4 - notas de aula - parte ii - concreto armado

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CURSO TÉCNICO DE EDIFICAÇÕES PROJETOS ESTRUTURAIS

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5 ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

5.1 TIPOS DE CONCRETOS

Concreto é um material de construção proveniente da mistura, em proporção adequada, de: aglomerantes, agregados e água.

5.1.1 AGLOMERANTES

Aglomerante é o material ativo, ligante, em geral pulverulento, com a principal finalidade é formar uma pasta que promove a união entre os grãos dos agregados, obtendo-se as argamassas e concretos.

5.1.2 CIMENTO PORTLAND

O Cimento Portland é um aglomerante hidráulico obtido pela moagem do clinquer, ao qual são adicionados durante a moagem, quantidades de sulfato de cálcio - gesso. As matérias-primas empregadas na fabricação são o calcário, a argila, minério de ferro e o gesso.

Fonte: ABCP (2006)

Os sacos de cimento vendidos no comercio, além da sigla de letras e algarismos romanos que caracterizam o tipo do cimento, devem apresentar um numero em algarismo arábico: 25, 32 ou 40, indicando a mínima resistência à compressão aos 28 dias de idade em argamassa normal, ou seja, 25 MPa, 32 MPa ou 40 MPa. Exceção aos cimentos de alta resistência inicial cujas resistências devem ser medidas aos 7 dias de idade.

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As normas brasileiras apresentam nove tipos diferentes de cimento, através de seis normas. Além da diferenciação por tipo, alguns são subdivididos em classes de resistência.

Fonte: ABCP (2006)

Veja quadro a seguir:

Tipo Normatização Sigla Designação Classe *

1 Cimento Portland Comum EB1 / NBR 5732

CP I Cimento Portland Comum 25, 32, 42

CP I - S Cimento Portland Comum c/ Adição

25, 32, 42

2 Cimento Portland Composto EB 2138/NBR 11578

CP II - E Cimento Portland com Escoria 25, 32, 40

CP II - Z Cimento Portland com Pozolana 25, 32, 40

CP II - F Cimento Portland com Filer 25, 32, 40

3 Cimento Portland de Alto-Forno

EB 208 / NBR 5735 CP III Cimento Portland de Alto-Forno 25, 32, 40

4 Cimento Portland Pozolanico EB 758 / NBR 5736 CP IV Cimento Portland Pozolanico 23, 32

5 Cimento Portland de Alta Resistência Inicial

EB 2 / NBR 5733 CP V - ARI Deve apresentar o mínimo de resistência a compressão aos 7 dias de idade de 34 MPa

6 Cimento Portland Resistente a Sulfatos

EB 903 / NBR 5737 CP V-ARI-RS Estes cimentos são designados

pela sigla original acrescida de “RS”

CP III 32 RS

7 Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratação

NBR 13116 CP IV-32 BC Estes cimentos são designados pela sigla original acrescida de “BC”

8 Cimento Portland Branco NBR 12989 CPB – 32 Estrutural

CPB Não Estrutural

* Ensaiados conforme NBR 11578:1991 (ABNT)

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5.1.3 AGREGADOS

São partículas minerais que aumentam o volume da mistura, reduzindo seu custo. Dependendo das dimensões características φ, dividem-se em dois grupos:

Agregados miúdos: 0,075mm < < 4,8mm. Exemplo: areias.

Agregados graúdos: ≥ 4,8mm. Exemplo: pedras.

5.1.4 ÁGUA

A água destinada ao amassamento do concreto devera ser isenta de impurezas que possam vir a prejudicar as reações entre ela e o cimento. Normalmente as águas potáveis são satisfatórias para o uso em concreto. O item 8.1.3 da NB 1/NBR 6118 especifica os teores máximos toleráveis de substancias nocivas para a água. A água do mar não e recomendada. Pode levar a resistências iniciais mais elevadas que os concretos normais, mas as resistências finais são sempre menores, além da possibilidade de corrosão da armadura. As águas minerais também não são recomendadas.

5.1.5 PASTA

Resulta das reações químicas do cimento com a água. Quando há água em excesso, denomina-se nata.

5.1.6 ARGAMASSA

Provem da pela mistura de cimento, água e agregado miúdo, ou seja, pasta com agregado miúdo.

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5.1.7 CONCRETO SIMPLES

É formado por cimento, água, agregado miúdo e agregado graúdo, ou seja, argamassa e agregado graúdo. Depois de endurecer, o concreto apresenta:

Boa resistência à compressão;

Baixa resistência à tração;

Comportamento frágil, isto e, rompe com pequenas deformações. Na maior parte das aplicações estruturais, para melhorar as características do concreto, ele e usado junto com outros materiais.

5.1.8 CONCRETO ARMADO

E a associação do concreto simples com uma armadura, usualmente constituída por barras de aço. Os dois materiais devem resistir solidariamente aos esforços solicitantes. Essa solidariedade e garantida pela aderência.

5.1.9 ARGAMASSA ARMADA

E constituída por agregado miúdo e pasta de cimento, com armadura de fios de aço de pequeno diâmetro, formando uma tela. No concreto, a armadura e localizada em regiões especificas, Na argamassa, ela e distribuída por toda a peca.

5.1.10 ADITIVOS PARA ARGAMASSA E CONCRETO

Os aditivos, que não estavam presentes nos primeiros passos do desenvolvimento do concreto, hoje são figuras de fundamental importância para sua composição. Há quem diga que eles são o quarto elemento da família composta por cimento, água e agregados e que sua utilização é diretamente proporcional à necessidade de se obter concretos com características especiais. Eles têm a capacidade de alterar propriedades do concreto em estado fresco ou endurecido e apesar de estarem divididos em várias categorias, os aditivos carregam em si dois objetivos fundamentais, o de ampliar as qualidades de um concreto, ou de minimizar seus pontos fracos.

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Como exemplo, podemos dizer que sua aplicação pode melhorar a qualidade do concreto nos seguintes aspectos:

Trabalhabilidade Resistência Compacidade Durabilidade Bombeamento Fluidez (auto adensável)

E pode diminuir sua:

Permeabilidade Retração Calor de hidratação Tempo de pega (retardar ou acelerar) Absorção de água

Sua utilização, porém, requer cuidados. Além do prazo de validade e demais precauções que se devem ter com a conservação dos aditivos é importante estar devidamente informado sobre o momento certo da aplicação, a forma de se colocar o produto e a dose exata. Não é exagero comparar os aditivos aos remédios, que podem tanto trazer mais saúde para seus pacientes, como podem virar um veneno se ministrados na dose errada. Tomando-se os cuidados necessários a relação custo-benefício destes produtos é muito satisfatória. As empresas que prestam serviços de concretagem, não abrem mão das suas qualidades e possuem, portanto, equipamentos e controles apropriados para conseguir o melhor desempenho possível dos concretos aditivados. Os principais tipos de aditivos, suas funções e denominações são: Plastificantes Redutores de Água Função: plastificar o concreto aumentando o Slump sem adição de água, ou reduzir a água mantendo o Slump com consequente aumento de resistência inicial e final, sem alteração do tempo de pega. Super Plastificantes Redutores de Água Função: Idem a dos plastificantes, porém conseguem-se os mesmos efeitos com menores dosagens e também a confecção de concretos de alta performance. Incorporadores de Ar Função: incorporar ao concreto ou argamassa, tornando-as mais coesivas, untuosas, aumentam resistências mecânicas, diminuem segregação, melhora o acabamento das faces nas desenformas e deixam as arestas das peças melhores acabadas.

