Concrete Mix Design C++ — Dosagem Experimental de Concreto (Método IPT/EPUSP)

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Visão Geral do Projeto

O Concrete Mix Design C++ (v2026.11.6.0) é uma plataforma desktop nativa de Engenharia Civil e Tecnologia do Concreto desenvolvida em C++20 moderno e Qt 6.11.1 (Widgets, Charts, Sql) para Microsoft Windows 10 e Windows 11 (x64). O software automatiza com precisão analítica em ponto flutuante de 64 bits (double IEEE 754) o estudo completo de dosagem experimental de concreto de cimento Portland pelo consagrado Método IPT/EPUSP (Helene & Terzian, 1992), integrando um banco de dados relacional SQLite 3 embarcado em memória (:memory:) com todas as verificações obrigatórias das normas técnicas brasileiras vigentes da ABNT:

• ABNT NBR 12655:2022 — Concreto de cimento Portland — Preparo, controle, recebimento e aceitação (Classes de Agressividade Ambiental CAA I a IV, desvios-padrão $S_d$ para Condições A, B e C, relação $a/c$ máxima, $f_{ck}$ mínimo e consumo mínimo de cimento $C_{\min}$);
• ABNT NBR 6118:2023 — Projeto de estruturas de concreto — Procedimento (Cobrimentos nominais de armadura $c_{\text{nom}}$ para Concreto Armado CA e Protendido CP, e verificação geométrica $D_{\max} \le 1,2 \cdot c_{\text{nom}}$);
• ABNT NBR 7211:2022 — Agregados para concreto — Requisitos (Caracterização física de agregados miúdos e graúdos e empacotamento granular de misturas binárias de britas — NBR NM 45);
• ABNT NBR 7212:2025 — Concreto dosado em central — Preparo, fornecimento e controle (Tolerâncias operacionais de pesagem em central dosadora conforme item 5.5: Cimento e Adições $\pm 1%$, Agregados $\pm 3%$, Água $\pm 3%$ e Aditivos $\pm 5%$);
• ABNT NBR 8953:2015 — Concreto para fins estruturais — Classificação pela massa específica, por grupos de resistência e consistência (Grupos I e II de resistência e classes de abatimento Slump S10 a S220);
• Fundamentos Científicos: Helene & Terzian (1992) e Mehta & Monteiro (2014).

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Principais Funcionalidades e Arquitetura de 7 Abas + Menu "Configurações"

1. Menu Configurações (Ctrl+I):
   • Permite configurar e persistir localmente os metadados de identificação do estudo (Projeto:, Responsável:, Instituição: e Matrícula / ID:).
   • Para o campo Projeto:, oferece a escolha entre reportar automaticamente as informações selecionadas em "Cenário da Planilha" (com tradução dinâmica instantânea PT-BR / EN-US) ou editar as informações manualmente.
2. 6 Cenários de Engenharia Pré-Configurados (Cenário 0 a Cenário 5):
   • Inclui cenários urbanos, marinhos, industriais, fundações e o Cenário 5: Planilha UFPR Original Corrigida (TC031 - C30, Sd 3,5 MPa, α 52%, Obra 30 m³), todos com tradução dinâmica em tempo de execução.
3. As 7 Abas de Trabalho Especializadas:
   • Aba 1 (1. Parâmetros de Projeto): Cálculo de $f_{cj} = f_{ck} + 1,65 \cdot S_d$, seleção de CAA I a IV, tipo estrutural (CA / CP), Slump (S10 a S220) e validação normativa imediata.
   • Aba 2 (2. Materiais & Britas): Caracterização de Cimento, Areia, Brita 1 e Brita 2 e ensaio experimental de empacotamento granular de misturas binárias (0% a 100% de Brita 2).
   • Aba 3 (3. Teor de Argamassa (α)): Sequência laboratorial completa de adições na betoneira para teores de argamassa de 40% a 68% (passo de 2%).
   • Aba 4 (4. Traços & Diagrama IPT): Ajuste numérico por mínimos quadrados ordinários (OLS) das Leis de Abrams, Lyse e Molinari ($R^2$) e renderização vetorial interativa do Diagrama de Dosagem de 4 Quadrantes do IPT e do novo gráfico unificado 5° Abrams/Lyse/Molinari (IPT) com linhas de grade de precisão e exportação de imagem em alta definição (PNG e PDF).
   • Aba 5 (5. Traço Final & Amassadas): Traço unitário seco e corrigido pela umidade superficial, consumo para $1\text{ m}^3$, amassada exata para a betoneira de laboratório e conversão para canteiro de obra por saco de $50\text{ kg}$ de cimento com dimensionamento de padiolas ($35 \times 45\text{ cm}$).
   • Aba 6 (6. Análise de Custos): Comparativo econômico detalhado entre a solução analítica exata das equações e a leitura gráfica manual em ábacos.
   • Aba 7 (7. Relatório Técnico): Geração dinâmica bilíngue em tempo de execução (pt_BR / en_US) do Memorial de Cálculo Técnico com símbolo monetário adaptativo (R$ em Português e $ em Inglês), e exportação nativa para Área de Transferência, Markdown (.md), HTML5 (.html) e PDF oficial A4 (.pdf).
4. Interface de Linha de Comando (CLI - concrete-mix-designer-cli.exe):
   • Ferramenta de terminal para automação completa de dosagens (design), fechamento volumétrico (calc), auditoria normativa (verify), geração de relatórios (report), consulta de tabelas normativas (standards), execução de traços padronizados (presets) e bateria de testes analíticos (test).

