp. Atacamento (m)	Comp. Coluna (m)
1º Quadrado	0,114	0,171	0,057	2,972
2º Quadrado	0,161	0,242	0,081	2,877
3º Quadrado	0,342	0,513	0,171	2,516
4º Quadrado	0,725	1,088	0,363	1,749

3.1.3.3. Concentrações de cargas teóricas

Carga de Fundo = 2 * C_c * Comp. Fundo (Kg)

Carga da Coluna = C_c * Comp. Coluna (Kg)

Em que:

C_c – Concentração de carga, obtida através do gráfico da figura 1.13 (ver anexo)

	Concentração de carga (Kg/m)	Carga no Fundo (Kg)	Carga da Coluna (Kg)
1º Quadrado	0,20	0,068	0,594
2º Quadrado	0,20	0,097	0,575
3º Quadrado	0,40	0,410	1,006
4º Quadrado	0,82	1,784	1,434

3.1.3.4. Cargas e comprimentos reais

¨ 1º Quadrado

Fundo

Carga = 68g

Comprimento = 0,171 (m)

Diâmetro = 38mm

Referência do explosivo: Gumit (11´460) (50g)

N.º de explosivos = 68 = 1,36 -> 2 explosivos

Carga real = 2 ´ 50 = 100g

Comprimento real = 2 ´ 460 = 920mm

Diâmetro real = 11mm

Coluna:

Carga = 594g

Comprimento = 2972mm

Diâmetro = 38mm

Referência do explosivo: Primex (17´150) (52g)

N.º de explosivos = 594 = 11,34 à 12 explosivos

Carga real = 12 ´ 52 = 624g

Comprimento real = 12 ´ 150 = 1800 mm

Diâmetro real = 17 mm

Carga real total:

Carga real total =carga real(fundo) + Carga real(coluna) = 100 + 624 = 724g

Atacamento

Comprimento = avanço teor.(pega) – comp. real(fundo)– comp real(coluna)=

= 3200 – 920 – 1800 = 480mm

¨ 2º Quadrado

Fundo

Carga = 97g

Comprimento = 242mm

Diâmetro = 38mm

Referência do explosivo: Gumit (11´460) ´ (50g)

N.º de explosivos = 97 = 1,94 à 2 explosivos

Carga real = 2 ´ 50 = 100g

Comprimento real = 2 ´ 460 = 920mm

Diâmetro real = 11mm

Coluna

Carga = 575g

Comprimento = 2877mm

Diâmetro = 38mm

Referência do explosivo: Primex (17´150) ´ (52g)

N.º de explosivos = 575 = 11,05 à 12 explosivos

Carga real =12 ´ 52 = 624g

Comprimento real = 12 ´ 150 = 1800mm

Diâmetro real = 17mm

Carga real total:

Carga real total = carga real(fundo) + Carga real(coluna)

=100 + 624 = 724g

Atacamento

Comprimento = avanço teor.(pega) – comp. real(fundo)– comp real(coluna)=

= 3200 – 920 – 1800 = 480mm

¨ 3º Quadrado

Fundo

Carga = 410g

Comprimento = 513mm

Diâmetro = 38mm

Referência do explosivo: Primex (17´150) ´ (52g)

N.º de explosivos = 410 = 7,88 à 8 explosivos

Carga real = 8 ´ 52 = 416g

Comprimento real = 8 ´ 150 = 1200mm

Diâmetro real = 17mm

Coluna

Carga = 1,006 Kg

Comprimento = 2516mm

Diâmetro = 38mm

Referência do explosivo: Emulite 150 (29 ´200) ´ (150g)

N.º de explosivos = 1006 = 6,7 à 7 explosivos

150

Carga real = 7 ´ 150 = 1050 g

Comprimento real = 7 ´ 200 = 1400mm

Diâmetro real = 29mm

Carga real total:

Carga real total = carga real(fundo) + Carga real(coluna) =

= 1050 + 416 = 1466 g

Atacamento

Comprimento = avanço teor.(pega) – comp. real(fundo)– comp real(coluna)=

=3200 – 1400 – 1200 = 600mm

¨ 4º Quadrado

Fundo

Carga = 1784g

Comprimento = 1088mm

Diâmetro = 51mm

Referência do explosivo:Dinamex M (50´550) ´ (1,4kg)

N.º de explosivos = 1784 = 1,27 à 2 explosivos

1400

Carga real = 2 ´ 1400 = 2800g

Comprimento real = 2 ´ 550 = 1110mm

Diâmetro real = 50mm

Coluna

Carga = 1434 g

Comprimento = 1749mm

Diâmetro = 51mm

Referência do explosivo: Dynamex M (50´555) ´ (1,4Kg)

N.º de explosivos = 1434 = 1,02 à 2 explosivos

1400

Carga real = 2 ´ 1400 = 2800g

Comprimento real = 2 ´ 550 = 1110mm

Diâmetro real = 50mm

Carga real total:

Carga real total = carga real(fundo) + Carga real(coluna) =

= 2800 + 2800 = 5600g

Atacamento:

Comprimento = avanço teor.(pega) – comp. real(fundo)– comp real(coluna)=

= 3200 – 1110 – 1110 = 980mm

Nota:

Os explosivos utilizados foram apenas aqueles fornecidos na folha dada no enunciado. Na verdade existem algumas diferenças entre as cargas teóricas e as utilizadas, mas pelas últimas serem ligeiramente maiores, fica satisfeita a condição.

No caso do 4º Quadrado, tivemos que recorrer a furos carregados com o diâmetro de 51mm.

3.1.4. Cálculo do look-out

Os furos de contorno são desviados para o exterior deste, por intermédio de uma pequena altura designada por look-out.

O look-out a adoptar deverá ser suficiente para que o equipamento perfurador se ajuste às superfícies escavadas do túnel. Este valor é estimado por:

Look-out = 10cm ± 3cm/m

Assim, com um avanço teórico por pega de 3,2m, temos:

Þ Look-out máximo = 10 + 3 * 3,2 = 18,6cm

Þ Look-out mínimo = 10 – 3 * 3,2 = 0,40 cm

Vamos considerar para o efeito um look-out de 18,6cm.

3.2. Soleira

3.2.1. Furos da soleira

Para a determinação do número de furos da soleira, admitiu-se um Burden máximo de 1 metro. Assim, recorrendo à tabela da fig. 7.14 temos:

- Um Burden na ordem de 1 ´ B

- Um espaçamento entre furos que é dado por: S = 1,1 ´ B (m)

De seguida, procede-se ao dimensionamento do burden, considerando 6 furos na soleira dispostos simetricamente. Assim, obtém-se 5 espaços entre furos com um afastamento de:

S = Largura do túnel = 3,3 = 0,66 m

N.º de espaços 5

Ao que corresponde a um burden de:

B = S = 0,66 = 0,6m < 1m

1,1 1,1

Assim ir-se-á adoptar por pôr 6 furos na soleira com um burden respectivo de 0,60m e afastados de 0,66m.

3.2.2. Cargas de explosivos

3.2.2.1. Concentração de carga

No cálculo das cargas explosivas, procede-se à determinação da concentração de carga dada pelo gráfico da fig. 7.14.

Assim para um burden de 0,605 m, obtém-se

- Uma concentração de carga C_c = 0,80 Kg/m

3.2.2.2. Comprimentos teóricos

De acordo com a tabela da fig. 7.14, vamos ter:

Comprimento do Fundo = 1/3 * H = 1/3 * 3200 = 1066,67mm

Comprimento do Atamento = 0,20 * B = 0,20 * 600 = 120mm

Comprimento da Coluna = 3,2 – Comp. Fundo – Comp. Atamento

= 3,2 – 1066,67 – 120 = 2013,33 mm

Em que:

H – Avanço teórico por pega

B – Burden da soleira

3.2.2.3. Cargas teóricas

Carga de Fundo = C_c * Comp. Fundo = 0,8 * 1066,67 = 0, 853 Kg

Carga da Coluna = C_c * Atamento = 0,8 * 0,120 = 0,096 Kg

Em que:

C_c – Concentração de carga, obtida através do gráfico da figura 7.14 (ver anexo)

3.2.2.4. Cargas e comprimentos reais

Fundo

Carga = 853,34 g

Comprimento = 1066,67 mm

Diâmetro = 38mm

Referência do explosivo: Emulite 150 (25´200) ´ (110g)

N.º de explosivos = 853,34 = 7,56 à 8 explosivos

110

Carga real = 8 ´ 110 = 880g

Comprimento real = 8 ´ 200 = 1600mm

Diâmetro real = 25mm

Coluna

Carga = 96g

Comprimento = 2013,33mm

Diâmetro = 38mm

Referência do explosivo: Gurit (11´460) (50g)

N.º de explosivos = 96 = 1,92 à 2 explosivos

Carga real = 2 ´ 50 = 100g

Comprimento real = 2 ´ 460 = 920mm

Diâmetro real = 11mm

Carga real total = 880 + 100 = 980g

Atacamento

Comprimento = 3200 – 1600 – 920 = 0,680mm

3.3. Hasteais

3.3.1. Furos dos hasteais

Existem duas técnicas para o desmonte do contorno dos hasteais:

- a explosão de arranque com perfil normal

- smooth blasting

Vai ser-se empregue a técnica smooth blasting, pois iremos obter uma superfície mais regular e forte no túnel.

Com esta técnica obtemos circuitos eléctricos dos tiros com os maiores atrasos, do Plano de Tiro, utilizando furos de contorno muito próximos e, como consequência, menores valores de Burden. Assim, os explosivos serão mais fracos, em relação aos dos restantes furos (caldeira e soleira), os quais terão menores velocidades de detonação.

Uma das vantagens desta técnica, em relação ao outro processo, é a de permitir uma economia de elementos de suporte de rocha devido ao facto de obtermos um perfil mais regular.

O número de furos obtém-se a partir da expressão:

N.º de Furos = Perímetro sem Soleira + 1

Espaçamento

Perímetro sem soleira = 2 * 2,75 + 2p * 1,65 = 10,684m

Vamos adoptar para este túnel:

- Burden = 0,40m

- Espaçamento = 0,60m

N.º de furos = 10,6836 + 1 = 19 furos

0,60

Nota:

No cálculo dos furos dos hasteais já foram contabilizados o furos do tecto.

3.3.2. Cargas de explosivos

3.3.2.1. Concentração de cargas

De acordo com a tabela de “Smooth Blasting” temos:

B = 0,40 m Þ C_c = 0,11 Kg/m

3.3.2.2. Comprimentos teóricos

De acordo com a tabela da fig. 7.14, vamos ter:

Comprimento do Fundo = 1/6 * H = 1/6 * 3200 = 533,33mm

Comprimento do Atamento = 0,50 * B = 0,50 * 400 = 200mm

Comprimento da Coluna = 3200 – C. Fundo – C. Atamento =

= 3200 – 533,34 – 200 = 2466,667mm

Em que:

H – Avanço teórico por pega

B – Burden da soleira

3.3.2.3. Cargas teóricas

Carga de Fundo = C_c * Comp. Fundo = 0,11 * 0,53334 = 0,05867Kg

Carga da Coluna = C_c * Comp. Coluna = 0,11 * 2,46667 = 0,27133Kg

Em que:

C_c – Concentração de carga, obtida através tabela de “Smooth Blasting” (pag. 121)

3.3.2.4. Cargas e comprimentos reais

Fundo

Carga = 58,67g

Comprimento = 533,33mm

Diâmetro = 38mm

Referência do explosivo: Nobel Prime (25´150) (100g)

N.º de explosivos = 58,67 = 0,5867à 1 explosivo

100

Carga real = 1 ´ 100 = 100g

Comprimento real = 1 ´ 150 = 150mm

Diâmetro real = 25mm

Coluna

Carga = 271,133g

Comprimento = 2466,67mm

Diâmetro = 38mm

Referência do explosivo: Gurit (11´460) (50g)

N.º de explosivos = 271,133 =5,42 à 6 explosivos

Carga real = 6 ´ 50 = 300g

Comprimento real = 6 ´ 460 = 2760mm

Diâmetro real = 11mm

Carga real total = 300 + 100 = 400g

Atacamento

Comprimento = 3200 – 2760 – 150 = 0,290m

3.4. Tecto

A determinação dos furos do tecto e o cálculo das respectivas cargas de explosivos, é análogo ao efectuado para os hasteais(ver 3.3.).

Fica dispensado o cálculo do tecto pois este já foi contabilizado no cálculo dos furos dos hasteais.

3.5. Furos auxiliares de desmonte

O cálculo dos furos de desmonte é idêntico ao efectuado para os furos da soleira, pelo que o burden é obtido graficamente e o espaçamento destes furos é pala tabela da fig. 7.14.

Os furos auxiliares de desmonte, são menos carregados que os de soleira, como consequência do seu peso próprio, resistência ao corte e também pela sobrecarga dos escombros.