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Aceleradores de Pega Função: acelerar pega do concreto ou argamassa, com aumento reativo da resistência inicial (podendo diminuir a final se dosados em excesso) para serviço de concretagens, reparos estruturais, apoios de máquinas e serviços afins. Aceleradores a base de cloretos não são recomendados para utilização em contato com aço, pois ocorrerá oxidação. Aceleradores a base de aluminatos podem ter qualquer aplicação. Retardadores de Pega Função: retardar a pega do concreto para facilitar sua aplicação em longas distâncias, lançamento de concreto em climas frios, etc.; geralmente estão associados a um aditivo plastificante. Microssílica Função: produção de concreto de alta performance – alta resistência mecânica e impermeabilidade – sempre utilizando com auxílio de super plastificantes. Lubrificante e aglutinante Função: aglutinar o concreto aumentando sua coesão e lubrifica-lo, sem mudar plasticidade e tempo de pega, possibilitando também o bombeamento do mesmo. Expansor / Estabilizantes Plastificantes/ Adesivos – Polímeros Função: plastificar e expandir argamassas, para injeções, tratamentos e encunhamento de alvenaria / Produção de argamassas para assentamento de tijolos e revestimentos de paredes e tetos em geral. / Aumentar a aderência e resistência das argamassas e produção de concretos poliméricos “elásticos”.

5.1.11 CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO – CAD

Pode ser obtido, por exemplo, pela mistura de cimento e agregados convencionais com sílica ativa e aditivos plastificantes. Apresenta características melhores do que o concreto tradicional. Em vez de sílica ativa, pode-se também utilizar cinza volante ou resíduo de alto forno.

5.1.12 CONCRETO CICLÓPICO

Concreto onde se usa pedras de mão (pedra marroada) para aumentar seu volume e peso. Estas pedras de mão, podem variar de 10 a 30 centímetros.

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É um concreto de baixa resistência à tração, mas com boa resistência a compressão. O volume de pedra de mão no concreto pode variar em função da resistência desejada. Na arquitetura, pode-se querer dar a um muro de concreto ciclópico um valor estético. Neste caso e desejável que as pedras sejam grandes com suas faces mais planas voltadas para fora, e o volume de pedras marroadas pode chegar a ate 80%, na medida em que se esta valorizando o aspecto estético e não o estrutural. Em muros de arrimo, igualmente podemos ter grande volume de pedras marroadas, na medida em que o fator que se busca com o muro e obter o máximo peso com o menor volume de material cimentante. Uma das vantagens do concreto ciclópico e o fato de que pedras locais podem ser quebradas com a marreta, o que barateia a obra. As pedras a serem usadas no concreto ciclópico devem ser sãs (não alteradas) e limpas de poeira, terra ou argila, para garantir a adesão do cimento.

5.1.13 CONCRETO PROTENDIDO

A protensão pode ser definida como o artifício de introduzir, numa estrutura, um estado prévio de tensões, de modo a melhorar sua resistência ou seu comportamento, sobre ação de diversas solicitações. O artifício de protensão tem importância particular no caso do concreto, pelas seguintes razões:

a) O concreto é um dos materiais de construção mais importantes. Seus ingredientes são disponíveis a baixo custo em todas as regiões habitadas na terra.

b) O concreto tem boa resistência à compressão. c) O concreto tem pequena resistência à tração, da ordem de 10% de resistência à

compressão. Além de pequena, é pouco confiável. De fato, quando não é bem executado, sua retração pode provocar fissuras, que eliminam a resistência à tração do concreto, antes mesmo de atuar qualquer solicitação.

Sendo o concreto um material de propriedades tão diferentes a compressão e a tração, o seu comportamento pode ser melhorado aplicando-se uma compressão prévia (isto é, protensão) nas regiões onde as solicitações produzem tensões de tração. O artifício da protensão, aplicada ao concreto, consiste em introduzir na viga esforços prévios que reduzam ou anulem as tensões de tração no concreto sobre a ação das solicitações em serviço. Nessas condições, minimiza-se a importância da fissuração como condição determinante de dimensionamento da viga. A protensão do concreto é realizada, na prática, por meio de cabos de aço de alta resistência, tracionados e ancorados no próprio concreto.

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Viga de concreto armado convencional, sujeita a uma solicitação de flexão simples.

A parte superior da seção de concreto é comprimida e a inferior é tracionada, admitindo-se fissurada para efeito de análise. Os efeitos de tração são resistidos pelas armaduras de aço.

Aplicação de um estado prévio de tensões na viga de concreto,

mediante cabos de aço esticados e ancorados nas extremidades. Sendo os cabos de aço tracionados e ancorados, podem-se empregar neles aços com alta resistência, trabalhando com tensões elevadas, assim temos:

Concreto com elevada resistência à compressão, Aços com elevada resistência à tração,

O estado prévio de tensões, introduzido pela protensão na viga de concreto, melhora o comportamento da mesma, não só para solicitações de flexão, como também para solicitações de cisalhamento. As armaduras de vigas protendidas são de dois tipos:

Armaduras protendidas; Armaduras não-protendidas.

As armaduras protendidas são constituídas pelos cabos de aço, pré-esticados e ancorados nas extremidades. As armaduras não protendidas são constituídas pelos vergalhões usuais de concreto armado, utilizados nas seguintes posições:

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a) Armaduras longitudinais, geralmente denominadas suplementares; destinam-se a melhorar o comportamento da viga e controlar a fissuração da mesma, para cargas elevadas.

b) Armaduras da alma, geralmente constituídas por estribos, e denominadas armaduras transversais; destinam-se a resistir aos esforços de cisalhamento.

c) Armaduras locais, nos pontos de ancoragem dos cabos de protensão, denominadas armaduras de fretagem; destinam-se a evitar ruptura local do concreto nos pontos sujeitos a tensões muito elevadas.

d) Armaduras regionais, denominadas armaduras de introdução de tensões; destinam- se a garantir o espalhamento de tensões, aplicadas localmente, para a seção total da viga.

Sob ação de cargas, uma viga protendida sofre flexão, alterando-se as tensões de compressão aplicadas previamente. Quando a carga é retirada, a viga volta à sua posição original e as tensões prévias são restabelecidas. Se as tensões de tração provocadas pelas cargas forem inferiores às tensões prévias de compressão, a seção continuará comprimida, não sofrendo fissuração. Sob ação de cargas mais elevadas, as tensões de tração ultrapassam as tensões prévias, de modo que o concreto fica tracionado e fissura. Retirando-se a carga, a protensão provoca o fechamento das fissuras.

5.1.1 OUTROS TIPOS DE CONCRETO

Concreto com fibras Dosado a partir de adição de fibras especiais, possibilitando a obtenção de concreto com baixa retração, elevada resistência às intempéries, aos meios agressivos e ao desgaste superficial. Entre as adições utilizadas para melhorar certas características do concreto, as fibras tem tido papel de destaque no últimos anos, sendo objeto de muito estudo e desenvolvimento. As fibras naturais ou sintéticas são empregadas principalmente para minimizar o aparecimento das fissuras originadas pela retração plástica do concreto. Esta retração pode ter diversas causas, entre elas destacamos a temperatura ambiente, o vento e o calor de hidratação do cimento. Sua aplicação depende das necessidades de cada obra, mas são utilizadas normalmente em pavimentos rígidos, pisos industriais, projetados, áreas de piscina, pré-moldados, argamassas, tanques e reservatórios, entre outros. As fibras de aço, além de propiciarem a diminuição das fissuras, tentam conquistar espaço na substituição total ou parcial das telas e barras de aço em algumas aplicações do concreto.