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Compilação e Execução (Windows x64 — MinGW-w64 / MSVC 2022)

Pré-requisitos

• Sistema Operacional: Microsoft Windows 10 (1809+) ou Windows 11 (x64)
• Compilador C++20: MinGW-w64 GCC 13+ (recomendado via Qt Maintenance Tool) ou MSVC 2022
• CMake: 3.20 ou superior e Ninja
• Qt Framework: Qt 6.11.1 (Core, Gui, Widgets, Charts, Sql)

Comandos de Build, CLI e Verificação Analítica

# 1. Compilação rápida automatizada (MinGW ou MSVC)
cmd.exe /c "cmake\build_mingw.bat"
# ou: cmd.exe /c "cmake\build_msvc.bat"

# 2. Executar a suíte de verificação analítica
.\build\build_concrete_mix_design_mingw\verify_calculations.exe

# 3. Executar a ferramenta de linha de comando (CLI)
.\build\build_concrete_mix_design_mingw\concrete-mix-designer-cli.exe --help
.\build\build_concrete_mix_design_mingw\concrete-mix-designer-cli.exe test

# 4. Executar o aplicativo gráfico principal
.\build\build_concrete_mix_design_mingw\ConcreteMixDesign.exe

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Licenciamento, Microsoft Store e Conformidade Legal

• Autor e Publicador: Fernando Nillsson Cidade (@fernandoncidade).
• Modelo de Duplo Licenciamento (GitHub & Microsoft Store):
  • O código-fonte neste repositório do GitHub é licenciado sob a GNU Affero General Public License v3 (AGPLv3), assegurando a liberdade de estudo, modificação, auditoria científica e reciprocidade de código aberto (copyleft), reservando-se os direitos de marca e identidade visual (veja detalhes em docs/licensing.md).
  • Os pacotes binários oficiais pré-compilados e distribuídos comercialmente na Microsoft Store (Microsoft Partner Center) são regidos pelo Contrato de Licenciamento Comercial (source/assets/CLC) e pelo Contrato de Licença de Usuário Final — EULA (source/assets/EULA), contando com certificação de segurança da Microsoft e atualizações automáticas via Windows Update.
• Matriz de Rastreabilidade Normativa:
  • O mapeamento item a item das normas ABNT NBR 12655:2022, NBR 6118:2023, NBR 7211:2022, NBR 7212:2025 e NBR 8953:2015 encontra-se documentado em docs/matriz_rastreabilidade_normativa.md.
• Conformidade com Software Livre (Qt 6.11.1 LGPLv3 & SQLite): Vinculação 100% dinâmica das bibliotecas Qt6 sob a licença GNU LGPL v3.0 e SQLite em domínio público (textos integrais em source/assets/LICENSES/).
• Privacidade Local-First (LGPD / GDPR / Política 10.5 da Microsoft Store): Operação 100% local e offline, sem coleta de dados pessoais e sem telemetria (source/assets/PRIVACY_POLICY).
• Responsabilidade Profissional (CONFEA/CREA): Em cumprimento à Lei Federal nº 5.194/1966 e à Lei nº 6.496/1977, o software atua como ferramenta de apoio computacional, cabendo exclusivamente ao Engenheiro Civil habilitado a realização dos ensaios laboratoriais e a emissão da respectiva ART.