3.5.1. Furos auxiliares de desmonte com fractura horizontal de baixo para cima

3.5.1.1. Concentrações de cargas

- Burden = 0,4403 m

- Espaçamento = 1,1 ´ B = 1,1 ´ 0,4403 = 0,4843 m

- De acordo com o gráfico da fig. 7.14, tem-se:

Para um B = 0,4403 m Þ C_c = 0,80 Kg/m

3.5.1.2. Comprimentos teóricos

De acordo com a tabela da fig. 7.14, vamos ter:

Comprimento do Fundo = 1/3 * H = 1/3 * 3200 = 1066,67mm

Comprimento do Atamento = 0,50 * B = 0,50 * 440,3 = 220,15mm

Comprimento da Coluna = 3200 – C. Fundo – C. Atamento =

= 3200 – 1066,67 –220,15

=1913,18mm

Em que:

H – Avanço teórico por pega

B – Burden da soleira

3.5.1.3. Cargas teóricas

Carga de Fundo = C_c * Comp. Fundo = 0,8 * 1,06667 = 0,8533 Kg

Carga da Coluna = C_c * Comp. Coluna = 0,8 * 1,91318 = 1,5305 Kg

Em que:

C_c – Concentração de carga, obtida através do gráfico da figura 7.14 (ver anexo)

3.5.1.4. Cargas e comprimentos reais

Fundo

Carga = 853,33g

Comprimento = 1066,67mm

Diâmetro = 38mm

Referência do explosivo: Emulite 150 (29´200) (150g)

N.º de explosivos = 853,33 = 5,68 à 6 explosivos

150

Carga real = 6 ´ 150 = 900g

Comprimento real = 6 ´ 200 = 1200mm

Diâmetro real = 29mm

Coluna

Carga = 1530,5g

Comprimento = 1913,18mm

Diâmetro = 38mm

Referência do explosivo: Nobel Prime (32´150) (165g)

N.º de explosivos = 1530,5 = 9,27 à 10 explosivos

165

Carga real = 10 ´ 165 = 1650g

Comprimento real = 10 ´ 150 = 1500mm

Diâmetro real = 32mm

Carga real total = 900 + 1650 = 2550g

Atacamento

Comprimento = 3200 – 1200 – 1500 = 0,500m

3.5.2. Furos auxiliares de desmonte com fractura de cima para baixo

3.5.2.1. Furo tipo A

3.5.2.1.1. Concentração de carga

- Burden = 0,80 m

- Espaçamento = 1,2 ´ B = 1,2 ´ 0,80 = 0,960 m

- De acordo com o gráfico da fig. 7.14, tem-se:

Para um B = 0,80 m Þ C_c = 0,80 Kg/m

3.5.2.1.2. Comprimentos teóricos

De acordo com a tabela da fig. 7.14, vamos ter:

Comprimento do Fundo = 1/3 * H = 1/3 * 3200 = 1066,67mm

Comprimento do Atamento = 0,50 * B = 0,50 * 1800 = 400mm

Comprimento da Coluna = 3200 – C. Fundo – C. Atamento =

=3200 – 1066,67 – 400 = 1733,33 mm

Em que:

H – Avanço teórico por pega

B – Burden da soleira

3.5.2.1.3. Cargas teóricas

Carga de Fundo = C_c * Comp. Fundo = 0,8 * 1,06667 = 0,8533 Kg

Carga da Coluna = C_c * Comp. Coluna = 0,8 * 1,733 = 1,3866 Kg

Em que:

C_c – Concentração de carga, obtida através do gráfico da figura 7.14 (ver anexo)

3.5.2.1.4. Cargas e comprimentos reais

Fundo

Carga = 853,34g

Comprimento = 1,06667mm

Diâmetro = 38mm

Referência do explosivo: Emulite 150 (29´200) (150g)

N.º de explosivos = 853,34 = 5,688 à 6 explosivos

150

Carga real = 6 ´ 150 = 900g

Comprimento real = 6 ´ 200 = 1200mm

Diâmetro real = 29mm

Coluna

Carga = 1386,6g

Comprimento = 1733,33mm

Diâmetro = 38mm

Referência do explosivo: Nobel Prime (32´150) (165g)

N.º de explosivos = 1386,6 = 8,40 à 9 explosivos

165

Carga real = 9 ´ 165 = 1485 g

Comprimento real = 9 ´ 150 = 1450mm

Diâmetro real = 29mm

Carga real total = 900 + 1485 = 2385 g

Atacamento

Comprimento = 3200 – 1200 – 1450 = 0,550m

3.5.2.2. Furo tipo B

3.5.2.2.1. Concentração de carga

- Burden = 0,617m

- Espaçamento = 1,2 ´ B = 1,2 ´ 0,617 = 0,7404 m

- De acordo com o gráfico da fig. 7.14, tem-se:

Para um B = 0,7404 m Þ C_c = 0,80 Kg/m

3.5.2.2.2. Comprimentos teóricos

De acordo com a tabela da fig. 7.14, vamos ter:

Comprimento do Fundo = 1/3 * H = 1/3 * 3200 = 1066,67mm

Comprimento do Atamento = 0,50 * B = 0,50 * 617 = 308,50mm

Comprimento da Coluna = 3200 – C. Fundo – C. Atamento =

=1824,83 mm

Em que:

H – Avanço teórico por pega

B – Burden da soleira

3.5.2.2.3. Cargas teóricas

Carga de Fundo = C_c * Comp. Fundo = 0,8 * 1066,67 = 853,34 g

Carga da Coluna = C_c * Comp. Coluna = 0,8 * 1824,83 = 1459,86 g

Em que:

C_c – Concentração de carga, obtida através do gráfico da figura 7.14 (ver anexo)

3.5.2.2.4. Cargas e comprimentos reais

Fundo

Carga = 853,34g

Comprimento = 1066,67mm

Diâmetro = 38mm

Referência do explosivo: Emulite 150 (29´200) (150g)

N.º de explosivos = 853,34 = 5,68 à 6 explosivos

150

Carga real = 6 ´ 150 = 900g

Comprimento real = 6 ´ 200 =1200mm

Diâmetro real = 29mm

Coluna

Carga = 1459,85g

Comprimento = 1824,83mm

Diâmetro = 38mm

Referência do explosivo: Nobel Prime (32´150) (165g)

N.º de explosivos = 1459,86 = 8,85 à 9 explosivos

165

Carga real = 9 ´ 165 = 1485g

Comprimento real = 9 ´ 150 = 1450mm

Diâmetro real = 32mm

Carga real total = 900 + 1485 = 2385g

Atacamento

Comprimento = 3200 – 1200 – 1450 = 0,550m

3.5.2.3. Furo tipo C

3.5.2.3.1. Concentração de carga

- Burden = 0,737 m

- Espaçamento = 1,2 ´ B = 1,2 ´ 0,737 = 0,884 m

- De acordo com o gráfico da fig. 7.14, tem-se:

Para um B = 0,884 m Þ C_c = 0,80 Kg/m

3.5.2.3.2. Comprimentos teóricos

De acordo com a tabela da fig. 7.14, vamos ter:

Comprimento do Fundo = 1/3 * H = 1/3 * 3200 = 1066,67mm

Comprimento do Atamento = 0,50 * B = 0,50 * 0,884 = 442mm

Comprimento da Coluna = 3200 – C. Fundo – C. Atamento =

=1691,33mm

Em que:

H – Avanço teórico por pega

B – Burden da soleira

3.5.2.3.3. Cargas teóricas

Carga de Fundo = C_c * Comp. Fundo = 0,8 * 1066,67 = 0,85334 Kg

Carga da Coluna = C_c * Comp. Coluna = 0,8 * 1691,33 = 1,343 Kg

Em que:

C_c – Concentração de carga, obtida através do gráfico da figura 7.14 (ver anexo)

3.5.2.3.4. Cargas e comprimentos reais

Fundo

Carga = 853,34g

Comprimento = 1066,67mm

Diâmetro = 38mm

Referência do explosivo: Emulite 150 (29 ´200) (150g)

N.º de explosivos = 853,34 = 5,688 à 6 explosivos

150

Carga real = 6 ´ 150 = 900g

Comprimento real = 6 ´ 200 = 1200mm

Diâmetro real = 29mm

Coluna

Carga = 1343g

Comprimento = 1691,33mm

Diâmetro = 38mm

Referência do explosivo: Nobel Prime (32´150) (165g)

N.º de explosivos = 1343 = 8,134 à 9 explosivos

165

Carga real = 9 ´ 165 = 1485g

Comprimento real = 9 ´ 150 = 1450mm

Diâmetro real = 32mm

Carga real total = 900 +1485 = 2385g

Atacamento

Comprimento = 3200 – 1450 – 1200 = 0,550mm

3.5.2.4. Furo tipo D

3.5.2.4.1. Concentração de carga

- Burden = 0,457 m

- Espaçamento = 1,2 ´ B = 1,2 ´ 0,457 = 0,5484 m

- De acordo com o gráfico da fig. 7.14, tem-se:

Para um B = 0,5484 m Þ C_c = 0,80 Kg/m

3.5.2.4.2. Comprimentos teóricos

De acordo com a tabela da fig. 7.14, vamos ter:

Comprimento do Fundo = 1/3 * H = 1/3 * 3200 = 1066,67mm

Comprimento do Atamento = 0,50 * B = 0,50 * 548,4 = 274,20mm

Comprimento da Coluna = 3200 – C. Fundo – C. Atamento

= 1859,13mm

Em que:

H – Avanço teórico por pega

B – Burden da soleira

3.5.2.4.3. Cargas teóricas

Carga de Fundo = C_c * Comp. Fundo = 0,8 * 1066,67 = 0,85334 Kg

Carga da Coluna = C_c * Comp. Coluna = 0,8 * 1859,13 = 1,48730 Kg

Em que:

C_c – Concentração de carga, obtida através do gráfico da figura 7.14 (ver anexo)

3.5.2.4.4. Cargas e comprimentos reais

Fundo

Carga = 853,34g

Comprimento = 1066,67mm

Diâmetro = 38mm

Referência do explosivo: Emulite 150 (29´200) (150g)

N.º de explosivos = 853,34 = 5,688 à 6 explosivos

150

Carga real = 6 ´ 150 = 900g

Comprimento real = 6 ´ 200 = 1200mm

Diâmetro real = 29mm

Coluna

Carga = 1487,30g

Comprimento = 1859,13mm

Diâmetro = 38mm

Referência do explosivo: Nobel Prime (32´150) (165g)

N.º de explosivos =1487,30 = 8,234 à 9 explosivos

165

Carga real = 9 ´ 165 = 1485g

Comprimento real = 9 ´ 150 = 1450mm

Diâmetro real = 32mm

Carga real total = 900 + 1485 = 2385g

Atacamento

Comprimento = 3200 – 1200 – 1450 = 0,550m

3.6. Quadro resumo de explosivos:

Plano de Tiro	N.º de Furos	Diâmetro	Designação do Explosivo		Peso por Furo (Kg)
		(mm)	Fundo	Coluna	Peso por Carga	Peso Total
*Caldeira*
1º Quadrado	4	38	Nobel Prime	Gurit	0,724	2,896
			(25×150)	(22×725)
2º Quadrado	4	38	Nobel Prime	Gurit	0,724	2,896
			(25×150)	(22×725)
3º Quadrado	4	38	Nobel Prime	Dynamex M	1,466	5,864
			(32×150)	(32×1110)
4º Quadrado	4	51	Dynamex M	Dynamex M	5,600	22,40
			(50×550)	(50×550)
*Soleira*	6	38	Dynamex M	Gurit	0,980	5,88
			(29×1110)	(17×500)
*Hasteais e Tecto*	19	38	Nobel Prime	Gurit	0,400	7,6
			(25×150)	(22×725)
*Furos Auxiliares*
Fract. Horiz. e de	4	38	Emulite 150	Nobel Prime	2,550	10,20
baixo para cima			(29×200)	(32×150)

Fract. De cima
para baixo
A	1	38	Emulite 150	Nobel Prime	2,385	2,385
			(29×200)	(32×150)
B	2	38	Emulite 150	Nobel Prime	2,385	4,77
			(29×200)	(32×150)
C	2	38	Emulite 150	Nobel Prime	2,385	4,77
			(29×200)	(32×150)
D	1	38	Emulite 150	Nobel Prime	2,385	2,385
			(29×200)	(32×150)
TOTAL	51				2216	66,17

3.7. Carga específica do explosivo

A carga específica de explosivo é dada por:

Carga específica = peso de explosivos/pega

Vol. desmontado/pega

Com o volume desmontado por pega dado por:

Vol. Desmont./pega = coef. eficiência avanço * área do túnel * avanço Teór./pega

Assim, vamos ter:

- Área da secção do túnel = 3,3*(4,4 – 1,65)+p ´1,65² = 13,35m²

- Vol. desmontado/pega = 0,80 *13,35 * 3,2 = 34,18 m³

- Peso de explosivos/ pega = 66,17 Kg

Deste modo, a carga específica = 66,17 = 2,04 Kg/m³

34,18

Assim, verificando no gráfico da fig. 7.4:

Para uma área de 13,35 m² e um diâmetro de 38 mm (desprezando os furos do 4º Quadrado, de diâmetro 51 mm), vai-se obter uma carga específica de 2,04 Kg/m³

3.8. Perfuração Específica

Perfuração específica = comp. de furação/pega

Vol. desmontado/pega

Sendo:

- Diâmetro do furo grande vazio = 76 mm

- Diâmetro dos furos carregados = 38 mm e 51 mm

- Número total de furos = 51 + 1

- Comprimento total perfurado = 51 * 3,2 = 163,20 m

Vamos ter:

Perfuração específica = 163,2 = 4,775 m/m³

34,18

Assim, verificando no gráfico da fig. 7.5:

Para uma área de 13,35 m² e um diâmetro de 38 mm (desprezando os furos do 4º Quadrado, de diâmetro 51 mm), vai-se obter uma perfuração específica de 5,0 m/m².

Nota:

Os valores calculados para a carga e perfuração específica, são referentes ao método do smooth blasting, enquanto os obtidos pelos gráficos das figuras 7.4. e 7.5 ( ver anexos) , são referentes ao método normal de desmonte e daí a diferença de valores calculados.

4. SEQUÊNCIA DAS DETONAÇÕES

O plano de tiro exige uma sequência de detonações, de modo a que o desmonte seja efectuado no sentido da frente livre.

As detonações são indicadas por uma ordem numérica (ver peças desenhadas), ocorrendo as explosões da caldeira para o contorno do túnel.

Para este efeito, utilizaram-se detonadores eléctricos da série MS e HS .

Ambas as séries MS e HS possuem 19 atrasos de detonação, após a passagem da corrente eléctrica.