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Concreto projetado Concreto com dimensão máxima de agregado superior a 4,8 mm, transportado por uma tubulação e projetado, sob pressão, em elevada velocidade, sobre uma superfície, sendo compactado simultaneamente O concreto projetado, também chamado gunita, é um processo de aplicação de concreto utilizado sem a necessidade de formas, bastando apenas uma superfície para o seu lançamento. O não emprego de formas pode ser por opção, ou quando, pelas características da concretagem, seu emprego torna-se difícil ou impossível. Esse sistema é muito utilizado em concretagens de túneis, paredes de contenção, piscinas e em recuperação e reforço estrutural de lajes, vigas, pilares e paredes de concreto armado. Concreto projetado por via úmida Consiste no transporte mediante bombeamento do concreto usinado (fornecido por caminhão betoneira) com slump e todos os aditivos necessários, de acordo com as exigências do projeto, incorporando-se somente ar na ponta do mangote para dar o efeito spray.

http://www.geoconcret.com.br/index.php/concreto-projetado-via-umida

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Via seca Aglomerante e agregados são misturados e lançados na máquina de projeção. A introdução da água ocorre no bico de projeção. Ajuste de ar e água é empírico. Por isso exige-se “mangoteiro” experiente. Distância do alvo: 1,5 m. Ajuste da água: a maior quantidade possível (aumenta a resistência do concreto à compressão). Motivo: melhor adensamento, que expulsa o ar e compensa maior relação a/c.

Concreto leve Os concretos leves são reconhecidos pelo seu reduzido peso específico e elevada capacidade de isolamento térmico e acústico. Enquanto os concretos normais têm sua densidade variando entre 2300 e 2500 kg/m³, os leves chegam a atingir densidades próximas a 500 kg/m³. Cabe lembrar que a diminuição da densidade afeta diretamente a resistência do concreto. Os concretos leves mais utilizados são os celulares, os sem finos e os produzidos com agregados leves, como isopor, vermiculita e argila expandida.

http://www.portaldoconcreto.com.br/index.php?pagina=celulares

http://www.geoconcret.com.br/index.php/concreto-projetado-via-umida

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Concreto com polímeros O concreto polímero é um tipo de concreto que apresenta um composto de ligação de polímeros como um substituto parcial ou total para o cimento convencional. Os benefícios do concreto polímero incluem um elevado grau de estabilidade térmica e resistência mecânica, bem como maior resistência ao ataque químico e à intrusão da água. As desvantagens do produto incluem o alto grau de toxicidade, de facilidade de combustão e a volatilidade dos polímeros e catalisadores. Resumidamente, concretos polímero apresentam:

Elevada resistência química

Alta resistência mecânica

Baixa porosidade e absorção de água

Elevada aderência ao substrato Polímeros são produzidos a partir de moléculas orgânicas (monômero – do grego mono=um + mero=parte) que se combinam para formar estruturas mais complexas através de um processo chamado polimerização. Daí o nome polímero (poli=muitos + mero). As resinas poliéster, epóxi, vinílicas, fenólicas e o metilmetacrilato, derivadas do petróleo, são utilizadas como aglomerante, apresentam boa resistência química, especialmente aos meios ácidos e irá adquirir características flexíveis, algo que o concreto convencional ou com aditivos não possui. Embora altamente benéfico, o uso dos polímeros na produção de concreto precisa ser abordado com cautela, porque os polímeros e catalisadores são considerados inflamáveis, voláteis e tóxicos.

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Concreto massa Concreto de uma estrutura de grande volume (barragem, p.ex.) onde seu volume é de tal grandeza que requer meios especiais para combater a geração de calor e variação de volume (retração e fissuração).

Utiliza Cimento: CP IV ou CP III (menor calor de hidratação)

Consumos de cimento baixos (100 a 200 kg/m³)

Concreto compactado com rolo (CCR) Concreto de consistência seca, compactado com equipamentos de terraplanagem (rolo vibratório), compactado com rolo compactador em camadas. Ex.: camadas de 30cm com rolo de 10t : 4 a 8 passadas podem ser suficientes para atingir o grau de compactação (avaliado pela massa específica do material compactado). Melhor compactação (maior resistência): ocorre com mistura mais úmida. Não há necessidade de resfriamento: concreto magro com pequeno aumento da temperatura. Agregados: 50mm, 38mm Consumo de cimento: ~80kg/m³ Aplicações:

Barragens

Base de pavimentos

Concreto pesado Concreto composto por agregados de alta massa específica (~50% mais pesado que o convencional) Agregados: barita, magnetita, hematita (massa específica 3450 a 3760 kg/m³) Aplicação:

Usado para bloquear a radiação em usinas nucleares,

Câmaras de raios x ou gama,

Paredes de reatores atômicos

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Concreto auto adensável Concreto Auto-adensável (CAA) apresenta grande fluidez e alta trabalhabilidade, ou seja, é um concreto muito plástico. A formulação de concretos fluidos e resistentes à segregação é uma evolução tecnológica, fruto da pesquisa aplicada ao uso de aditivos super plastificantes e modificadores de viscosidade, combinados com alto teor de finos, sejam eles cimento Portland, adições minerais, fílers, etc. Com a significativa redução de custos dos insumos, - aditivos utilizados, como super plastificantes e modificadores de viscosidade - bem como o avanço tecnológico e o domínio dos métodos de dosagem e preparação, o CAA ganha grande impulso junto aos construtores na execução das estruturas.

O slump desse concreto não é medido em altura, mas sim em espalhamento.

Concreto celular Tipo de concreto leve, onde não se usa agregado graúdo . Argamassa onde são introduzidos vazios estáveis no interior da pasta:

http://www.concreteconstruction.net/structural-concrete/15-by-2015.aspx?cid=CCIU:101111

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Concreto fluido, sem necessidade de adensamento Por ar:

Incorporadores Espuma líquida gerada por gerador de espuma (PUMEX/SIPOREX)

Por gás: Alumínio em pó muito fino (0,2% da massa de cimento) - reação do Al com CH e álcalis libera bolhas de hidrogênio que expandem a pasta ou argamassa

Usos:

Enchimentos e regularização de lajes,

Blocos de alvenaria, isolante térmico, painéis

Isolante térmico e acústico

Concreto celular autoclavado Obtido por processo industrial, com a mistura de cimento, areia e outros materiais silicosos, aos quais se adiciona alumínio em pó. Autoclavagem: cura a vapor sob pressão de 10 atmosferas e temperatura de 180º : maior resistência.

Concreto estrutural branco Ante a necessidade de adequar o concreto aparente ao apelo estético de projetos audaciosos e inovadores, o concreto de cimento Portland branco estrutural é uma nova tendência dentro da tecnologia da construção civil. O controle das variáveis que determinam a cor no concreto de cimento Portland branco faz a busca de um agregado com tonalidade clara fator essencial para produção do material. Uma avaliação prévia feita entre areias naturais e o agregado de calcário dolomítico revelou que seu emprego seria um facilitador para obter uma mistura com os parâmetros estéticos desejados.

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5.2 O PROJETO

A NBR 6118:2014 regulamenta a elaboração de um projeto estrutural e estabelece:

Os requisitos básicos exigíveis para o projeto de estruturas de concreto simples, armado e protendido, excluídas aquelas em que se empregam concreto leve, pesado ou outros especiais.

Esta Norma aplica-se às estruturas de concretos normais, identificados por massa específica seca maior do que 2 000 kg/m³, não excedendo 2 800 kg/m³, do grupo I de resistência (C20 a C50) e do grupo II de resistência (C55 a C90), conforme classificação da ABNT NBR 8953. Entre os concretos especiais excluídos desta Norma estão o concreto-massa e o concreto sem finos.

Esta Norma estabelece os requisitos gerais a serem atendidos pelo projeto como um todo, bem como os requisitos específicos relativos a cada uma de suas etapas.

Esta Norma não inclui requisitos exigíveis para evitar os estados-limites gerados por certos tipos de ação, como sismos, impactos, explosões e fogo. Para ações sísmicas, consultar a ABNT NBR 15421; para ações em situação de incêndio, consultar a ABNT NBR 15200.