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English (United States)

Project Overview

Concrete Mix Design C++ (v2026.11.6.0) is a native desktop Civil Engineering and Concrete Technology platform built with modern C++20 and Qt 6.11.1 (Widgets, Charts, Sql) for Microsoft Windows 10 and Windows 11 (x64). The software automates with 64-bit floating-point (double IEEE 754) analytical precision the complete experimental mix design study of Portland cement concrete via the renowned IPT/EPUSP Method (Helene & Terzian, 1992), integrating an embedded in-memory SQLite 3 relational database (:memory:) with all mandatory checks from current Brazilian ABNT technical standards:

• ABNT NBR 12655:2022 — Portland cement concrete — Preparation, control, receipt, and acceptance (Environmental Aggressiveness Classes CAA I to IV, standard deviations $S_d$ for Conditions A, B, and C, maximum $w/c$ ratio, minimum $f_{ck}$, and minimum cement content $C_{\min}$);
• ABNT NBR 6118:2023 — Design of concrete structures — Procedure (Nominal reinforcement cover $c_{\text{nom}}$ for Reinforced Concrete RC and Prestressed Concrete PC, and geometric check $D_{\max} \le 1.2 \cdot c_{\text{nom}}$);
• ABNT NBR 7211:2022 — Aggregates for concrete — Requirements (Physical characterization of fine and coarse aggregates and granular packing optimization of binary coarse aggregate blends — NBR NM 45);
• ABNT NBR 7212:2025 — Ready-mixed concrete — Preparation, delivery, and control (Central batching plant weighing tolerances under Section 5.5: Cement and Additions $\pm 1%$, Aggregates $\pm 3%$, Water $\pm 3%$, and Admixtures $\pm 5%$);
• ABNT NBR 8953:2015 — Concrete for structural purposes — Classification by density, strength groups, and consistency (Strength Groups I and II and Slump consistency classes S10 to S220);
• Scientific Foundations: Helene & Terzian (1992) and Mehta & Monteiro (2014).

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Key Features and 7-Tab Architecture + "Settings" Menu

1. Settings Menu (Ctrl+I):
   • Allows configuring and locally persisting study identification metadata (Project:, Engineer:, Institution:, and Registration / ID:).
   • For the Project: field, offers the choice between automatically reporting the information selected in "Spreadsheet Scenario" (with instant dynamic runtime translation between PT-BR and EN-US) or editing the information manually.
2. 6 Pre-Configured Engineering Scenarios (Scenario 0 to Scenario 5):
   • Includes urban, marine, industrial, foundation scenarios, and Scenario 5: Corrected Original UFPR Spreadsheet (TC031 - C30, Sd 3.5 MPa, α 52%, Project 30 m³), all featuring dynamic runtime translation.
3. The 7 Specialized Workspace Tabs:
   • Tab 1 (1. Project Parameters): Calculation of $f_{cj} = f_{ck} + 1.65 \cdot S_d$, selection of CAA I to IV, structural type (RC / PC), Slump (S10 to S220), and immediate normative validation.
   • Tab 2 (2. Materials & Coarse Aggregates): Characterization of Cement, Sand, Coarse Aggregate 1, and Coarse Aggregate 2, plus experimental granular packing optimization for binary blends (0% to 100% Coarse Aggregate 2).
   • Tab 3 (3. Mortar Content (α)): Full laboratory mixer addition sequence for dry mortar contents from 40% to 68% (2% step).
   • Tab 4 (4. Mixes & IPT Diagram): Ordinary least squares (OLS) curve fitting of Abrams', Lyse's, and Molinari's Laws ($R^2$), interactive vector rendering of the IPT 4-Quadrant Mix Design Diagram, and the new 5° Abrams/Lyse/Molinari (IPT) unified chart with high-precision grid lines and high-DPI image export (PNG and PDF).
   • Tab 5 (5. Final Mix & Batches): Dry and surface-moisture-corrected unit mixes, material consumption per $1\text{ m}^3$, exact batch masses for the laboratory mixer, and jobsite conversion per $50\text{ kg}$ cement bag with volume-box (padiola) sizing ($35 \times 45\text{ cm}$).
   • Tab 6 (6. Cost Analysis): Detailed economic comparison between the exact analytical equation solution and manual graphical reading on nomograms.
   • Tab 7 (7. Technical Report): Dynamic runtime bilingual generation (pt_BR / en_US) of the Technical Calculation Report with adaptive currency symbols ($ in English and R$ in Portuguese), and native export to Clipboard, Markdown (.md), HTML5 (.html), and official A4 PDF (.pdf).
4. Command Line Interface (CLI - concrete-mix-designer-cli.exe):
   • Native console tool for automated mix design (design), volumetric closure (calc), normative compliance auditing (verify), report generation (report), standards database queries (standards), standardized industrial presets (presets), and automated analytical regression tests (test).