Considerações a ter em conta na sequência de detonações:

a) Furos da caldeira

- Furos do 1º e 2º quadrado, utilizam-se detonadores de atrasos diferentes.

- Furos do 3º e 4º quadrado, utilizam-se dois detonadores com o mesmo atraso.

- Na caldeira utilizam-se atrasos de 75 a 100 ms entre detonações, enquanto na zona de desmonte, temos atraso de 100 a 500 ms.

b) Furos de contorno

- Detonadores com os menores atrasos possíveis para se obter o efeito de smooth blasting.

b.1) Furos do tecto: detonadores com o mesmo tempo de atraso.

b.2) Furos dos hasteais: detonadores com o mesmo tempo de atraso,

mas inferiores ao do tecto.

b.3) Furos da soleira: últimos a serem detonados.

c) Furos auxiliares de desmonte

- Os detonadores devem ter atrasos suficientemente longos, detonadores com atrasos de 100 a 500 ms

Assim, vamos obter o seguinte quadro dos detonadores utilizados:

Zona	N.º de Furo	Série de	N.º do	Tempo de	Atraso entre
		Detonadores	Intervalo	Atraso	Detonações
*1º Quadrado*	1	VA/MS	1	25 ms
	2	VA/MS	4	100 ms	75 ms
	3	VA/MS	7	175 ms	75 ms
	4	VA/MS	10	250 ms	75 ms
*2º Quadrado*	5	VA/MS	13	325 ms	75 ms
	6	VA/MS	16	400 ms	50 ms
	7	VA/MS	18	450 ms	50 ms
	8	VA/MS	20	500 ms	500 ms
*3º Quadrado*	9	VA/HS	2	1,0 sec	500 ms
	10	VA/HS	3	1,5 sec	500 ms
*4º Quadrado*	11	VA/HS	4	2,0 sec	500 ms
	12	VA/HS	5	2,5 sec	500 ms
	13	VA/HS	6	3,0 sec	500 ms
	14	VA/HS	7	3,5 sec	500 ms
	15	VA/HS	8	4,0 sec	500 ms
	16	VA/HS	9	4,5 sec	500 ms
	17	VA/HS	10	5,0 sec	500 ms
	18	VA/HS	11	5,5 sec	500 ms
	19	VA/HS	12	6,0 sec	500 ms

5. PLANO DE TRABALHOS

5.1. Perfuração

O equipamento a ser utilizado será, conforme as tabelas da ATLAS COPCO, o seguinte:

- 1 Barrena H28 com uma ponta em bisel R 28 de 38 mm.

- 1 Barrena H28 com uma ponta em bisel R 32 de 51 mm.

- Uma Maquina de perfuração “JUMBO – Raildrill H 450-32”

- Um martelo de perfuração “COP 1032”

Cálculo do tempo de perfuração

47 furos de 38mm + 4 furos de 51mm + furo vazio de 76mm = 52 furos

Posicionamento do braço = 3min/braço = 3min/braço * 1 braço = 3min

Apontar a broca = 0,5min/furo = 0,5min/furo * 52 furos = 26 min

Mudança de barrenas = 5min

Tempo de perfuração

Para:

51 furos * 3,2m = 163,2m e sendo a velocidade de perfuração de

1,5 m/m vem:

t = 163,2/1,5 = 108,8min

Para o furo vazio de diâmetro 76mm

1 furo com 3,2 m e uma velocidade de 0,5m/min => t = 3,2/0,5 = 6,4min

Tempo total de perfuração = 108,8 + 6,4 = 115,2min

Temos ainda que corrigir este valor pelo coeficiente de utilização do jumbo de 84 %, pelo que:

115,2/0,84 = 137,14 min

Tempo total de perfuração = 3 + 26 + 137,14 = 166,14 min

Há que ter em conta a deslocação do jumbo, sendo o tempo de ida e volta:

15 min + 15 min = 30 min

Tempo Total de Perfuração por pega = 30 + 166,14 = 196,14 min

5.2. Carga com explosivos

Tempo de carga = 66,17Kg * 0,4min/Kg = 26,47 min

Entrando com o coeficiente de eficiência na carga dos explosivos (85%)

Pelo que o tempo de carga real será : 26,47/0,85 = 31,14 min

Atacamento = 0,5 min/furo * 51 furos = 25,5 min

Tempo total = 31,14 + 25,5 = 56,64 min

N.º de operários na carga = 3 homens

Tempo de carga = 56,64/3 = 18,88 min

Regresso dos operários = 10min (consideramos 10min conforme ATLAS COPCO)

Tempo total de carga de explosivos por pega = 18,88 + 10 = 28,88 min

5.3. Ventilação

O tempo de ventilação do túnel, é dado:

Tempo de ventilação após cada pega = 30min

5.4. Saneamento

Após a detonação e a ventilação, é necessário efectuar o saneamento da frente, ou seja, de retirar todo o material que por razões alheias não se desagregou, apesar de fracturado.

Como não nos é dada informação sobre o tempo desta operação, então resolvemos atribuir um tempo de 30min por pega.

5.5. Carga e remoção de escombros

Equipamento: (segundo ATLAS COPCO ,dado no enunciado)

Carregador – Haggloader 8 HR1

Método de transporte – sobre carris

Transportador – Shuttletrain HRST 90 C

Características do equipamento: (segundo ATLAS COPCO,dado no enunciado)

Velocidade da vagoneta cheia = 165m/min

Velocidade da vagoneta vazia = 200m/min

Velocidade do carregador = 2m³/min * 90% = 1,8m³/min

Tempo de descarga = 2min/viagem

Volume a transportar por pega:

Coeficiente de sobre-escavação = 14%

Coeficiente de empolamento = 75%

Volume de desmonte = 34,18 m³

Volume a transportar = 34,18 * 1,14 * 1,75 = 68,19 m³

Sendo a distância a vazadouro 300 m.

Sendo o volume que cada vagoneta transporta de 9m³ (conforme ATLAS COPCO), mas só se preencherá 95% da capacidade da vagoneta.

Volume a transportar pela vagoneta = 9m³ * 0,95 = 8,55 m³

N.º de viagens =368,19m³/8,55m³ = 7,98 viagens » 8 viagens

Tempo de ciclo:

1ª viagem (vagoneta na boca do túnel)

Deslocação em vazio = 1300/200 = 6,5 min

Ligação à frente = 2 min

Limpeza dos primeiros 2m³ = 5 min

Carga = (8,55 – 2)/1,8 = 3,64 min

Desligar = 1 min

Transporte a vazadouro = (1300 + 300)/165 = 9,70 min

Ligação no vazadouro = 1 min

Descarga = (2min/vagoneta) = 2min

Desligar = 1min

Total = 6,5 + 2 + 5 + 3,64 + 1 + 9,70 + 1 + 2 + 1 = 31,84 min

2ª, 3ª, 4ª,5ª,6ª,7ª e 8ª viagem

Deslocação em vazio = (1300+300)/200 = 8,0 min

Ligação à frente = 2 min

Carga = 8,55/1,8 = 4,75 min

Desligar = 1 min

Transporte a vazadouro = (1300 + 300)/165 m/min = 9,70 min

Ligação no vazadouro = 1 min

Descarga = (2min/vagoneta) = 2 min

Desligar = 1 min

Total = 8,0 + 2 + 4,75 + 1 + 9,70 + 1 + 2 + 1 = 29,45 min

T_/pega = 31,84+7* 29,45 = 237,99 min =4,36horas

5.6. Sustimento

Admitindo que se vai efectuar 1 pega de avanço sem sustimento, o vão livre será:

3,2 * 0,80 * 1 = 2,56m

Projecção de betão

Considerando um rendimento de 50m²/hora para 5cm de espessura:

A área do tecto a revestir é de p * R * 1 pega = p * 1,65 * 2,56 = 13,27m²

13,27 * 60 = 15,92min

Deslocação do projector de betão = 20min (ida e volta)

Tempo total para o sustimento, considerando o avanço de 1 pega (2,56m):

15,92 + 20 = 35,92min

Tempo total por pega = 35,92min

Tempo total do ciclo por pega para as tarefas:

PEFURAÇÃO = 196,14 min

CARGA COM EXPLOSIVO = 28,88 min

VENTILAÇÃO = 30 min

SANEAMENTO = 30 min

CARGA E REMOÇÃO DE ESCOMBROS = 237,99min

SUSTIMENTO = 35,92 min

TOTAL = 558,93 min, mas temos de corrigir pelo coeficiente geral de estaleiro

que é de 80%, pelo que:

558,93/0,80 = 698,66min, ou seja 12,04horas

5.7. Programa de trabalhos de escavação de um túnel

1 – DADOS DO TÚNEL				7 – CARGA E TRANSPOSTE DE ESCOMBROS
Área escavada (secção teórica): 13,35m²				Cálculos justificativos:
Altura do túnel: 4,4m				Método de carga:
Largura do túnel: 3,1m				Carregador: Haggloader 8 HR 1
Comprimento total do túnel: 2600m				Método de transporte: Carris
Comprimento dos troços do túnel:				Transportador: Shuttletrain HRST 90 C
2 – DADOS DE PERFURAÇÃO E DESMONTE				Payload: 9m³
Plano de tiro: (ver peças desenhadas)				N.º de Unidades de transporte: 1
Diâmetro dos furos de desmonte: 38 mm				Locomotiva: 8 ton.
Diâmetro do furo vazio: 76mm				8 – ESTIMATIVA DO TEMPO DE CARGA ( E TRANSPORTE) DE ESCOMBROS
N.º de furos no plano de tiro: 51+1
Comprimento do furo (avanço teòrico da pega): 3,2m				Volume desmontado: 34,18m³
Comprimento total de furos perfurados: 51*3,2 = 163,2 m				Sobre-escavação: 14%
Avanço estimado: 80%*3,2=2,56m				Coeficiente de empolamento: 75%
Volume desmontado: 34,18m³				Volume da rocha empolada:
Perfuração específica: 4,775m/m³				Capacidade de produção:
Peso total de explosivos: 66,17Kg/furo				Idem:
Consumo específico de explosivos: 66,17/34,18=2,04Kg/m³				Tempo de limpeza (junto à frente):
3 – EQUIPAMENTO DE PERFURAÇÃO				Tempo de remoção de escombros + limpeza: 237,99min
Unidade de perfuração: Jumbo Rail Drill H 450-32				9 – TEMPO DE CICLO DA PEGA
Martelo perfurador: Cop 1032				Perfuração da pega: =282,67min
Brocas de aço: Barrenas H28 com ponta em bisel R28 de 38mm e H28 com ponta em bisel R32 de 51 mm				Carga explosiva: =34,15min
Perfuração estimada: 1,5m/min				Ventilação: 30min
Capacidade de perfuração do martelo:				Ciclo de perfuração e desmonte (total): 346,82min
4 – ESTIMATIVA DO TEMPO DE PERFURAÇÃO				Remoção dos escombros (total):
Comprimento total dos furos perfurados: 163,2m				Saneamento da frente do túnel: 30 min
Compensação para os furos vazios:				Ciclo de carga e transporte dos escombros:
Comprimento equivalente:				Outros trabalhos:
Unidade	Tempo	Notas	Minutos	Ciclo de uma pega:
Pega:	15 + 15	1		Coeficiente de eficiência do estaleiro: 80%
Braço:	3min/braço	1	3 min	Tempo de ciclo normal:
Furo:	0,5min/furo	52	26min	10 – ESTIMATIVA DA PRODUÇÃO
Metro:	1/1,5	163,2	108,8min	Tempo de trabalho: 9 horas/turno
Tempo total estimado para uma pega: 196,14min				Programa diário: 2 turnos/dia útil
Número de martelos perfuradores: 1				Tempo de trabalho por dia: 18 horas/dia útil
Tempo de perfuração: 196,14 + 30 = 226,14min				N.º de pegas por dia
5 – ESTIMATIVA DO TEMPO DE CARGA DE EXPLOSIVOS				Avanço da frente estimado:
Unidade	Tempo	Notas	Minutos	Avanço diário da frente:
Pega:	10min	1		Dias úteis por mês: 19,67 dias
Furo:	0,5min/furo	51	25,5min	Coeficiente geral de eficiência:
Metro:	0,122min/m	163,2m	26,47min	Progresso programado:
Deduções:				Avanço do túnel em duas frentes:
Tempo total para uma pega de fogo: 51,97min				11 – TEMPO DE EXECUÇÃO DA ESCAVAÇÃO DO TÚNEL
Equipa de carregadores de fogo: 3				Comprimento do túnel 2600 m
Tempo total de carga de explosivos: 51,97/3 + 10 = 27,32min				Volumes extra (nichos):
6 – DADOS SOBRE A VENTILAÇÃO DO TÚNEL				Compensação extra:
Cálculos justificativos:				Comprimento do túnel equivalente:
Ar necessário:				Tempo de execução da escavação:
Diâmetro da conduta de ventilação:				Tempo de mobilização do equipamento e da execução das bocas do túnel:
Tempo de reentrada (no túnel): 30min				Tempo de execução da escavação do túnel:

6. CONCLUSÃO

Analisando as condições de execução do túnel :

N.º de dias úteis no ano = 236 dias

Horas de trabalho por turno = 9 horas

N.º de turnos por dia = 2 turnos

Prazo de escavação = 3,5 anos

Avanço por pega = 3,2 * 0,8 = 2,56m

Tempo de execução = 3,5 * 236 = 826 dias

N.º de Pegas = 2600/2,56 = 1016 pegas

Avanço por turno = (9 * 60min / 698,66min)* 2,56m = 1,98m

Avanço por dia = 1,98*2 = 3,96m

Avanço total de escavação = 826 * 3,96 = 3270,96 m

Podemos então concluir que o prazo que nos foi dado e mais do que suficiente para efectuarmos a escavação do nosso túnel.