No caso de estruturas especiais, como de elementos pré-moldados, pontes e viadutos, obras hidráulicas, arcos, silos, chaminés, torres, estruturas off-shore, ou estruturas que utilizam técnicas construtivas não convencionais, como formas deslizantes, balanços sucessivos, lançamentos progressivos e concreto projetado, as condições desta Norma ainda são aplicáveis, devendo, no entanto, ser complementadas e eventualmente ajustadas em pontos localizados por Normas Brasileiras específicas.

Seu item 5 trata dos requisitos gerais de qualidade da estrutura e avaliação da conformidade do projeto:

5.3 REQUISITOS DE QUALIDADE DA ESTRUTURA

As estruturas de concreto devem atender aos requisitos mínimos de qualidade classificados em 5.1.2, durante sua construção e serviço, e aos requisitos adicionais estabelecidos em conjunto entre o autor do projeto estrutural e o contratante.

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5.3.1 Capacidade resistente

Consiste basicamente na segurança à ruptura.

5.3.2 Desempenho em serviço

Consiste na capacidade da estrutura manter-se em condições plenas de utilização durante sua vida útil, não podendo apresentar danos que comprometam em parte ou totalmente o uso para o qual foi projetada.

5.3.3 Durabilidade

Consiste na capacidade de a estrutura resistir às influências ambientais previstas e definidas em conjunto pelo autor do projeto estrutural e pelo contratante, no início dos trabalhos de elaboração do projeto. O item 6 determina as diretrizes para durabilidade das estruturas de concreto

5.3.4 Exigências de durabilidade

As estruturas de concreto devem ser projetadas e construídas de modo que, sob as condições ambientais previstas na época do projeto e quando utilizadas conforme preconizado em projeto, conservem sua segurança, estabilidade e aptidão em serviço durante o prazo correspondente à sua vida útil.

5.3.5 Vida útil de projeto

Por vida útil de projeto, entende-se o período de tempo durante o qual se mantêm as características das estruturas de concreto, sem intervenções significativas, desde que atendidos os requisitos de uso e manutenção prescritos pelo projetista e pelo construtor, conforme 7.8 e 25.3, bem como de execução dos reparos necessários decorrentes de danos acidentais. O conceito de vida útil aplica-se à estrutura como um todo ou às suas partes. Dessa forma, determinadas partes das estruturas podem merecer consideração especial com valor de vida útil diferente do todo, como, por exemplo, aparelhos de apoio e juntas de movimentação. A durabilidade das estruturas de concreto requer cooperação e atitudes coordenadas de todos os envolvidos nos processos de projeto, construção e utilização, devendo, como mínimo, ser seguido o que estabelece a ABNT NBR 12655, sendo também obedecidas às disposições de 25.3 com relação às condições de uso, inspeção e manutenção.

5.4 PROPRIEDADES DO CONCRETO

Como foi visto, a mistura em proporção adequada de cimento, agregados e água, resulta num material de construção – o concreto –, cujas características diferem substancialmente daquelas apresentadas pelos elementos que o constituem.

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Os principais fatores que influem nas propriedades do concreto são:

Tipo e quantidade de cimento; Qualidade da água e relação água-cimento; Tipos de agregados, granulometria e relação agregado-cimento; Presença de aditivos e adições; Procedimento e duração da mistura; Condições e duração de transporte e de lançamento; Condições de adensamento e de cura; Forma e dimensões dos corpos-de-prova; Tipo e duração do carregamento; Idade do concreto; umidade; temperatura etc.

5.4.1 Massa específica

Serão considerados os concretos de massa específica normal (ρc), compreendida entre 2000 kg/m³ e 2800 kg/m³. Para efeito de cálculo, pode-se adotar para o concreto simples o valor 2400 kg/m³ e para o concreto armado 2500 kg/m³. Quando se conhecer a massa específica do concreto utilizado, pode-se considerar, para valor da massa específica do concreto armado, aquela do concreto simples acrescida de 100 kg/m³ a 150 kg/m³.

5.4.2 Propriedades mecânicas

As principais propriedades mecânicas do concreto são: resistência à compressão, resistência à tração e módulo de elasticidade. Essas propriedades são determinadas a partir de ensaios, executados em condições específicas. Geralmente, os ensaios são realizados para controle da qualidade e atendimento às especificações.

Resistência à compressão A resistência à compressão simples, denominada fc, é a característica mecânica mais importante. Para estimá-la em um lote de concreto, são moldados e preparados corpos-de-prova para ensaio segundo a NBR 5738 – Moldagem e cura de corpos-de-prova cilíndricos ou prismáticos de concreto, os quais são ensaiados segundo a NBR 5739 – Concreto – Ensaio de compressão de corpos-de-prova cilíndricos. O corpo-de-prova padrão brasileiro é o cilíndrico, com 15cm de diâmetro e 30cm de altura, e a idade de referência para o ensaio é 28 dias. Após ensaio de um número muito grande de corpos-de-prova, pode ser feito um gráfico com os valores obtidos de fc versus a quantidade de corpos-de-prova relativos a determinado valor de fc, também denominada densidade de frequência. A curva encontrada denomina-se Curva Estatística de Gauss ou Curva de Distribuição Normal para a resistência do concreto à compressão.

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Curva de Gauss para a resistência do concreto à compressão

Na curva de Gauss encontram-se dois valores de fundamental importância:

resistência média do concreto à compressão (fcm), e resistência característica do concreto à compressão (fck).

O valor fcm é a média aritmética dos valores de fc para o conjunto de corpos-de-prova ensaiados, e é utilizado na determinação da resistência característica (fck), por meio da fórmula:

fck = fcm −1,65s O desvio-padrão s corresponde à distância entre a abscissa de fcm e a do ponto de inflexão da curva (ponto em que ela muda de concavidade). O valor 1,65 corresponde ao quantil de 5%, ou seja, apenas 5% dos corpos-de-prova possuem fc < fck, ou, ainda, 95% dos corpos-de-prova possuem fc ≥ fck. Portanto, pode-se definir fck como sendo o valor da resistência que tem 5% de probabilidade de não ser alcançado, em ensaios de corpos-de-prova de um determinado lote de concreto. A NBR 8953 define as classes de resistência em função de fck. Concreto classe C30, por exemplo, corresponde a um concreto com fck = 30MPa. Nas obras, devido ao pequeno número de corpos-de-prova ensaiados, calcula-se fck,est, valor estimado da resistência característica do concreto à compressão.

Resistência à Tração Os conceitos relativos à resistência do concreto à tração direta (fct), são análogos aos expostos no item anterior, para a resistência à compressão. Portanto, tem-se a resistência média do concreto à tração (fctm), valor obtido da média aritmética dos resultados, e a resistência característica do concreto à tração (fctk ou simplesmente ftk), valor da resistência que tem 5% de probabilidade de não ser alcançado pelos resultados de um lote de concreto. A diferença no estudo da tração encontra-se nos tipos de ensaio. Há três normalizados: tração direta, compressão diametral e tração na flexão. Ensaio de tração direta Neste ensaio, considerado o de referência, a resistência à tração direta (fct), é determinada aplicando-se tração axial, até a ruptura, em corpos-de-prova de concreto simples. A seção central é retangular, medindo 9cm por 15cm, e as extremidades são quadradas, com 15cm de lado.

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Ensaio de tração direta

Extensômetro eletrônico para medição de pequenas deformações

em corpos de prova rígidos

Ensaio de tração na compressão diametral (spliting test) É o ensaio mais utilizado. Também é conhecido internacionalmente como Ensaio Brasileiro. Foi desenvolvido por Lobo Carneiro, em 1943. Para a sua realização, um corpo-de-prova cilíndrico de 15cm por 30 cm é colocado com o eixo horizontal entre os pratos da prensa, sendo aplicada uma força até a sua ruptura por tração indireta (ruptura por fendilhamento).

Ensaio de tração por compressão diametral

O valor da resistência à tração por compressão diametral (fct,SP), encontrado neste ensaio, é um pouco maior que o obtido no ensaio de tração direta. O ensaio de compressão diametral é simples de ser executado e fornece resultados mais uniformes do que os da tração direta.