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Building and Running (Windows x64 — MinGW-w64 / MSVC 2022)

Prerequisites

• Operating System: Microsoft Windows 10 (1809+) or Windows 11 (x64)
• C++20 Compiler: MinGW-w64 GCC 13+ (recommended via Qt Maintenance Tool) or MSVC 2022
• CMake: 3.20 or higher and Ninja
• Qt Framework: Qt 6.11.1 (Core, Gui, Widgets, Charts, Sql)

Build, CLI, and Analytical Verification Commands

# 1. Fast automated build (MinGW or MSVC)
cmd.exe /c "cmake\build_mingw.bat"
# or: cmd.exe /c "cmake\build_msvc.bat"

# 2. Run the analytical verification suite
.\build\build_concrete_mix_design_mingw\verify_calculations.exe

# 3. Run the Command Line Interface (CLI)
.\build\build_concrete_mix_design_mingw\concrete-mix-designer-cli.exe --help
.\build\build_concrete_mix_design_mingw\concrete-mix-designer-cli.exe test

# 4. Launch the primary graphical application
.\build\build_concrete_mix_design_mingw\ConcreteMixDesign.exe

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Licensing, Normative Traceability, and Legal Compliance

• Author and Publisher: Fernando Nillsson Cidade (@fernandoncidade).
• Open-Source & Store Distribution Model:
  • The source code in this repository is licensed under the GNU Affero General Public License v3 (AGPLv3), guaranteeing freedoms to study, modify, verify scientific accuracy, and share improvements under copyleft reciprocity, while trademark and visual identity rights remain reserved (see docs/licensing.md).
  • The official trademark, trade name, and visual identity ("Concrete Mix Designer C++" / "Concrete Mix Design C++") remain reserved; unauthorized commercial redistribution under the official brand on app stores is prohibited.
  • Official precompiled binaries on the Microsoft Store (Microsoft Partner Center) are distributed under the Commercial Licensing Agreement (source/assets/CLC) and EULA (source/assets/EULA) with automated store updates and Microsoft security certification.
• Normative Traceability Matrix:
  • Comprehensive clause-by-clause mapping of ABNT NBR 12655:2022, NBR 6118:2023, NBR 7211:2022, NBR 7212:2025, NBR 8953:2015, and IPT/EPUSP references is published in docs/matriz_rastreabilidade_normativa.md.
• Open-Source Compliance (Qt 6.11.1 LGPLv3 & SQLite): 100% dynamic linking of Qt6 libraries under the GNU LGPL v3.0 license (with end-user right to replace DLLs per Section 4) and public-domain SQLite (full license texts in source/assets/LICENSES/).
• Unprivileged Execution & Local-First Privacy (LGPD / GDPR / Microsoft Store Policy 10.5): 100% local and offline operation, zero personal data collection, and database persistence in %LOCALAPPDATA%/ConcreteMixDesigner without requiring administrative privileges (source/assets/PRIVACY_POLICY).
• Professional Engineering Liability (CONFEA/CREA): Pursuant to Brazilian Federal Law No. 5,194/1966 and Law No. 6,496/1977 (and international equivalents), the software serves as a computational support tool, while physical laboratory testing and issuance of a Technical Responsibility Record (ART / PE Seal) remain the sole responsibility of the licensed Civil Engineer.