Como podemos verificar o prazo estabelecido, (3,5 anos) avançaríamos 3270,96 m, enquanto que apenas será necessário escavar 2600 m.

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9
Apr
Madeiras e seus derivados na construção civil

Na actualidade, o consumo de madeira é crescente, quer utilizada directamente, quer como matéria prima de outros produtos de uso vulgarizado e mesmo de produtos cuja obtenção tem vindo a ser feita predominantemente a partir do petróleo.

Ainda que toda a madeira seja um material natural, com boa resistência mecânica relativamente à densidade, e susceptível de ser trabalhado, colado e acabado, há uma enorme variedade de géneros vegetais produtores de madeira cujas características é necessário conhecer para que esta seja adequadamente aplicada.

Madeira – O lenho

Sabe-se que a madeira é obtida geralmente do tronco e também dos ramos das árvores. Cortando transversalmente o tronco de uma árvore, verifica-se facilmente que a uma zona externa – a casca – se segue uma outra extensa conhecida por lenho, existindo no interior uma zona central estreita, a medula. A designação de madeira, de índole tecnológica, corresponde fundamentalmente à de lenho.

É do conhecimento comum que há madeiras muito diferentes entre si na sua cor, cheiro, textura, durabilidade, trabalhabilidade, facilidade de secagem e de colagem, etc.

A formação da madeira

Entre o lenho e a casca existe uma camada fina de células, o câmbio, que têm a capacidade de se dividir, originando casca para fora e lenho para o interior, o que, obviamente, provoca o engrossamento do tronco. O crescimento da árvore resulta da divisão de outro tipo de células situadas nas extremidades e que vão originando a medula.

Logo que formadas, as células do lenho crescem, ao mesmo tempo que a sua parede, celulósica, se espessa. No termo do processo de crescimento, deposita-se lenhina na sua periferia – lenhificação – , actuando como enrigecedor e elemento de ligação entre células. Uma vez terminado o seu desenvolvimento a maior parte das células do lenho morre, permanecendo vivas as de parênquima que têm por função o armazenamento ou reserva.

A estrutura macroscópica da madeira

A diferenciação entre os diversos tipos de madeira pode fazer-se pelo cheiro, pela cor, pelo brilho, pela dureza, etc, e também pela observação, à vista desarmada ou com o auxílio de uma lupa, do arranjo dos tecidos que a compõe. Tal observação pode fazer-se num plano transversal, o qual é perpendicular ao eixo da árvore, num plano radial, o qual sendo longitudinal contém o eixo da árvore e num plano tangencial que sendo também longitudinal é paralelo ao eixo da árvore. Estes são chamados planos de estudo da madeira.

Anéis de crescimento da madeira

A observação da madeira ainda segundo o plano transversal, permite detectar uma diferenciação no lenho traduzida por anéis concêntricos mais ou menos discerníveis, os anéis de crescimento.

Um corte mostra traqueidos de diferentes tamanhos transversais e de paredes de espessura igualmente diferentes. Esta diferenciação resulta de que o lenho produzido na primavera tem traqueidos de paredes finas e de maior diâmetro enquanto que os traqueidos formados durante o verão – outono são mais finos e de paredes mais grossas, resultando o seu conjunto de tonalidade mais escura que aquele. Assim o engrossamento da árvore é maior na primavera. Num corte podem notar-se também zonas de fibras de paredes espessas e vasos de pequeno diâmetro correspondendo à diferenciação do verão – outono enquanto que os vasos desenvolvidos na primavera são grossos e as fibras de paredes finas. Note-se, que quer nas folhosas quer nas resinosas os raios lenhosos não sofrem variação anual.

Os anéis de crescimento, correspondentes às oscilações anuais na pujança vegetativa, e a correspondente heterogeneidade que originam na madeira, têm reflexos na sua utilização prática, que é tanto mais difícil de secar e trabalhar quanto mais bem definidos forem os anéis.

Costuma chamar-se ao lenho desenvolvido durante a primavera, lenho de primavera e lenho de outono ao que cresce durante o período verão – outono.

Agentes de Degradação da Madeira

Degradação Biológica

Fungos – Há várias espécies. Originam a podridão da madeira. Desenvolvem-se para teores de humidade > 20% e de preferência inferiores à humidade de saturação das fibras com temperaturas entre 18ºC e 26ºC, aceleram a destruição.

Insectos – Caruncho grande e pequeno, térmitas. Atacam a madeira abrindo galerias. As condições de temperatura e humidade para o seu desenvolvimento são idênticas às dos fungos.

Organismos marinhos – Os moluscos do género teredo. Atacam a madeira em locais onde se faz sentir a alternância das marés. As madeiras submersas são atacadas por pequenos crustáceos dos géneros limnória e chelura.

Degradação Física e Química

ü Fogo

ü Agentes meteorológicos

ü Desgaste mecânico

ü Degradação química

Produtos Preservadores de Madeiras

Substâncias químicas destinadas a aumentar a resistência à deterioração da madeira.

Condições fundamentais

ü Exercer uma acção tóxica, inibidora ou repulsiva em relação aos agentes biológicos destruidores da madeira.

ü Ser de fácil introdução na madeira.

ü Manter a sua acção protectora, independentemente do tempo e do ambiente.

ü Não prejudicar as características físico – mecânicas da madeira.

Condições preferenciais

ü Ausência de efeitos corrosivos sobre os metais.

ü Ausência de efeitos prejudiciais para o homem e para o ambiente.

ü Ausência de cheiro ou colocação na madeira tratada.

ü Compatibilidade com produtos de acabamento.

ü Serem menos inflamáveis que a madeira.

ü Não serem caros.

Tipos de Produtos

ü Produtos líquidos

ü Pastas

ü Pós

ü Gases

Produtos Líquidos

Produtos Oleosos

Obtêm-se por destilação dos alcatrões de hulha. Os principais componentes activos são os fenois, os naftenos e os antracenos.

Vantagens

ü Elevada toxidade contra fungos e insectos;

ü Elevado poder de permanência na madeira;

ü Praticamente insolúvel na água;

ü Baixa volaticidade;

ü Não provoca corrosão dos metais;

ü Diminui riscos de fendilhação.

Inconvenientes

ü Cheiro;

ü Incompatibilidade com materiais de acabamento;

ü Aplicação obrigatória a quente.

Aplicação / Método

ü Fundamentalmente, tratamento em profundidade;

ü Aplicação em autoclave, vácuo – pressão a quente.

Produtos Aquosos

São constituídos, essencialmente, por sais minerais, isolados ou em mistura, que se utilizam dissolvidos em água. Apresentam-se, geralmente, em pós ou em pastas.

ü Compostos tipo CCA ( crómio )

ü Compostos tipo CCB ( cobre, crómio, boro )

ü Compostos de boro

ü Compostos de flúor

Vantagens

ü Solvente = água; fácil de obter e barata;

ü A água penetra bem na madeira;

ü Boa acção insecticida e fungicida, dependente do produto;

ü Não aumentam a inflamabilidade da madeira;

ü Compatíveis com produtos de acabamento;

ü Transporte fácil na forma de concentrados.

Inconvenientes

ü Provocar um humedecimento da madeira;

ü Possibilidade de deslavagem;

ü Efeito corrosivo, por vezes atenuado;

ü Cor: amarelo, verde.

Aplicação / Método

ü Tratamento em profundidade:

1. Vácuo e pressão

2. Imersão prolongada

3. Imersão a quente e frio

ü Tratamento em profundidade ( madeira verde ):

1. Substituição de seiva

2. Imersão / Difusão

ü Tratamento superficial:

1. Imersão rápida

2. Aspersão

Métodos de Tratamento Preventivo da Madeira

Madeira Seca

ü Com pressão

1. Autoclave

2. Por injecção localizada

ü Sem pressão

ü Métodos superficiais:

1. Pincelagem

2. Pulverização

3. Imersão rápida

ü Métodos semi – profundos:

1. Imersão a frio

2. Imersão a quente

ü Métodos profundos:

1. Imersão prolongada

2. Imersão a quente e frio

Madeira Verde

ü Com pressão

ü Substituição de seiva

ü Sem pressão

ü Difusão

1. Pulverização

2. Imersão

ü Osmose

Métodos de tratamento da madeira

Pincelagem e aspersão da madeira

Métodos pouco eficazes. Só devem utilizar-se quando as peças têm pequenas dimensões e os riscos de ataque sejam diminutos ou não se pretenda longa duração da madeira. A penetração é sempre pequena, sobretudo quando as peças não estão secas, pelo que devem aplicar-se duas ou mais de mãos.

As aspersões deve, de preferência realizar-se em túneis.

Imersão simples

As peças são mergulhadas em recipientes com o produto preservador, à temperatura ambiente o tratamento termina com a secagem da madeira por evaporação do solvente. A profundidade de penetração depende do tempo de imersão e da espécie da madeira.

Imersão a quente e frio

Consiste numa imersão a quente seguida de outra a frio. Na imersão a quente o ar contido nos espaços celulares expandem-se, saindo da madeira, acontecendo o mesmo a alguma água livre existente no lenho. Na imersão a frio, pela formação de vácuo parcial nos espaços celulares origina-se um fluxo de produto preservador para o interior da madeira.

Em madeiras permeáveis e com elevada percentagem de borne obtêm-se bons resultados.

Produtos em solvente orgânico

São misturas de produtos químicos fungicidas e insecticidas solúveis em destilados do petróleo. As matérias activas pertencem aos grupos organo – clorados, organo – metálicos e organo – fosforados.

Vantagens

ü Boa acção insecticida e fungicida, variando com o produto;

ü Fixação definida na madeira;

ü Fácil penetração, sem humedecimento;

ü Sem efeito corrosivo;

ü Compatibilidade com produtos de acabamento.

Inconvenientes

ü Toxicidade;

ü Preço;

ü Dificuldade de transporte;

ü Aumento da inflamabilidade da madeira durante o período de evaporação do solvente.

Aplicação / Métodos

ü Duplo vácuo

ü Pincelagem

ü Aspersão

ü Imersão rápida

Difusão da madeira

Baseia-se no facto de alguns produtos aquosos se difundirem profundamente na madeira recentemente abatida.

A madeira é submetida a uma aspersão em túnel ou uma imersão total. O material tratado é depois armazenado durante várias semanas em pilha compacta, fechada e coberta, em atmosfera saturada.

Com este tratamento dispensa-se a 1ª operação de secagem e consegue-se a penetração completa do lenho.

Substituição da seiva da madeira

Neste processo substitui-se a seiva e a água livre contida no lenho, por uma solução aquosa do produto preservador. Utiliza-se no tratamento de postes, aos quais se aplicava ventosas ligadas por tubos a um depósito.

Impregnação da madeira por pressão

Em geral, a utilização destes processos envolve a instalações especiais capazes de suportar ciclos de vácuo e pressão elevados.

Processo da célula cheio

A madeira é submetida a um ciclo inicial de vácuo onde se vai introduzir o produto preservante na autoclave. A absorção é bastante elevada. O método é adaptado aos produtos solúveis em água, de rápida fixação ou para o creosote quando se pretendem elevadas retenções.

Processo de célula vazia

Processo particularmente adaptado à preservação com creosote. A madeira é submetida a uma sobre pressão inicial de ar antes da introdução do produto preservador na autoclave. O ar comprimido força uma parte do produto a sair. No final a madeira é submetida a vácuo para deixar a superfície o mais limpa possível. Consegue-se penetrações profundas com retenções relativamente baixas.

Derivados da madeira

Aglomerados de madeira

A industria dos aglomerados de madeira utiliza, em geral, os toros de diâmetro inferior a 12 cm, não utilizados na industria de serração, e desperdícios desta última. A madeira é destruída, obtendo-se estilhas, por destroçamento, ou aparas, por meio de plaina, e depois submetida a alguns tratamentos, conforme os tipos de aglomerado, sendo posteriormente prensada.

Aglomerados de partículas de madeira

Os aglomerados de partículas são os produtos derivados da madeira de maior utilização. Podem ter uma, três ou cinco camadas.

O aglomerado de uma camada é obtido a partir da prensagem de aparas ou estilhas de madeira aglutinadas em cola sintética. Quando se utilizem aparas estas dispõem-se paralelamente às faces dos painéis.

É um material homogéneo, de boa qualidade, vulgarmente conhecido pela designação comercial “tabopan”.

Os aglomerados de três e cinco camadas resultam da prensagem de camadas de partículas finas sobre uma camada interna de partículas mais grosseiras. Podem ser folhados nas faces com folhas de madeira, de papel ou plásticas.

São muito utilizadas em mobiliário e em divisórias.

Por acção da água incham e descolam com facilidade e por isso não devem aplicar-se no exterior ou em zonas húmidas.

Aglomerado de fibras de madeira

Obtém-se a partir de estilhas de madeira ( com ou sem casca ) submetidas a uma pré – prensagem em moldes constituídos por chapas e redes metálicas, permitindo a colocação de 25 placas. O conjunto é depois submetido a uma temperatura de cerca de 120 ºC e prensado.

Podem obter-se dois tipos de produtos ensoante se utilizam ou a casca do pinheiro ou cola sintética para a aglutinação das fibras de madeira. No primeiro caso obtém-se um material castanho escuro, devido ao tamino da casca, e no segundo o produto apresenta-se com cores claras. O produto de cor castanho escuro é mais resistente mecanicamente e mais barato. Ambos são pouco resistentes à acção da água, amolecendo e inchando com facilidade, pelo que não devem utilizar-se no exterior.

O aglomerado de fibras apresenta uma face rugosa e outra lisa que pode apresentar-se revestida com folha de papel, plástico ou outras.

Para utilização no exterior, mas necessitando de ser protegido, o produto deve ser mergulhado, à saída da prensa, em óleo mineral, ficando posteriormente mais denso e escuro, e repelente da água. Designa-se por aglomerado de fibras tipo “TPO”.