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Ensaio de tração na flexão Para a realização deste ensaio, um corpo-de-prova de seção prismática é submetido à flexão, com carregamentos em duas seções simétricas, até à ruptura. O ensaio também é conhecido por “carregamento nos terços”, pelo fato das seções carregadas se encontrarem nos terços do vão. Analisando os diagramas de esforços solicitantes pode-se notar que na região de momento máximo tem-se cortante nula. Portanto, nesse trecho central ocorre flexão pura. Os valores encontrados para a resistência à tração na flexão (fct,f), são maiores que os encontrados nos ensaios descritos anteriormente.

Ensaio no aço Ensaio na madeira Ensaio no concreto

Ensaio de tração na flexão Diagramas de esforços solicitantes (ensaio de tração na flexão)

Relações entre os resultados dos ensaios Como os resultados obtidos nos dois últimos ensaios são diferentes dos relativos ao ensaio de referência, de tração direta, há coeficientes de conversão.

Considera-se a resistência à tração direta (fct), igual a 0,9 fct,sp ou 0,7 fct,f, ou seja, coeficientes de conversão 0,9 e 0,7, para os resultados de compressão diametral e de flexão, respectivamente. Na falta de ensaios, as resistências à tração direta podem ser obtidas a partir da resistência à compressão fck:

Nessas equações, as resistências são expressas em MPa. Será visto oportunamente que cada um desses valores é utilizado em situações específicas.

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Módulo de elasticidade

Outro aspecto fundamental no projeto de estruturas de concreto consiste na relação entre as tensões e as deformações. Sabe-se da Resistência dos Materiais que a relação entre tensão e deformação, para determinados intervalos, pode ser considerada linear (Lei de Hooke), ou seja,

Onde: σ : tensão, ε : deformação específica e E : Módulo de Elasticidade ou

Módulo de Deformação Longitudinal.

Módulo de elasticidade ou de deformação

longitudinal

Módulo de deformação tangente inicial (Eci)

Para o concreto a expressão do Módulo de Elasticidade é aplicada somente à parte retilínea da curva tensão-deformação ou, quando não existir uma parte retilínea, a expressão é aplicada à tangente da curva na origem. Neste caso, tem-se o Módulo de Deformação Tangente Inicial, Eci. O módulo de deformação tangente inicial é obtido segundo ensaio descrito na NBR 8522 – Concreto – Determinação do módulo de deformação estática e diagrama tensão-deformação. Quando não forem feitos ensaios e não existirem dados mais precisos sobre o concreto, para a idade de referência de 28 dias, pode-se estimar o valor do módulo de elasticidade inicial usando a expressão:

Eci = 5600 fck1/2 Eci e fck são dados em MPa.

O Módulo de Elasticidade Secante (Ecs), a ser utilizado nas análises elásticas do projeto, especialmente para determinação de esforços solicitantes e verificação de limites de serviço, deve ser calculado pela expressão:

Ecs = 0,85 Eci Na avaliação do comportamento de um elemento estrutural ou de uma seção transversal, pode ser adotado um módulo de elasticidade único, à tração e à compressão, igual ao módulo de elasticidade secante (Ecs).

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Coeficiente de Poisson Quando uma força uniaxial é aplicada sobre uma peça de concreto, resulta uma deformação longitudinal na direção da carga e, simultaneamente, uma deformação transversal com sinal contrário.

Deformações longitudinais e transversais A relação entre a deformação transversal e a longitudinal é denominada coeficiente de Poisson e indicada pela letra ν. Para tensões de compressão menores que 0,5 fc e de tração menores que fct,

pode ser adotado = 0,2.

Módulo de elasticidade transversal O módulo de elasticidade transversal pode ser considerado Gc = 0,4 Ecs.

Estados múltiplos de tensão Na compressão associada a confinamento lateral, como ocorre em pilares Cintados, por exemplo, a resistência do concreto é maior do que o valor relativo à compressão simples. O cintamento pode ser feito com estribos, que impedem a expansão lateral do pilar, criando um estado múltiplo de tensões. O cintamento também aumenta a ductilidade do elemento estrutural. Na região dos apoios das vigas, pode ocorrer fissuração por causa da força cortante. Essas fissuras, com inclinação aproximada de 45°, delimitam as chamadas bielas de compressão. Portanto, as bielas são regiões comprimidas com tensões de tração na direção perpendicular, caracterizando um estado biaxial de tensões. Nesse caso tem-se uma resistência à compressão menor que a da compressão simples.

Portanto, a resistência do concreto depende do estado de tensão a que ele se encontra submetido.

5.4.3 Estrutura interna do concreto

Na preparação do concreto, com as mistura dos agregados graúdos e miúdos com cimento e água, tem início a reação química do cimento com a água, resultando gel de cimento, que constitui a massa coesiva de cimento hidratado. A reação química de hidratação do cimento ocorre com redução de volume, dando origem a poros, cujo volume é da ordem de 28% do volume total do gel. Durante o amassamento do concreto, o gel envolve os agregados e endurece com o tempo, formando cristais. Ao endurecer, o gel liga os agregados, resultando um material resistente e monolítico – o concreto.

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A estrutura interna do concreto resulta bastante heterogênea: adquire forma de retículos espaciais de gel endurecido, de grãos de agregados graúdo e miúdo de várias formas e dimensões, envoltos por grande quantidade de poros e capilares, portadores de água que não entrou na reação química e, ainda, vapor d’água e ar. Fisicamente, o concreto representa um material capilar pouco poroso, sem continuidade da massa, no qual se acham presentes os três estados da agregação – sólido, líquido e gasoso.

Deformações As deformações do concreto dependem essencialmente de sua estrutura interna. Retração Denomina-se retração à redução de volume que ocorre no concreto, mesmo na ausência de tensões mecânicas e de variações de temperatura. As causas da retração são: • Retração química: contração da água não evaporável, durante o endurecimento do concreto. • Retração capilar: ocorre por evaporação parcial da água capilar e perda da água adsorvida. A tensão superficial e o fluxo de água nos capilares provocam retração. • Retração por carbonatação: Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O (ocorre com diminuição de volume). Expansão Expansão é o aumento de volume do concreto, que ocorre em peças submersas. Nessas peças, no início tem-se retração química. Porém, o fluxo de água é de fora para dentro. As decorrentes tensões capilares anulam a retração química e, em seguida, provocam a expansão da peça. Deformação Imediata

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A deformação imediata se observa por ocasião do carregamento. Corresponde ao comportamento do concreto como sólido verdadeiro, e é causada por uma acomodação dos cristais que formam o material. Fluência Fluência é uma deformação diferida, causada por uma força aplicada. Corresponde a um acréscimo de deformação com o tempo, se a carga permanecer. Ao ser aplicada uma força no concreto, ocorre deformação imediata, com uma acomodação dos cristais. Essa acomodação diminui o diâmetro dos capilares e aumenta a pressão na água capilar, favorecendo o fluxo em direção à superfície. Tanto a diminuição do diâmetro dos capilares quanto o acréscimo do fluxo aumentam a tensão superficial nos capilares, provocando a fluência. No caso de muitas estruturas reais, a fluência e a retração ocorrem ao mesmo tempo e, do ponto de vista prático, é conveniente o tratamento conjunto das duas deformações. Deformações Térmicas Define-se coeficiente de variação térmica αte como sendo a deformação correspondente a uma variação de temperatura de 1°C. Para o concreto armado, para variações normais de temperatura, a NBR 6118 permite adotar αte = 10-5 /°C.

5.5 AÇOS PARA ARMADURAS

Aço é uma liga metálica composta principalmente de ferro e de pequenas quantidades de carbono (em torno de 0,002% até 2%). Os aços estruturais para construção civil possuem teores de carbono da ordem de 0,18% a 0,25%. Entre outras propriedades, o aço apresenta resistência e ductilidade, muito importantes para a Engenharia Civil. Como o concreto simples apresenta pequena resistência à tração e é frágil, é altamente conveniente à associação do aço ao concreto, obtendo-se o concreto armado. Este material, adequadamente dimensionado e detalhado, resiste muito bem à maioria dos tipos de solicitação. Mesmo em peças comprimidas, além de fornecer ductilidade, o aço aumenta a resistência à compressão.

5.5.1 Tratamento mecânico dos aços

O aço obtido nas aciarias apresenta granulação grosseira, é quebradiço e de baixa resistência. Para aplicações estruturais, ele precisa sofrer modificações, o que é feito basicamente por dois tipos de tratamento: a quente e a frio.

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Tratamento a quente Este tratamento consiste na laminação, forjamento ou estiramento do aço, realizado em temperaturas acima de 720°C (zona crítica). Nessas temperaturas há uma modificação da estrutura interna do aço, ocorrendo homogeneização e recristalização com redução do tamanho dos grãos, melhorando as características mecânicas do material. O aço obtido nessa situação apresenta melhor trabalhabilidade, aceita solda comum, possui diagrama tensão-deformação com patamar de escoamento, e resiste a incêndios moderados, perdendo resistência, apenas, com temperaturas acima de 1150 °C Estão incluídos neste grupo os aços CA-25 e CA-50.

Onde: P: força aplicada; A: área da seção em cada instante; A0: área inicial da

seção; a: ponto da curva correspondente à resistência

convencional; b: ponto da curva correspondente à resistência aparente; c: ponto da curva correspondente à resistência real.

Diagrama tensão-deformação de aços tratados a quente

Tratamento a frio ou encruamento Neste tratamento ocorre uma deformação dos grãos por meio de tração, compressão ou torção, e resulta no aumento da resistência mecânica e da dureza, e diminuição da resistência à corrosão e da ductilidade, ou seja, decréscimo do alongamento e da estricção. O processo é realizado abaixo da zona de temperatura crítica (720 °C). Os grãos permanecem deformados e diz-se que o aço está encruado. Nesta situação, os diagramas de tensão-deformação dos aços apresentam patamar de escoamento convencional, torna-se mais difícil a solda e, à temperatura da ordem de 600°C, o encruamento é perdido. Está incluído neste grupo o aço CA-60.

Onde: P: força aplicada A: área da seção em cada instante; A0: área inicial da seção a: ponto da curva correspondente à resistência convencional b: ponto da curva correspondente à resistência aparente c: ponto da curva correspondente à resistência real

Diagrama tensão-deformação de aços tratados a frio

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Arame Recozido

Os Arames Recozidos são produzidos com aço de baixo teor de carbono. Por isso, são muito maleáveis e fáceis de usar em aplicações que exigem dobras e/ou torções. Produzidos nas bitolas de 1,24 até 4,18 mm, são largamente utilizados na Construção Civil, principalmente para fixar armaduras de concreto armado em obras de qualquer porte e, ainda, utilizados na amarração de peças industriais. O arame de aço recozido possui qualidades mecânicas que garantem sua utilização e manuseio em operações que exigem dobras e torções. Tem um elevado grau de flexibilidade e resistência à tração de no máximo 40kgf/mm², conforme a norma NBR 5589/82. Em geral, comercialmente o arame recozido é fornecido em rolos de 35kg ou rolos de 1kg em fardos de 10 unidades cada.

5.5.2 Barras e fios

A NBR 7480 (1996) fixa as condições exigíveis na encomenda, fabricação e fornecimento de barras e fios de aço destinados a armaduras para concreto armado. Essa Norma classifica barras os produtos de diâmetro nominal 5 ou superior, obtidos exclusivamente por laminação a quente, e como fios aqueles de diâmetro nominal 10 ou inferior, obtidos por trefilação ou processo equivalente, como por exemplo estiramento. Esta classificação pode ser visualizada na Tabela 3.1.

Diâmetros nominais conforme a NBR 7480 (1996)

O comprimento normal de fabricação de barras e fios é de 11m, com tolerância de 9%, mas nunca inferior a 6m. Porém, comercialmente são encontradas barras de 12m, levando-se em consideração possíveis perdas que ocorrem no processo de corte.

5.5.3 Características mecânicas

As características mecânicas mais importantes para a definição de um aço são o limite elástico, a resistência e o alongamento na ruptura. Essas características são determinadas através de ensaios de tração. O limite elástico é a máxima tensão que o material pode suportar sem que se produzam deformações plásticas ou remanescentes, além de certos limites.

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Resistência é a máxima força de tração que a barra suporta, dividida pela área de seção transversal inicial do corpo-de-prova. Alongamento na ruptura é o aumento do comprimento do corpo-de-prova correspondente à ruptura, expresso em porcentagem. • Os aços para concreto armado devem obedecer aos requisitos: • Ductilidade e homogeneidade; • Valor elevado da relação entre limite de resistência e limite de escoamento; • Soldabilidade; • Resistência razoável a corrosão. A ductilidade é a capacidade do material de se deformar plasticamente sem romper. Pode ser medida por meio do alongamento (ε) ou da estricção. Quanto mais dúctil o aço, maior é a redução de área ou o alongamento antes da ruptura. Um material não dúctil, como por exemplo, o ferro fundido, não se deforma plasticamente antes da ruptura. Diz-se, então, que o material possui comportamento frágil. O aço para armadura passiva tem massa específica de 7850 kg/m³, coeficiente de dilatação térmica α = 10-5 /°C para -20°C < T < 150°C e módulo de elasticidade de 210GPa.

5.5.4 Diagrama de cálculo

O diagrama de cálculo, tanto para aço tratado a quente quanto tratado a frio, é o indicado na figura abaixo:

fyk: resistência característica do aço à tração fyd: resistência de cálculo do aço à tração, igual a fyk / 1,15 fyck: resistência característica do aço à compressão; se não

houver determinação experimental: fyck = fyk fycd: resistência de cálculo do aço à compressão, igual a fyck

/1,15 εyd: deformação específica de escoamento (valor de cálculo)

Diagrama tensão-deformação para cálculo O diagrama indicado acima representa um material elastoplástico perfeito. Os alongamentos (εs) são limitados a 10%o e os encurtamentos a 3,5%o, no caso de flexão simples ou composta, e a 2%o, no caso de compressão simples. Esses encurtamentos são fixados em função dos valores máximos adotados para o material concreto.

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5.6 RELAÇÃO AÇO x CONCRETO

5.6.1 Aderência, ancoragem e emendas

A própria existência do material concreto armado decorre da solidariedade existente entre o concreto simples e as barras de aço. O item 9.2.1 da NBR 6118:2014 estabelece que devem ser obedecidas no projeto as exigências estabelecidas nesta seção, relativas à aderência, ancoragem e emendas das armaduras. Já o item 9.4.1 da NBR 6118:2014 estabelece que todas as barras das armaduras devem ser ancoradas de forma que as forças a que estejam submetidas sejam integralmente transmitidos ao concreto, seja por meio de aderência ou de dispositivos mecânicos ou por combinação de ambos.

Trajetória das tensões principais na ancoragem

Qualitativamente, a aderência pode ser dividida em:

Aderência por adesão,

Aderência por atrito e

Aderência mecânica. A adesão resulta das ligações físico-químicas que se estabelecem na interface dos dois materiais, durante as reações de pega do cimento. O atrito é notado ao se processar o arrancamento da barra de aço do bloco de concreto que a envolve. As forças de atrito dependem do coeficiente de atrito entre aço e o concreto, o qual é função da rugosidade superficial da barra, e decorrem da existência de uma pressão transversal, exercida pelo concreto sobre a barra. A aderência mecânica é decorrente da existência de nervuras ou entalhes na superfície da barra. Este efeito também é encontrado nas barras lisas, em razão da existência de irregularidades próprias originadas no processo de laminação das barras. As nervuras e os entalhes têm como função aumentar a aderência da barra ao concreto, proporcionando a atuação conjunta do aço e do concreto.