Aglomerado de madeira – cimento

Utiliza-se no seu fabrico apenas de madeira, mineralizadas por meio de um banho químico, que se depositam em moldes onde são ligadas com cimento portland, sendo prensadas até se verificar a presa do cimento.

É um material incombustível e imputrescível, fácil de trabalhar.

Contraplacados de Madeira

Obtém-se por colagem e prensagem de folhas de madeira, em geral em n.º ímpar, de modo a que as suas fibras se disponham perpendicularmente umas às outras. O produto obtido é muito resistente, sem fendilhação e um pouco sensível à acção da água.

As folhas podem obter-se por desenrolamento do toro de madeira, obtendo-se uma folha contínua, ou por cortes sucessivos de fatias. Para facilitar as operações de corte os toros são previamente tratados de modo a tornar a madeira mais branda.

As faces exteriores dos painéis são formados por folhas contínuas.

Os contraplacados normais utilizam-se no fabrico de mobiliário, portas, divisórias, etc, existindo, no entanto, outros tipos para aplicações especiais, como os contraplacados marítimos e de cofragens.

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Fabrico do alumínio

A matéria prima é a bauxite que após ser introduzida numa solução a quente de soda caustica se transforma em alumina. Posteriormente sofre uma decantação e uma filtragem. A alumina vai ser electrolisada dando origem ao alumínio. Este pode sofrer uma segunda electrolise, ou então ser utilizado para ligas. Para esta utilização tem que passar por um forno eléctrico e junta-se silício e magnésio.

Vai para a moldagem em que pode ser transformada em lingotes, placas, biletes e fios de 12 mm. Os lingotes vão dar origem a peças fundidas por fundição, as placas vão dar origem a chapas por laminagem, por extrução os biletes vão originar tubos ou perfis e os fios vão originar outros.

Vantagens do alumínio

ü Densidade = 2,7

ü Ponto de fusão => 650 ºC

ü Poder reflector elevado

ü Não magnético

ü Elevado calor específico

ü Elevada condutividade térmica

ü Coeficiente de dilatação térmica elevado

ü Baixo módulo de elasticidade

ü Resistência mecânica elevada

Protecções do alumínio

ü Anodização

ü Termolacagem

Anodização do alumínio

ü Desengordurar o perfil

ü Decapagem

ü Acetinagem

ü Neutralização

ü Anodização

ü Coloração

ü Pré – colmatagem

ü Colmatagem

Controlo da qualidade do alumínio

ü Espessura de anodização

ü Graus de colmatagem

ü Controlo da coloração

Termolacagem do alumínio

ü Desengorduramento

ü Decapagem

ü Acetinagem

ü Lavagem

Vantagem

ü Gama variada de cores

ü Resistência à luz

ü Resistência à entemperie

ü Grande resistência ao cimento e ao gesso

Controlo de qualidade

ü Raiado

ü Embutido

ü Impacto

ü Dobragem

ü Corte

ü Espessura

ü Resistência à luz

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9
Apr
Aço para Concreto Armado na Construção Civil

Aços

Minerais de Ferro

As principais concentrações minerais deste elemento são as magnetites, hematites, limonites, siderites e pirites.

Minérios de Ferro

O processo actual da obtenção do ferro baseia-se na redução dos óxidos de ferro pelo carbono. Este processo aproveita o facto do carbono, a elevadas temperaturas, ter maior afinidade para o oxigénio que o ferro. Por isso, só os minerais constituídos por óxidos podem ser utilizados, imediatamente, na produção.

Assim, são utilizados como minérios de ferro principalmente a magnetite e a hematite, que constituem a maioria da matéria – prima utilizada na produção do ferro.

Também se utilizam sucatas de ferro como matéria – prima. As sucatas são constituídas por materiais ferrosos já utilizados e que apresentam zonas oxidadas.

Ganga

Os minérios de ferro encontram-se na Natureza sempre associados a outros elementos, geralmente óxidos de fósforo, de silício, de manganês, de alumínio, de cálcio de magnésio e outros, os quais constituem a ganga.

A ganga não tem composição constante; ela varia de jazigo para jazigo, sendo sempre formada por elementos de elevado ponto de fusão, o que obriga à utilização de substâncias – os fundentes – que possibilitem a sua fusão e sequente separação do ferro.

Na obtenção do ferro, o produto que resulta da combinação da ganga com o fundente denomina-se escória.

O conhecimento da composição da ganga é importante, pois esta influencia a composição final da gusa, determina a escolha do fundente e condiciona a temperatura final do banho fazendo, por isso, variar o consumo de combustível.

Fundentes

Os fundentes são substâncias que se adicionam ao minério e que reagem com a ganga (praticamente infusível às temperaturas do alto – forno) possibilitando a formação de novos compostos. Estes compostos fundem, então, a temperaturas mais baixas e como possuem densidades inferiores à do ferro líquido, permitem uma mais fácil separação e escoamento da escória.

Utilizam-se dois tipos de fundentes: o calcário e o argiloso.

O fundente calcário é constituído essencialmente por carbonato de cálcio e adiciona-se aos minérios que possuem ganga siliciosa.

O fundente argiloso, rico em sílica, adiciona-se aos minérios de ferro com ganga carbonatada.

Gusa

A gusa depositada no cadinho do alto – forno contém, além do ferro, carbono em percentagem superior a 2 % e pequenos teores de silício, manganês, fósforo e enxofre.

O seu vazamento efectua-se pelo sangrador inferior, podendo seguir duas vias:

- Ser lançada num misturador, no qual é mantida no estado líquido e onde reúnem gusas de vários vazamentos para posterior transformação em aço.

- Ser vazada em lingoteiras, onde solidifica sobre a forma de lingotes que se destinam a ser transformados em ferros fundidos ou gusas de 2ª fusão.

Escória

A escória é constituída por uma massa pastosa, resultante da ganga e do fundente, formada por silicatos de alumínio e de cálcio e pequenas quantidades de óxidos de magnésio, de ferro e vários sulfuredos.

Obtenção do Aço

Como matéria – prima, utiliza-se a gusa de primeira fusão do alto – forno, sucata de metais ferrosos e eventualmente minério.

O aço é uma liga ferro – carbónica, com percentagens de carbono compreendidas entre 0,03 e 2,06%, raramente ultrapassando, na prática, 1,4%. Por outro lado, um aço simples não deve conter silício e manganês em percentagens superiores, respectivamente, a 0,5% e 1,5%; para percentagens superiores considera-se, aço ligado.

Combustíveis na produção do Aço

Os combustíveis utilizados na produção do ferro são o coque e o carvão de madeira.

O coque é um combustível da hulha que apresenta grande porosidade e elevada resistência ao esmagamento, qualidades que tornam possível a sua utilização num forno de grandes dimensões.

O carvão de madeira apresenta a vantagem de não conter enxofre, mas possui porosidade e resistência ao esmagamento inferiores às do coque, pelo que não pode ser utilizado em fornos de altura superior a 12 metros.

Alto – Forno

O alto – forno é o equipamento siderúrgico onde vão ser introduzidos todos os elementos que referimos: minério, combustível, fundente e comburente e onde se desenrolam as transformações necessárias para a obtenção da gusa de 1ª fusão.

Este é um forno de cuba de eixo vertical, com 20 a 35 metros de altura, de secção circular, revestido interiormente por tijolos refractários, envolvidos por uma estrutura metálica.

Sua constituição:

ü Boca

ü Cuba

ü Ventre

ü Zona de fusão

ü Cadinho

A carga do alto – forno é constituída por coque, minério e fundente.

Antes de dar entrada no alto – forno, cada um destes elementos é submetido a um conjunto de tratamentos preliminares, com o fim de se obter uma carga formada por fragmentos de dimensões semelhantes.

Esta homogeneização da carga é importante, porque torna mais regular a descida no alto – forno e facilita a circulação dos gases, assegurando as transformações químicas necessárias ao processo.

Na carga introduz-se, em camadas sucessivas, coque, minério e fundente. É importante que as camadas que se depositam no alto – forno se disponham alternadamente, dependendo disso o êxito da operação.

A alternância é fundamental entre o minério e o combustível. O fundente pode ser misturado com o minério sem qualquer inconveniente.

Durante o processo de transformação, verificamos que as temperaturas desenvolvidas nas diferentes zonas do alto – forno, são crescentes de cima para baixo.

Periodicamente procede-se à descarga das escórias e da gusa depositadas no cadinho. Embora o procedimento dependa da instalação industrial, a purga das escórias efectua-se a intervalos regulares, de 1 a 4 horas, e a descarga da gusa a intervalos de 4 a 12 horas.

Podemos considerar como produtos do alto – forno a gusa, a escória e os gases de escape.

Fornos Eléctricos

Neste tipo de fornos o calor é obtido pela transformação da energia eléctrica em energia calorífica, o que leva a obter, no interior do forno, temperaturas muito elevadas. Este facto permite eliminar, quase completamente, o fósforo e o enxofre, e ainda fundir os elementos de liga com mais elevado ponto de fusão, o que permite obter toda a espécie de aço ligados.

Como não se usa combustível, o processo realiza-se ao abrigo das impurezas que este possa trazer associadas, bem como dos produtos resultantes da combustão.

Vazamento do aço

O aço obtido por qualquer dos processos anteriormente descritos, é lançado para grandes recipientes metálicos – panelas – e destas segue para as lingoteiras onde é vazado.

A lingoteira consiste num molde de ferro fundido ou aço, provido de orelhas para o levantamento após a solidificação do aço.

Após a desmoldação, o lingotes são aquecidos e seguem para laminadores onde são estirados. Esta operação transforma os lingotes em barras de secção rectangular ou quadrada, conhecidas pelo nome de biletes.

Realizada esta primeira transformação, os biletes passam a outro tipo de laminadores que lhes confere as diversas formas que os aços apresentam comercialmente: fios, chapas e perfis. Estes constituem produtos semiacabados, matéria – prima para diversas indústrias metalomecânicas que os vão utilizar na sua actividade industrial.

Armadura para Concreto Armado ou Betão

O material para armaduras apresenta-se, em geral, segundo quatro tipos diferentes, a saber: varões, fios, redes e armaduras especiais.

Os varões e os fios correspondem ao material de secção com forma aproximadamente circular, sendo fios quando seu diâmetro é relativamente pequeno e permite portanto o seu fornecimento em bobines. As redes são um material para armadura constituído por fios ou varões, ligados entre si, formando malha rectangular ou quadrada; quando as ligações são obtidas por soldadura designam-se por rede electrosoldadas e tem grande aplicação em muitos elementos de concreto armado com particular incidência nas lajes. Quanto às armaduras especiais, trata-se de soluções não correntemente utilizadas e que devem à sua existência a certas particularidades que lhe são impostas.

Natureza e características mecânicas dos aços

Ensaio de tracção

Aços laminados a quente e endurecidos a frio

As operações necessárias para obter os varões das armaduras de concreto armado podem ser subdivididas em duas partes, indo a primeira até à solidificação do material – processo de fabrico do aço – e a segunda, partindo daí e acabando no produto final – processo de produção dos varões.

Nesta segunda parte há que distinguir a laminagem a quente que é feita a uma temperatura superior à de recristalização do aço e pela qual se transforma o lingote no produto de base entendendo-se por tal um produto de secção cheia de aço que serve para o fabrico de varões. A partir deste produto de base os varões podem ser obtidos por simples laminagem a quente ou por laminagem a quente seguida por endurecimento a frio. No primeiro caso, o aço ou varões é designado por aço laminado a quente e, no segundo, por aço ou varões endurecido a frio. Estas designações caracterizam também o que é corrente chamar-se natureza do aço.

O endurecimento a frio pode ser obtido sujeitando os varões a tratamentos mecânicos de torção, de estiragem, de estiragem combinada com torção, de trefilagem combinada com laminagem a frio. Nestes tratamentos registam-se sempre nos varões deformações permanentes que são devidas a esforços impostos aos varões: esforços de torção, de tracção simples, de tracção e compressão através de fieiras e de compressão transversal.

Em qualquer dos casos pretende-se modificar as propriedades mecânicas relacionadas com a resistência do aço, e da forma que seguidamente se expõe.

Aços laminados a quente

O apresenta uma resistência relativamente baixa e uma deformação plástica considerável, e, por estas características, costuma ser designado por aço macio.

No diagrama de tensão – extensões é possível distinguir uma primeira fase de comportamento em que se verifica uma proporcionalidade entre tensões e extensões; esta proporcionalidade, que é uma característica do material, pode ser traduzida por uma constante que é convencionalmente designada por modulo de Young ou modulo de elasticidade (Es). Seguidamente, há uma fase em que as tensões aumentam sob uma tensão praticamente constante, tensão de cedência (fsy), para uma terceira fase, a tensão aumentar novamente com a tensões até alcançar um valor máximo no diagrama, convencionalmente designado por tensão de ruptura (fsu).

Aços endurecidos a frio

Descrito um diagrama tensões – extensões de um aço laminado a quente, veja-se como a partir deste material, é possível obter-se um aço endurecido a frio. Suponha-se, que um varão de aço macio é deformado durante um ensaio de tracção simples até ao ponto A na região das grandes deformações plásticas e, em seguida é descarregado de A a A’. Se agora, e imediatamente a seguir, se proceder a nova carga, o diagrama tensões – extensões terá um andamento A’BC, ou seja, a tensão limite de proporcionalidade baixou, a tensão de ruptura manteve-se, mas as extensões na ruptura e após ruptura, calculadas com a origem em A’, diminuíram consideravelmente.

Este processo de transformação de propriedades, que resulta de se terem implantado no material consideráveis deformações permanentes, designam-se por trabalho a frio que, no caso presente, foi realizado por estiragem. Se porem, uma vez descarregado o varão, ele for deixado em repouso em certo tempo, tem lugar um conjunto de transformações na estrutura interna do aço que se designa por envelhecimento e se o varão for posteriormente traccionado o seu diagrama tensões – extensões passa a ser A’ADE.

O varão passou a apresentar, relativamente à situação inicial, tensões limite de proporcionalidade e de ruptura mais elevadas e extensões na ruptura e após ruptura mais baixas; o valor do modulo de elasticidade manteve-se mas o patamar de cedência desapareceu. Esta transformação de propriedades, resultante de um trabalho a frio, em que há um aumento de resistência e diminuição de ductilidade, é designada por endurecimento a frio.

Aptidão para a dobragem – Ensaios

Ensaio de dobragem do Aço

Uma característica dos aços, e que interessa de sobremaneira ao fabrico das armaduras, é a aptidão que os varões apresentam para suportarem as dobragens a que têm de ser submetidos.

Um dos ensaios que serve para avaliar tal aptidão é o ensaio de dobragem.

O diâmetro do mandril é função do tipo de aço e do diâmetro do varão a ensaiar. Fixados os apoios e assente o provete, a meio do vão definido pelos apoios, e exercem-se forças por meio de uma máquina de ensaios, de modo a dobrar o provete em torno do mandril. Pretende-se com este ensaio verificar se aparece ou não fendilhação na parte convexa do provete, sendo considerado resultado negativo o aparecimento de tal fendilhação.

Ensaio de dobragem – desdobragem do Aço

Para varões nervurados de diâmetro relativamente grande é corrente utilizar-se, em vez do ensaio descrito anteriormente, o ensaio de dobragem – desdobragem. Neste ensaio o varão é dobrado a 90º segundo a técnica descrita anteriormente para o ensaio de dobragem e, seguidamente, depois de um envelhecimento artificial ele é submetida a uma dobragem de 20º.

Aderência do aço ao concreto (Betão)

Aderência normal e alta aderência

A aderência das armaduras ao concreto é, como se sabe, uma propriedade de que depende o bom comportamento dos elementos de concreto armado, influenciando directamente as amarrações e as emendas das armaduras e a fendilhação do concreto. No que se refere às amarrações e emendas é sabido que, em geral, elas procedem-se por aderência, havendo assim, mesmo quando se utilizam ganchos nas extremidades, que cuidar que as condições de superfície dos varões sejam as convenientes para que se possa realizar em condições satisfatórias a aderência das armaduras ao concreto.

Tal objectivo consegue-se fazendo com que a transmissão das forças das armaduras ao concreto se faça em boas condições, para o que é necessário aumentar o mais possível a aderência entre os dois materiais, o que tem sido conseguido através de varões rugosos.

É assim que para os aços que trabalham a tensões elevadas, não é possível o emprego de varões que não sejam rugosos, pois, se assim não fosse, haveria o risco, em serviço, se registar fendilhação inconveniente, quer do ponto de vista estético, quer do ponto de vista de segurança, devido à possível corrosão das armaduras.

Tem-se pois que é necessário exigir aos varões que trabalham a tensões elevadas um certo grau de aderência ao concreto, decorrendo daqui o conceito de varões de alta aderência como aqueles que realizam a aderência necessária para que o seu emprego em concreto armado, mesmo quando trabalham a tensões elevadas, se faça sem risco de fendilhação inconveniente.

Os varões que não satisfaçam a tal requisito serão considerados varões de aderência normal e estão neste caso, em regra, os varões; os varões rugosos poderão ser ou não de alta aderência havendo, para decidir tal questão, dois critérios, um deles baseado nas dimensões e configuração das rugosidades é o outro baseado em resultados dos ensaio realizados sobre o s varões em causa (ensaios de viga, arrancamento).

Alta aderência ao Aço. Ensaios de viga e de arrancamento

No que se refere aos ensaios para aferir a da boa aderência dos varões ao concreto, o mais recomendado é o ensaio de viga composta de duas partes, unidas por articulação na zona de compressão, e cuja armadura é o varão em ensaio, que apenas está aderente ao concreto em determinados comprimentos, em cada uma das partes da viga. Durante o ensaio mede-se o deslizamento do varão, em ambas as extremidades, para os diversos valores das forças aplicadas. Os resultados dos ensaios consistem na obtenção da curva tensão de aderência – deslizamento, sendo importantes as tensões correspondentes aos deslizamentos de 0,01, 0,1 e 1mm.

O ensaio de arrancamento, por seu lado, é de mais fácil realização, pois consiste em submeter um varão embebido num prisma de concreto, num comprimento definido, a uma força de tracção aplicada numa das extremidades, ficando a outra livre. A relação entre a força aplicada e o deslocamento relativo entre o aço e o concreto, medido na extremidade oposta à da aplicação da força, é registado e constitui o resultado do ensaio. Tal processo não é considerado, porém, um aferidor absoluto da aderência, o ensaio de arrancamento se destina não a determinar a aderência mas sim a adesão dos varões ao concreto e pode servir para comparar entre si a eficiência de vários tipos de superfícies nervuradas.

Tipos de soldadura e de ligações do Aço

A soldabilidade do aço é uma propriedade extremamente útil para o fabrico das armaduras pois vai permitir efectuar emendas por soldadura e ainda, por este processo, proceder à sua montagem em condições eficientes.

ü Soldadura por resistência eléctrica

ü Soldadura topo a topo por gás sob pressão

ü Soldadura por arco eléctrico

Os diversos processos de soldadura dão lugar aos seguintes tipos de ligações entre varões:

ü Emenda topo a topo – soldadura por resistência, por gás ou por arco

ü Emenda por sobreposição simples ou por sobreposição dupla – soldadura por arco

ü Ligação de varões cruzados – soldadura por arco e por resistência

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9
Apr
Concretos e Betões Especiais

Concreto de muito elevada resistência

Hoje começa a surgir cada vez mais intensamente a necessidade de se obter concreto com resistências à compressão superiores a 500 ou 600 Kg/cm2, limite atingido pelos concreto considerados normais pela sua composição e condições de colocação em obra.

Concreto (Betões) Densos

Um outro grupo é constituído pelos concreto de massa volúmica superior a 2800 Kg/m3, designados concreto densos, e cujas aplicações consistem em conferir adequada protecção contra as radiações dos raios X, raios Y ou neutrões.

Concreto (Betões) Leves

Um dos progressos mais espectaculares da tecnologia do concreto reside no fabrico de concreto de massa volúmica compreendida entre 1500 e 1800 Kg/m3 e que podem ser armados ou pré – esforçados, constituindo concreto estruturais.

Operações no estaleiro

O estudo das propriedades dos componentes do concreto, a sua escolha e a adopção de determinada composição, terá de ser complementada com a realização cuidadosa das operações de fabrico, transporte, colocação, compactação e cura de concreto; de facto, de nada servirá a atenção dedicada àquele estudo se nestas operações não forem adoptadas as medidas conducentes à obtenção de um produto final com as propriedades desejadas.

Armazenamento e Medição dos Componentes:

Armazenamento dos inertes:

O armazenamento dos inertes no estaleiro pode ser feito em silos construídos especialmente para o efeito, em baías ou em pilhas. Estes últimos são os mais vulgarmente utilizados.

Os cuidados a ter com o armazenamento para assegurar a homogeneidade, são:

a) evitar a segregação;

b) evitar a contaminação com substâncias estranhas ou a mistura dos inertes entre si;

c) evitar a rotura das partículas de modo a não alterar a granulometria;

d) uniformizar a humidade.

Se as granulometrias dos inertes, principalmente os grossos, são muito extensas, há o perigo da segregação em virtude dos inertes mais grossos se separarem dos mais finos nas cargas e descargas e também haver a tendência dos mais grossos rolarem para a base das pilhas. Assim não se devem armazenar inertes constituídos por uma pré – mistura de areia e grossos.

As pilhas de inertes devem ser suficientemente afastadas. Caso contrário será necessário executar baias de madeira, concreto ou metálicas para impedir que se misturem.

As alturas de queda dos inertes não deveram ser grandes para não haver alteração da granulometria nos mais friáveis e nem deve rolar equipamento ou cargas sobre eles para não partir.

No caso de o inerte ser lavado e lançado a seguir no depósito de armazenagem é de esperar que o teor de humidade atinja uma certa uniformidade ao fim de 14 a 18 horas, se a drenagem for suficiente.

Armazenamento do cimento

O cimento pode ser recebido no estaleiro a granel ou em sacos.

O cimento a granel é mais económico mas exige um silo apropriado. Estes devem ser estanques e construídos de modo a não reterem o cimento nos cantos. Devem tomar precauções para impedir a condensação da humidade dentro do silo. Se o cimento for conservado muito tempo no silo é conveniente recirculá-lo, descarregando-o por baixo e voltando a carregá-lo por cima.

O armazenamento do cimento em sacos deve ser feito por lotes de modo a permitir a sua utilização por ordem cronológica. Devem tomar-se cuidados especiais de modo a protegerem-se os sacos das intempéries e da humidade do solo. Os sacos devem ser empilhados sobre um estrado que evite o seu contacto com o solo.

Quando o cimento já contém grumos, a sua utilização só deve ser autorizada quando estes se desfazem com os dedos ou desde que os grumos mais duros se retirem por peneiração.

Medição dos componentes:

A medição dos inertes pode ser feita em peso ou volume.

Medição em volume

Para a medição dos inertes em volume é necessário utilizarem-se medidas de forma adequada. A forma que melhores resultados dá é aquela em que a área da parte superior da medida é reduzida.

Medição em peso

Este processo elimina os erros devidos à variação do teor de vazios contido num dado volume de inerte.

Os sistemas de pesagem podem ser:

a) independentes para cada classe de inertes;

b) cumulativos.

Em qualquer dos casos a medição do cimento e da água devem ser independentes.

As operações podem ser:

a) manuais

b) semi – automáticas

c) automáticas

Medição do cimento

A medição do cimento, nunca deverá ser feita em volume. Está sujeita a erros importantes visto a sua baridade poder oscilar entre 900 e 1500 Kg/m3 conforme o seu grau de compactação e finura.

O cimento é medido em peso ou em sacos. No primeiro caso o cimento é armazenado em silos circulares com capacidade de 10 a 30 toneladas e possuem o mecanismo destinado à pesagem do cimento lançado na betoneira.

Na medição em sacos considera-se o peso de 50 Kg para cada saco que é o seu valor nominal.

A medição de adjuvantes devem ser rigorosos, devido a que a alteração ligeira de dosagem provoca normalmente flutuação grande nas características do concreto.

Medição da água

É medida por meio de tanques ou contadores, sendo esta última mais rigorosa.

Amassadura

A amassadura tem por fim envolver todos os inertes, areias e britas, com pasta de cimento e formar um todo homogéneo. Esta operação pode ser realizada manualmente ou mecanicamente, sendo a primeira apenas empregue quando se fabricam pequenas quantidades. A homogeneidade tem de ser conservada mesmo depois da descarga do concreto do recipiente onde foi amassado. A falta de homogeneidade tem como consequência a diminuição da resistência do concreto.

Tipos de betoneira

As betoneiras podem ser de eixo vertical, de eixo horizontal ou de eixo de inclinação variável. As primeiras são chamadas betoneiras misturadoras e as últimas também se chamam basculantes.

Betoneiras Misturadoras de Concreto

Estas betoneiras, que também se podem designar de mistura forçada têm pás que promovem a amassadura. Estas pás rodam em torno de um eixo vertical que não coincide com o eixo de tambor. Este pode ser fixo ou ter movimento de rotação.

No primeiro caso o eixo das pás move-se em movimento circular de forma que o concreto é misturado em qualquer parte do tambor.

As betoneiras misturadoras são as mais eficazes e as que dão um concreto mais homogéneo. São contudo mais caras. Têm também menos molidade que as outras e são por isso usadas em centrais de betonagem ou grandes estaleiros.

São particularmente indicadas para amassar concreto secos.

Betoneiras de Eixo Horizontal e com Inclinação Variável

Possuem um tambor rotativo provido no interior de placas dispostas helicoidalmente que assegurem a mistura. Quando a betoneira tem eixo de inclinação variável a descarga faz-se por inclinação do tambor. Quando o eixo é horizontal a descarga faz-se por inversão do sentido de rotação. Nestas últimas o concreto tem mais tendência a segregar visto a descarga começar pela argamassa só vindo depois o inerte grosso revestido pelas partículas mais finas de argamassa.

Nestas betoneiras há que se proceder a cuidadora limpeza do tambor e placas no fim do dia de trabalho para evitar aderências de concreto, o qual, ganhando presa, vai formar uma camada que não só diminui a capacidade do tambor como esforça o motor e restante mecanismo da betoneira.

Ordem de introdução dos componentes na betoneira

Embora não haja uma regra definida para qualquer tipo de betoneira podemos contudo estabelecer a seguinte ordem de entrada, a qual deverá ser feita em um só período.

1. Introdução de parte de inerte grosso e parte da água.

2. O cimento o resto da água e a areia.

3. Os inertes grossos por ordem crescente de diâmetros.

Tempo de amassadura

Dentro de certos limites a tensão de rotura de um concreto aumenta com o tempo de amassadura.

Tal aumento é mais significativo entre os 30 segundos e 2 minutos. Contudo tal influência é dependente do tipo e capacidade da betoneira.

O mais importante para a homogeneidade do concreto é o numero de rotações do tambor e não o tempo. De um modo geral esse número será de 8 rotações nas betoneiras misturadoras, 30 nas betoneiras de eixo horizontal e 40 nas betoneiras de eixo inclinável.