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A influência desse comportamento solidário entre o concreto simples e as barras de aço é medida quantitativamente através do coeficiente de conformação superficial das barras (η). A NBR 7480 (1996) estabelece os valores mínimos para η1, apresentados na tabela 3.2.

Valores mínimos de η para φ ≥ 10mm

As barras da categoria CA–50 são obrigatoriamente providas de nervuras transversais ou oblíquas. Os fios de diâmetro nominal inferior a 10mm (CA–60) podem ser lisos (η = 1,0), mas os fios de diâmetro nominal igual a 10mm ou superior devem ter obrigatoriamente entalhes ou nervuras, de forma a atender o coeficiente de conformação superficial η. Esse processo será detalhado mais adiante.

5.6.2 Aderência

Aderência (bond, em inglês) é a propriedade que impede que haja escorregamento de uma barra em relação ao concreto que a envolve. É, portanto, responsável pela solidariedade entre o aço e o concreto, fazendo com que esses dois materiais trabalhem em conjunto. A transferência de esforços entre aço e concreto e a compatibilidade de deformações entre eles são fundamentais para a existência do concreto armado. Isto só é possível por causa da aderência. Ancoragem é a fixação da barra no concreto, para que ela possa ser interrompida. Na ancoragem por aderência, deve ser previsto um comprimento suficiente para que o esforço da barra (de tração ou de compressão) seja transferido para o concreto. Ele é denominado comprimento de ancoragem. Além disso, em peças nas quais, por disposições construtivas ou pelo seu comprimento, necessita-se fazer emendas nas barras, também se deve garantir um comprimento suficiente para que os esforços sejam transferidos de uma barra para outra, na região da emenda. Isto também é possível graças à aderência entre o aço e o concreto.

Tipos de aderência Esquematicamente, a aderência pode ser decomposta em três parcelas: adesão, atrito e aderência mecânica. Essas parcelas decorrem de diferentes fenômenos que intervêm na ligação dos dois materiais. Aderência por Adesão

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A aderência por adesão caracteriza-se por uma resistência à separação dos dois materiais. Ocorre em função de ligações físico-químicas, na interface das barras com a pasta, geradas durante as reações de pega do cimento. Para pequenos deslocamentos relativos entre a barra e a massa de concreto que a envolve, essa ligação é destruída. A Figura abaixo mostra um cubo de concreto moldado sobre uma placa de aço. A ligação entre os dois materiais se dá por adesão. Para separá-los, há necessidade de se aplicar uma ação representada pela força Fb1. Se a força fosse aplicada na horizontal, não se conseguiria dissociar a adesão do comportamento relativo ao atrito. No entanto, a adesão existe independente da direção da força aplicada.

Aderência por adesão

Aderência por Atrito Por meio do arrancamento de uma barra em um bloco concreto, verifica-se que a força de arrancamento Fb2 é maior do que a força Fb1 mobilizada pela adesão. Esse acréscimo é devido ao atrito entre a barra e o concreto.

Aderência por atrito

O atrito manifesta-se quando há tendência ao deslocamento relativo entre os materiais. Depende da rugosidade superficial da barra e da pressão transversal σ, exercida pelo concreto sobre a barra, em virtude da retração. Em barras curvas ou em regiões de apoio de vigas em pilares, aparecem acréscimos dessas pressões de contato, que favorecem a aderência por atrito. O coeficiente de atrito entre aço e concreto é alto, em função da rugosidade da superfície das barras, resultando valores entre 0,3 e 0,6 (LEONHARDT, 1977). A oposição à ação Fb2 é constituída pela resultante das tensões de aderência (τb) distribuídas ao longo da barra. Aderência Mecânica

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A aderência mecânica é devida à conformação superficial das barras. Nas barras de alta aderência, as saliências mobilizam forças localizadas, aumentando significativamente a aderência.

Aderência mecânica em barras nervuradas

A figura abaixo (LEONHARDT, 1977) mostra que mesmo uma barra lisa pode apresentar aderência mecânica, em função da rugosidade superficial, devida à corrosão e ao processo de fabricação, gerando um denteamento da superfície. Para efeito de comparação, são apresentadas superfícies microscópicas de: barra de aço enferrujada, barra recém laminada e fio de aço obtido por laminação a quente e posterior encruamento a frio por estiramento. Nota-se que essas superfícies estão muito longe de serem efetivamente lisas. Portanto, a separação da aderência nas três parcelas - adesão, atrito e aderência mecânica - é apenas esquemática, pois não é possível quantificar isoladamente cada uma delas.

Rugosidade superficial de barras e fios lisos (LEONHARDT, 1977)

Tensão de aderência

Para uma barra de aço imersa em uma peça de concreto, como a indicada na figura a seguir, a tensão média de aderência é dada por:

Tensão de aderência

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Situações de aderência Na concretagem de uma peça, tanto no lançamento como no adensamento, o envolvimento da barra pelo concreto é influenciado pela inclinação dessa barra. Sua inclinação interfere, portanto, nas condições de aderência. Por causa disso, a NBR 6118 (2003) considera em boa situação quanto à aderência os trechos das barras que estejam com inclinação maior que 45º em relação à horizontal.

Situações de boa e de má aderência (PROMON, 1976)

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As condições de aderência são influenciadas por mais dois aspectos:

Altura da camada de concreto sobre a barra, cujo peso favorece o adensamento, melhorando as condições de aderência;

Nível da barra em relação ao fundo da forma; a exsudação produz porosidade no concreto, que é mais intensa nas camadas mais altas, prejudicando a aderência.

Essas duas condições fazem com que a NBR 6118 considere em boa situação quanto à aderência os trechos das barras que estejam em posição horizontal ou com inclinação menor que 45º, desde que:

Para elementos estruturais com h < 60cm, localizados no máximo 30cm acima da face inferior do elemento ou da junta de concretagem mais próxima.

Para elementos estruturais com h ≥ 60cm, localizados no mínimo 30cm abaixo da face superior do elemento ou da junta de concretagem mais próxima.

Em outras posições e quando do uso de formas deslizantes, os trechos das barras devem ser considerados em má situação quanto à aderência. No caso de lajes e vigas concretadas simultaneamente, a parte inferior da viga pode estar em uma região de boa aderência e a parte superior em região de má aderência. Se a laje tiver espessura menor do que 30cm, estará em uma região de boa aderência.

Resistência de aderência A resistência de aderência de cálculo entre armadura e concreto é dada pela expressão (NBR 6118, 2014, item 9.3.2.1):

{

{

{

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O valor de fctd é dado por (item 8.2.5 da NBR 6118:2014)

⁄

Portanto resulta:

⁄

Onde: c – coeficiente de ponderação da resistência do concreto

5.6.3 Ancoragem

Comprimento de ancoragem Todas as barras das armaduras devem ser ancoradas de forma que seus esforços sejam integralmente transmitidos para o concreto, por meio de aderência, de dispositivos mecânicos, ou por combinação de ambos. Na ancoragem por aderência, os esforços são ancorados por meio de um comprimento reto ou com grande raio de curvatura, seguido ou não de gancho. Com exceção das regiões situadas sobre apoios diretos, as ancoragens por aderência devem ser confinadas por armaduras transversais ou pelo próprio concreto, considerando-se este caso quando o cobrimento da barra ancorada for maior ou igual a 3φ e a distância entre as barras ancoradas também for maior ou igual a 3φ. Nas regiões situadas sobre apoios diretos, a armadura de confinamento não é necessária devido ao aumento da aderência por atrito com a pressão do concreto sobre a barra. Comprimento de Ancoragem Básico Define-se comprimento de ancoragem básico lb como o comprimento reto necessário para ancorar a força limite Rs=As fyd, admitindo, ao longo desse comprimento, resistência de aderência uniforme e igual a fbd, obtida conforme o item 9.3.2.1. da NBR 6118:2014.