Amassadura do concreto preparado em Central Distribuidora

O concreto distribuído por centrais pode ser amassado por qualquer dos três seguintes:

a) Completamente amassado na central, em geral por uma betoneira misturadora, donde passa para um camião transportador que o mantém em agitação mediante um tambor rotativo provido de pás, a fim de evitar segregação.

b) Completamente amassado no camião transportador; a amassadura é feita no caminho para o estaleiro, ou à chegada a este, mediante 70 a 100 rotações do tambor na velocidade de amassadura indicada pelo construtor.

c) Começo de amassadura na central, que termina no camião transportador munido de tambor rotativo; neste caso a amassadura deve ser completada por um número suficiente de rotações do tambor, girando com a velocidade que o construtor do camião indicar como velocidade de amassadura, e não na velocidade de agitação.

Transporte do Concreto

A condição fundamental a que o sistema de transporte deve obedecer é a de não provocar a segregação, não permitindo a perda de argamassa ou perda de cimento, nem promovendo a separação entre o inerte grosso e a argamassa.

Depois de feita a amassadura, na descarga do concreto os inertes grossos têm a tendência a rolar para baixo. Este inconveniente destrói a homogeneidade e é mais provável em concreto demasiados secos e granulometrias descontínuas. O mesmo se passa quando se faz a transferência de um meio de transporte para outro.

Os sistemas mais importantes de transporte são carros de mão, pequenos ou grandes carros basculantes, camiões com ou sem agitação, baldes transportados em veículos de carga, monorails, cabos aéreos, tubos de queda livre, planos inclinados, tapetes rolantes, bombas de funcionamento contínuo ou pneumático, etc.

O transporte deve ser suficientemente rápido para que o concreto não perca água por evaporação nem se inicie a presa do cimento perdendo trabalhabilidade e deverá ser organizado de forma às juntas de trabalho se localizares nos locais previamente estabelecidos.

Transporte Descontínuo

Este transporte pode ser feito em baldes, autobetoneiras, camiões.

Deve-se evitar que estes meios de transporte sofram vibrações que compactem o concreto.

Os baldes destinados a serem içados por graus podem ser de três tipos; descarga de fundo, descarga lateral ou basculantes.

Queda Livre e Plano Inclinado

Nestes casos é conveniente reamassar o concreto visto serem estes os meios que maior segregação produzem.

No transporte em plano inclinado o concreto tem que possuir a trabalhabilidade necessária.

Neste sistema facilita-se a secagem prematura do concreto o que pode ser inconveniente.

Tapetes Rolantes

Este sistema tem aplicação limitada devido ao seu preço e movimentação trabalhosa.

Bombagem

Neste sistema o concreto é impulsionado através de uma tubagem com diâmetro de cerca de 15 cm. A tubagem pode ser rígida ou flexível.

Factores que afectam o transporte por bombagem

Os factores são os seguintes:

1. Natureza dos inertes, quanto à sua forma, textura superficial e especialmente à absorção;

2. Granulometria;

3. Dosagem de cimento;

4. Dosagem de água;

5. Teor de ar;

6. Trabalhabilidade, incluindo a segregação e exsudação que têm como consequência a criação de atrito entre o concreto e as paredes da tubagem.

Colocação do Concreto (Betão)

A colocação do concreto inclui a preparação da superfície para o receber, o lançamento do meio de transporte para o local onde vai ser aplicado, e a maneira como deve ficar depositado de modo a receber eficazmente o meio de compactação.

Na colocação deve-se ter em conta o seguinte:

1. Evitar contaminação com substâncias estranhas;

2. A superfície de encontro à qual se vai betonar não deve absorver água do concreto e por isso convém estar saturado;

3. Não deve existir água livre na superfície pelo que é necessário limpá-la de modo a fazer desaparecer todas as poças e locais onde se acumula;

4. Se a superfície onde se deposite é rugosa e tendo em conta o efeito parede poderá ser necessário ou sobredosear o concreto em elementos finos ou regularizar previamente a superfície com uma argamassa de características semelhantes às do concreto.

O lançamento do concreto do sistema de transportes para o molde deve ser feito de forma a não haver segregação ou desagregação.

O lançamento do concreto não deve ser feito de alturas elevadas visto dar origem a segregação, provocar esforços elevados dos moldes e depositar argamassa à superfície das armaduras que pode endurecer antes que a betonagem atinja esse nível.

O espalhamento deve ser realizado com uma pá e nunca com o vibrador.

As camadas de concreto devem ser colocadas com um intervalo de tempo reduzido de forma a que cada camada seja colocada com a inferior ainda plástica de modo a se ter uma só peça sem juntas de betonagem.

O intervalo de tempo decorrido entre a amassadura e a colocação não deve, em geral, ser superior a hora e meia.

Compactação do Concreto (Betão)

A compactação deve ser feita de forma a que o concreto constitua uma massa homogénea dentro dos moldes e tanto quanto possível sem vazios.

Os processos de vibração são dois: apiloamento e vibração. O primeiro pode ser manual ou mecânico. O segundo é sempre mecânico.

Apiloamento

O concreto mole pode ser compactado por este processo. Este apiloamento pode ser realizado manualmente utilizando-se para isso os utensílios da figura, ou mecanicamente por meio de pilões pneumáticos que consistem num êmbolo accionado por ar comprimido.

Este processo pode ser utilizado na colocação de pequenos volumes de concreto em lajes, caso em que se usa o primeiro utensílio, em cortinas de concreto armado de pequena espessura, utilizando-se então o varão indicado ou em paredes ou colunas caso em que se poderá utilizar o terceiro utensílio.

O concreto deve ser espalhado em camadas de espessura não superior a 15 cm e cada camada ser apiloada até se obter uma superfície lisa, resultante de um ligeiro refluimento das partículas mais finas da argamassa.

Vibração do Concreto (Betão)

Este é o processo normalmente utilizado. A vibração comunica movimentos oscilatórios às partículas do concreto, desfazendo momentaneamente o contacto entre elas. Tal fenómeno provoca uma diminuição do atrito interno de massa de concreto fresco, permitindo um arranjo mais compacto dos constituintes do concreto e permitindo a saída do ar.

A vibração é produzida por meio de aparelhos denominados “vibradores” e é caracterizada pela sua frequência, amplitude e aceleração.

Tipos de vibradores para Concreto (Betão)

A vibração pode ser externa ou interna. No primeiro caso a vibração é comunicada a uma ou várias faces da superfícies do concreto e pode ser obtida quer por um vibrador ligado a uma das faces do molde, quer por meio de mesas vibratórias, ou por meio de uma régua vibrante aplicada à superfície do concreto. Na vibração interna o aparelho vibrante é introduzido dentro da massa do concreto. Os vibradores podem ser movidos por motores de explosão, motores eléctricos ou ar comprimido.

Vibradores aplicados aos moldes

As cofragens e moldes têm de ter a robustez necessária para suportarem as vibrações. Os vibradores são fixados nos moldes, a distância de 1 a 1,5 m, ficando 30 a 40 cm abaixo da superfície.

Vibração Superficial do Concreto (Betão)

Consiste em vibrar o concreto em camadas sucessivas por meio de uma placa de ferro ou de uma viga vibrante que se desliza na superfície do concreto.

Vibração Interna do Concreto

A vibração interna é leva a efeito por meio de aparelhos designados por pervibradores. São os mais eficazes pois toda a energia de vibração é transmitida ao concreto.

Cura do Concreto (Betão)

As condições ambientes após a colocação do concreto afectam as suas propriedades. Assim por “cura” entende-se os diferentes meios quais se protege o concreto da evaporação rápida da água de amassadura, motivada pela acção do sol, temperatura, vento e baixas humidades do ar.

Quanto maior for o período de cura tanto maior será a tensão de rotura, a impermeabilidade, a resistência ao desgaste e aos ataques químicos.

As medidas de protecção contra a perda de água por evaporação devem ser mantidas em geral durante 7 a 10 dias a partir da betonagem para os concreto de cimento portland. Quando a temperatura se aproxima de 0 ºC este período deve ser duplicado e os dias em que a temperatura descer abaixo de 0 ºC não se contam neste intervalo.

A cura pode ser levada a efeito por qualquer dos seguintes métodos:

1. Conservação dos moldes. Os moldes serão molhados com certa frequência não se podendo aplicar este método a betonagens com grandes superfícies expostas como é o caso das placas.

2. Cobrir as superfícies expostas com areia húmida, serradura, algodão, junta ou qualquer substância que retenham a água. Este método só deve ser empregado após a presa.

3. Aspersão com água em intervalos frequentes. É o método mais correntemente empregado, devendo contudo ser usado com precaução, evitando secagens demasiadamente profundas para não haver fadiga superficial devida a contracções e expansões frequentes e intensas, que aumentam a fissuração superficial.

4. Cobrir a superfície com papel ou substâncias impermeáveis, como folhas de plástico, oleados, etc.

5. Aplicar membranas de cura que evitam a rápida dissecação, usando-se especialmente em lajes.

Juntas de betonagem

As juntas de betonagem, criam-se quando há necessidade de interromper as betonagens por períodos mais ou menos longos. Essa interrupção é normalmente imposta pela sequência dos trabalhos a realizar ou por qualquer anomalia que se verifique.

O recomeço da betonagem obrigará ao aparecimento de uma superfície onde se liga o concreto fresco ao concreto já endurecido.

A ligação dos concreto deve ser eficaz e para isso pode-se recorrer aos seguintes processos:

a) A superfície da junta deve ser tornada rugosa de modo a que os inertes grossos do concreto fiquem a descoberto. Para o efeito, e conforme o estado de endurecimento do concreto podem usar-se jactos de água, de ar comprimido, ou de areia, escovas metálicas ou meios mecânicos mais poderosos como martelos pneumáticos.

A superfície da junta deve ser limpa e molhando-se abundantemente de forma a que quando da aplicação do concreto novo apresente um aspecto mate.

b) No recomeço da betonagem a aderência entre o concreto fresco e o concreto já endurecido pode ser assegurada pela interposição de uma camada de concreto ou argamassa do modo seguinte:

- Sobredoseando o concreto em areia, em ligante e em água ; a espessura da camada não deve exceder cerca de 10 cm.

- Utilizando o concreto depois de excluído o inerte de dimensões superiores a 20 mm; a espessura da camada não deve exceder 10 cm.

- Utilizando uma argamassa, cuja dosagem em ligante não exceda 800 Kg/cm3; a espessura desta camada não deve exceder cerca de 2 cm.

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9
Apr
Propriedades do Concreto (Betão)

Resistência à compressão do Concreto (Betão)

A determinação da resistência à compressão do concreto é feita, levando à rotura provetes cúbicos de 20 cm de aresta, feitos com uma amostra colhida no decurso da betonagem, compactados de modo análogo ao empregado na obra e conservados, a seguir à desmoldagem, em água à temperatura de 20º. Se como às vezes acontece, se empregarem provetes com outra forma e outras dimensões, é necessário converter a resistência obtida naquela que se obteria se se utilizassem os cubos de 20 cm de aresta, pois são diferentes.

Com efeito, em consequência do atrito entre os pratos da prensa de ensaio e as bases do provete, a expansão transversal deste, quando comprimido verticalmente, está parcialmente impedida, desenvolvendo-se forças laterais de compressão que, conjuntamente com as directamente aplicadas fazem com que a rotura apareça mais tarde do que se verificaria se apenas actuassem as últimas. As regiões sujeitas a este efeito de cintagem constituem duas pirâmides, de base igual à do provete e de altura igual a metade da largura da base. A figura de rotura é constituída por estas duas pirâmides interligadas pelos vértices, havendo destruição de todo o concreto envolvente.

Se o provete, em vez de cúbico é prismático, com altura superior à largura da secção transversal, as duas pirâmides ficam separadas por uma região central onde já não se verifica o efeito de cintagem e onde se produz a rotura. Os provetes prismáticos têm o inconveniente de serem mais sensíveis ao efeito de parede nas regiões vizinhas das arestas, sendo preferíveis, por isso, os provetes cilíndricos, que têm, em geral, 15 cm de diâmetro e 30 cm de altura.

A resistência dos cilindros é de cerca de 85% da dos cubos.

A resistência à compressão do concreto cresce com a idade, segundo uma lei logarítmica, podendo considerar-se as seguintes relações médias entre as resistências a diversas idades e aos 28 dias:

s3 = 0,40 s28

s7 = 0,65 s28

s90 = 1,20 s28

s360 = 1,35 s28

Em rigor, estas relações dependem do valor da resistência, da razão água / cimento e, como é evidente, do tipo de cimento.

Ao aumentar a temperatura ambiente verifica-se uma aceleração da presa e do endurecimento, mas as resistências finais vêm diminuídas, dando-se o contrário com o frio; mas é preciso que a temperatura não seja tão baixa que possa dar lugar à formação de gelo, que pode comprometer irremediavelmente as resistências.

Com vista a obter-se uma maior uniformidade nos resultados, os provetes são mantidos e ensaiados húmidos, embora as resistências obtidas sejam inferiores às que se encontrariam se fossem ensaiados secos.

Resistência à tracção do Concreto (Betão)

Em certas aplicações do concreto, como por exemplo em pavimentos de estrada ou em pistas de aeródromos, importa sobretudo conhecer a resistência do concreto à tracção.

Procurou-se, inicialmente, efectuar o ensaio sobre um provete com forma semelhante à utilizada para os metais, tendo sido abandonado o processo em virtude da elevada dispersão dos resultados. Hoje, a determinação da resistência à tracção é feita principalmente por via indirecta, levando à rotura por flexão provetes prismáticos, submetidos à acção de cargas concentradas aplicadas a meio do vão ou, numa variante, nos terços do vão, utilizando a fórmula:

st = Mv/I

Uma outra maneira de proceder à determinação da resistência à tracção consiste em comprimir diametralmente um cilindro, método conhecido pela designação ensaio brasileiro. Verifica-se que, excluindo as regiões vizinhas das geratrizes onde se aplicam as forças, se produzem tracções no plano diametral por elas definido, de valor constante igual a

s = 2 P/ p d l

Nos valores da resistência à tracção assume particular relevo a forma do inerte e a natureza das suas superfícies, tendo papel altamente desfavorável a presença de partículas de argila ou outras muito finas que impeçam uma aderência perfeita entre o inerte e a parte de cimento.

Retracção do Concreto (Betão)

A variação das dimensões das peças de concreto (betão) após a sua colocação em obra, em condições termo-higrométricas constantes e na ausência de qualquer tensão aplicada, chama-se retracção. Este fenómeno é uma consequência, sobretudo, da evaporação da água não fixada pelo ligante, da diminuição da temperatura das peças em consequência da dissipação do calor devido à presa e da circunstância de o volume dos constituintes hidratados do cimento ser inferior à soma dos volumes de água e dos constituintes anidros.

A retracção é tanto maior quanto maiores forem a quantidade e a finura do cimento e, principalmente, o volume de água de amassadura.

Esta é função das dimensões das peças, diminuindo quando aumenta a sua espessura fictícia, definida como o cociente entre a área da secção transversal e o semi – perímetro; nas peças delgadas a retracção é maior.

A retracção é tanto maior quanto menor for a humidade relativa do ar, isto é, quanto mais seco for o ambiente; a conservação do concreto dentro de água é extremamente favorável, podendo verificar-se aumento das dimensões neste caso.

A existência de armaduras contribui para a diminuição dos valores da retracção.

Para diminuir a retracção, deve-se preparar concreto compactos, com o mínimo de cimento, de areia e de água; vibrar fortemente; manter o concreto húmido durante os primeiros dias; impermeabilizar as superfícies em contacto com o ar, por pinturas adequadas; armar o concreto, o que impede ainda a fissuração.

Fluência do Concreto (Betão)

Por fluência designa-se o aumento progressivo das deformações das peças de concreto armado, em condições termo-higrométricas constantes, submetidas a tensão constante.

A fluência é função da composição do concreto, das dimensões das peças e da humidade ambiente, nos termos já referidos relativamente à retracção. Mas depende também do valor das tensões aplicadas, da idade do concreto quando é posto em carga, variando igualmente ao longo do tempo.

Capilaridade e Permeabilidade do Concreto (Betão)

O concreto é um material poroso, contendo disseminados na sua massa, por evaporação da água empregada na amassadura a mais do que a necessária para a hidratação do cimento pelas exigências da trabalhabilidade, pela existência de ar emulsionado com os componentes do concreto durante a amassadura, por porosidade dos inertes e pela contracção de volume da pasta consequentes à hidratação, inúmeros vazios ligados entre si por canalículos capilares.

A estrutura porosa do concreto manifesta-se na capilaridade e na permeabilidade, reflectindo-se na sua durabilidade, que pode ser mais ou menos comprometida com a repetição de ciclos de congelação e descongelação, a dissolução dos constituintes e reacções com a água, podendo dar-se a corrosão das armaduras.

Se os diâmetros dos vazios são pequenos, o concreto manifesta forte capilaridade e baixa permeabilidade; se os vazios são de grandes dimensões é elevada a permeabilidade e pequena a capilaridade.

A capilaridade aumenta quando diminui a finura do cimento, aumenta a razão água: cimento e quando existem partículas finas inertes em elevada percentagem.

Durabilidade do Concreto (Betão)

A durabilidade do concreto é diminuída por acções provenientes das variações de temperatura e humidade, de gases e vapores corrosivos da atmosfera, de águas corrosivas de contacto e de agentes biológicos.

Quando o concreto tiver que suportar com frequência temperaturas inferiores a –5º, pode dar-se a congelação da água existente nos poros do concreto; e a fadiga resultante de sucessivos ciclos de congelação e descongelação pode provocar a progressiva desagregação do material.

As temperaturas elevadas provocam também a destruição do concreto, em virtude da desidratação das constituintes do cimento, de expansões dos inertes ou de diferenças acentuadas entre os coeficientes de dilatação destes componentes.

Do mesmo modo, as variações higrotérmicas podem produzir expansões e contracções diferentes dos inertes e da pasta, conduzindo à deterioração do concreto.

Mas a corrosão mais importante do concreto é de natureza química, por reacção de variados agentes, entre os quais os próprios inertes na presença de outros elementos, com o cimento, que é o elemento mais vulnerável. As causas fundamentais são as reacções com a cal do cimento, incluindo a sua dissolução, e, no caso dos sulfatos, com o aluminato tetracálcico do cimento ou com a alumina do inerte, provocando expansões.

Nas situações de elevada agressividade pode ser necessário tratar as superfícies de concreto, aplicando pinturas plásticas ou de sais minerais, revestimentos betuminosos, folhas de material plástico ou resinas sintéticas.

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9
Apr
Concreto ou Betão

O concreto ou betão é um material constituído pela mistura, devidamente proporcionada, de inertes com um ligante hidráulico, água e adjuvantes.

A coesão e resistência do produto final é-lhe conferida essencialmente pela propriedade do ligante que, misturado com a água, endurece, permitindo a aglomeração de materiais inertes, tais como areias, godos, pedra britada, etc.

Conceitos prévios sobre Concreto ou Betão

Raio médio dum molde e raio médio duma armadura:

A existência duma superfície limite em contacto com o concreto ou betão – armadura ou face do molde – provoca uma chamada das partículas finas para junto da mesma, verificando-se em consequência um empobrecimento da massa do interior do concreto ou betão em tais partículas. Este fenómeno, designado por efeito de parede, põe em evidência a necessidade de prever excesso da argamassa no concreto ou betão de modo a que o referido empobrecimento não provoque uma diminuição de compacidade da massa do concreto por insuficiência de material fino; este efeito é tanto mais significativo quanto maior for a relação entre a superfície da peça e o seu volume.

Trabalhabilidade do Concreto ou Betão

Designa-se por Trabalhabilidade a maior ou menor facilidade com que um concreto ou betão é transportado, colocado, adensado e acabado e a maior ou menor facilidade com que se desagrega durante estas operações.

Esta propriedade depende dos meios de que se dispõe para realizar aquelas operações, pelo que um concreto ou betão pode ser mais ou menos trabalhável conforme o equipamento utilizado.

A trabalhabilidade depende de várias propriedades físicas, nomeadamente do ângulo de atrito interno entre as partículas constituintes, da coesão, da viscosidade, da massa volúmica, da segregação e da exsudação.

Existem vários métodos de medição desta propriedade, tendo-se no entanto vulgarizado dois, pela sua simplicidade:

O método Vêbê, para concreto que deve ser vibrado;
O método de Abrams, de abaixamento do cone, para concreto de consistência mais mole.

Ensaio de abaixamento do cone de Abrams:

O cone consiste num molde metálico tronco-cónico em que o concreto (betão) é colocado em três porções com alturas sensivelmente iguais. Cada camada é apiloada com 25 pancadas de um varão normalizado, rasando-se, findo o apiloamento, a superfície superior com um movimento adequado do varão.

Retira-se o molde de seguida medindo-se o abaixamento do cone pela diferença entre a altura do molde e a altura do centro do topo superior do cone, eventualmente deformado.

Este ensaio, cuja simplicidade de aplicação o torna o mais corrente em estaleiro, permite ainda detectar variações acidentais da composição do concreto (betão). Assim, um brusco aumento no abaixamento pode significar, por exemplo, que o teor de humidade do inerte aumentou inesperadamente; a diminuição no inerte, por exemplo, uma diminuição da percentagem de areia ou um aumento do seu módulo de finura.

Ensaio de vibração e compactação Vêbê:

Neste ensaio molda-se um cone de Abrams – adoptando a técnica atrás referida – dentro de um molde cilíndrico colocado sobre uma mesa vibratória, provida dum vibrador com frequência, amplitude e aceleração determinadas.

Depois de moldado o cone e retirado o molde, coloca-se um disco transparente, solidário com uma haste que lhe permite movimento vertical, sobre o topo do cone e põe-se a mesa a trabalhar.

O resultado do ensaio é expresso pelo tempo, em segundos, que decorre entre o início da vibração – momento em que se acciona um cronómetro – e aquele em que se observa a saída do ar existente entre o disco transparente e o concreto (betão) – momento em que se trava o cronómetro.

Trabalhabilidade	Meios de compactação a empregar	Graus Vêbê	Abaixamento do cone de Abrams, cm
Terra húmida	Vibração potente e compressão (préfabricação)	>30	-
Seca	Vibração potente (préfabricação)	30 a 10	-
Plástica	Vibração normal	10 a 2	0 a 4
Mole	Apiloamento	-	4 a 15
Fluída	Espalhamento pelo próprio peso	-	> 15

A finalizar refere-se alguns aspectos condicionantes da trabalhabilidade dum concreto (betão), a saber:

ü O aumento do volume de água, proveniente por exemplo do aumento do teor de humidade do inerte, provoca um aumento do abaixamento;

ü As misturas ricas em areia apresentam uma boa trabalhabilidade, ao contrário das misturas com abundância de grossos;

ü O aumento do módulo de finura da areia origina uma diminuição do abaixamento;

ü Os inertes rolados originam concreto com melhor trabalhabilidade do que os inertes britados;

ü O aumento da quantidade de cimento e da sua finura, aumenta a trabalhabilidade.

Água de amassadura no Concreto (Betão)

O volume de água necessário para a amassadura do concreto (betão) depende essencialmente da quantidade e natureza dos inertes e da consistência pretendida para o concreto.

Quanto ao primeiro aspecto – quantidade de ligante – verifica-se que o cimento portland necessita para se hidratar, dum volume de água correspondente a cerca de 25% do seu peso.

Quanto aos materiais inertes o volume de água necessário para os molhar, permitindo a sua ligação com a pasta do cimento, depende da forma, da natureza das superfícies, da granulometria e da absorção dos inertes.

Dosagem de cimento

O componente que mais influi nas propriedade do concreto (betão) é o cimento, tanto em quantidade como em qualidade. A quantidade de cimento constitui, dum modo geral, um dado no estudo da composição do concreto (betão), fixado, quer por disposições regulamentares, quer por condições incluídas nos cadernos de encargos.

A fixação destes valores pode ter por objectivo a obtenção de resistências mecânicas pré-estabelecidas, a obtenção de concreto (betões) duráveis perante a agressividade do meio atmosférico corrente ou de ambientes atmosféricos mais agressivos ou, ainda, proporcionar conveniente protecção às armaduras.

Métodos para o estudo da composição granulométrica do inerte

A mistura dos inertes em proporções que conduzam ao máximo da compacidade do concreto, é um objectivo fundamental nos estudos da composição; dever-se-à no entanto ter em atenção que o concreto a obter terá de apresentar uma trabalhabilidade adequada.

Existe um grande número de métodos destinados a estudar a composição granulométrica dos inertes que, no entanto, se podem agrupar em três fundamentais:

Misturas realizadas experimentalmente com o cimento, a areia e os outros inertes para se obter a composição mais económica possível, com a trabalhabilidade adequada e as propriedades exigidas para o concreto endurecido.

Utilização de curvas de referência, baseadas no princípio de que a composição granulométrica óptima é dada por uma certa curva estabelecida experimentalmente por investigadores, limitando-se o estudo ao ajustamento, por cálculo ou por meio duma construção gráfica, da granulometria da mistura dos inertes àquela curva.

Emprego de traços fixos ou composições pré-estabelecidas, solução apenas possível em países que têm os inertes normalizados podendo arranjar-se composições – tipos que se ajustem a tais inertes; não é o caso do nosso país em que se tem de calcular a composição granulométrica sempre que se nos depara um novo grupo de inertes.

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Projetos e Engenharia

Obras Subterrâneas e Tuneis na Construção Civil

Obras Subterrâneas e Tuneis na Construção Civil

Classificação geomecânica de maciços rochosos

O dimensionamento / Métodos:

Métodos empiricos:

Métodos teóricos ou analíticos:

Objectivo das Classificações geomecânicas:

Classificação de Terpaghi:

Métodos empíricos:

Classificação de Laupper:

Classificação Deere:

Classificação de Barton:

Classificação de Bieniawski

Suportes em obras subterrâneas:

Escoramento

DefinitivosÞ Revestimento

História dos Suportes:

Tipos de suporte:

Betão projectado :

Aplicação:

Como Fazer um Tunel de Metro ?

INDÍCE

1. MEMÓRIA DESCRITIVA E JUSTIFICATIVA

1.1. Objectivos

1.2. Dados do trabalho

1.3. Método de Execução dos Trabalhos

2. CLASSIFICAÇÃO DO MACIÇO ROCHOSO

3. PLANO DE TIRO

3.1. Caldeira

3.1.1. Diâmetro do furo grande vazio

3.1.2. Geometria e número de furos

3.1.3. Cargas de explosivos

3.1.3.1. Furo tipo da caldeira

3.1.3.2. Comprimentos teóricos

3.1.3.3. Concentrações de cargas teóricas

3.1.3.4. Cargas e comprimentos reais

¨ 1º Quadrado

Fundo

Coluna:

Atacamento

Fundo

Coluna

Atacamento

¨ 3º Quadrado

Fundo

Coluna

Atacamento

Fundo

Coluna

Atacamento:

3.1.4. Cálculo do look-out

3.2. Soleira

3.2.1. Furos da soleira

3.2.2. Cargas de explosivos

3.2.2.1. Concentração de carga

3.2.2.2. Comprimentos teóricos

3.2.2.3. Cargas teóricas

3.2.2.4. Cargas e comprimentos reais

Fundo

Coluna

Atacamento

3.3. Hasteais

3.3.1. Furos dos hasteais

Fundo

Coluna

Atacamento

3.4. Tecto

3.5. Furos auxiliares de desmonte

3.5.1. Furos auxiliares de desmonte com fractura horizontal de baixo para cima

3.5.1.1. Concentrações de cargas

3.5.1.4. Cargas e comprimentos reais

Fundo

Coluna

Atacamento

Fundo

Coluna

Atacamento

Fundo

Coluna