O comprimento de ancoragem básico lb é obtido igualando-se a força última de aderência lb fbd com o esforço na barra Rs = As fyd :

Como

obtêm-se:

De maneira simplificada, pode-se dizer que, a partir do ponto em que a barra não for mais necessária, basta assegurar a existência de um comprimento suplementar lb que garanta a transferência das tensões da barra para o concreto.

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Comprimento de Ancoragem Necessário Nos casos em que a área efetiva da armadura Αs,ef é maior que a área calculada As,calc, a tensão nas barras diminui e, portanto, o comprimento de ancoragem pode ser reduzido na mesma proporção. A presença de gancho na extremidade da barra também permite a redução do comprimento de ancoragem, que pode ser calculado pela expressão:

Onde:

{

é calculado conforme o item 9.4.2.4;

é o maior valor entre 0,3lb, 10 e 100mm

Ancoragem de Barras Comprimidas

Nas estruturas usuais de concreto armado, pode ser necessário ancorar barras compridas, nos seguintes casos: • em vigas - quando há barras longitudinais compridas (armadura dupla); • nos pilares - nas regiões de emendas por traspasse, no nível dos andares ou da fundação. As barras exclusivamente compridas ou que tenham alternância de solicitações (tração e compressão) devem ser ancoradas em trecho reto, sem gancho. A presença do gancho gera concentração de tensões, que pode levar ao fendilhamento do concreto ou à flambagem das barras. Em termos de comportamento, a ancoragem de barras comprimidas e a de barras tracionadas é diferente em dois aspectos. Primeiramente, por estar comprimido na região da ancoragem, o concreto apresenta maior integridade (está menos fissurado) do que se estivesse tracionado, e poder-se-ia admitir comprimentos de ancoragem menores.

Ancoragem de barras comprimidas (FUSCO, 1975)

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Um segundo aspecto é o efeito de ponta, como pode ser observado na Figura acima. Esse fator é bastante reduzido com o tempo, pelo efeito da fluência do concreto. Na prática, esses dois fatores são desprezados. Portanto, os comprimentos de ancoragem de barras comprimidas são calculados como no caso das tracionadas. Porém, nas comprimidas não se usa gancho.No cálculo do comprimento de traspasse (lc) de barras comprimidas, adota-se a seguinte expressão (NBR 6118, 2014, item9.5.2.3):

Ancoragem nos apoios

De acordo com a NBR 6118 (2003), item 18.3.2.4, a armadura longitudinal de tração junto aos apoios deve ser calculada para satisfazer a mais severa das seguintes condições: a) no caso de ocorrência de momentos positivos, a armadura obtida através do dimensionamento da seção; b) em apoios extremos, para garantir ancoragem da diagonal de compressão, armadura capaz de resistir a uma força de tração Rs dada por:

( )

Onde Vd é a força cortante no apoio de Nd é a força de tração eventualmente existente. A área de aço nesse caso é calculada pela equação:

c) em apoios extremos e intermediários, por prolongamento de uma parte da armadura de tração do vão (As,vão), correspondente ao máximo momento positivo do tramo (Mvão), de modo que:

Comprimento Mínimo de Ancoragem em Apoios Extremos Em apoios extremos, para os casos (b) e (c) anteriores, a NBR 6118:2014 prescreve que as barras devem ser ancoradas a partir da face do apoio, com comprimento mínimo dado por:

{ ( )

Desta forma, pode-se determinar o comprimento mínimo necessário do apoio:

No qual c é o comprimento da armadura

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A NBR 6118 estabelece que quando houver cobrimento da barra no trecho do gancho, medido normalmente ao plano do gancho, de pelo menos 70 mm, e as ações acidentais não ocorrerem com grande freqüência com seu valor máximo, o primeiro dos três valores anteriores pode ser desconsiderado, prevalecendo as duas condições restantes.

Esforço a Ancorar e Armadura Calculada Na flexão simples, o esforço a ancorar é dado por: A armadura para resistir esse esforço, com tensão σs = fyd, é dada por:

Onde fyd do aço CA-50 corresponde a 4.350 kgf/m³ ou 435 MPa Armadura necessária em apoios extremos Na expressão do comprimento de ancoragem necessário (item 10.5.2),

A área das barras ancoradas no apoio não pode ser inferior a As, nec.

Ancoragem fora de apoio Algumas barras longitudinais podem ser interrompidas antes dos apoios. Para determinar o ponto de início de ancoragem dessas barras, há necessidade de se deslocar, de um comprimento al, o diagrama de momentos fletores de cálculo.

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Deslocamento al do diagrama de momentos fletores

O deslocamento al é fundamentado no comportamento previsto para resistência da viga à força cortante, em que se considera que a viga funcione como uma treliça, com banzo comprimido e diagonais (bielas) formados pelo concreto, e banzo tracionado e montantes constituídos respectivamente pela armadura longitudinal e pelos estribos. Nesse modelo há um acréscimo de esforço na armadura longitudinal de tração, que é considerado através de um deslocamento AL do diagrama de momentos fletores de cálculo.

Trecho de Ancoragem O trecho da extremidade da barra de tração, considerado como de ancoragem, tem início na seção

teórica onde sua tensão σs começa a diminuir, ou seja, o esforço a armadura começa a ser

transferido para o concreto. A barra deve prolongar-se pelo menos 10φ além do ponto teórico de

tensão σs nula, não podendo em nenhum caso ser inferior ao comprimento de ancoragem

necessário.

Ancoragem em Apoios Intermediários Se o ponto A de início de ancoragem estiver na face do apoio ou além dela e a força Rs diminuir em direção ao centro do apoio, o trecho de ancoragem deve ser medido a partir dessa face, com a força Rs dada no item 10.6.2. Quando o diagrama de momentos fletores de cálculo não atingir a face do apoio, as barras prolongadas até o apoio devem ter o comprimento de ancoragem marcado a partir do ponto A e, obrigatoriamente, deve ultrapassar 10φ da face de apoio. Quando houver qualquer possibilidade da ocorrência de momentos positivos nessa região, provocados por situações imprevistas, particularmente por efeitos de vento e eventuais recalques, as barras deverão ser contínuas ou emendadas sobre o apoio.

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Ancoragem em apoios intermediários

5.6.4 Ganchos

Ganchos das armaduras de tração Os ganchos das extremidades das barras da armadura longitudinal de tração podem ser (item 9.4.2.3 da NBR 6118, 2003):

semicirculares, com ponta reta de comprimento não inferior a 2φ ; em ângulo de 45º (interno), com ponta reta de comprimento não inferior a 4φ ; em ângulo reto, com ponta reta de comprimento não inferior as 8φ.

Para barras lisas, os ganchos devem ser semicirculares. Vale ressaltar que, segundo as recomendações da NBR 6118, as barras lisas deverão ser sempre ancoradas com ganchos.

Tipos de ganchos

Ainda segundo a NBR 6118 (2003), o diâmetro interno da curvatura dos ganchos das armaduras longitudinais de tração deve ser pelo menos igual ao estabelecido na tabela 10.1. Diâmetros dos pinos de dobramento

BITOLA CA-25 CA-50 CA-60

t < 20 4t 5t 6t

t 20 5t 8t

Ganchos dos estribos

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A NBR 6118 (2003), item 9.4.6, estabelece que a ancoragem dos estribos deve necessariamente ser garantida por meio de ganchos ou barras longitudinais soldadas. Os ganchos dos estribos podem ser:

Semicirculares ou em ângulo de 45o (interno), com ponta reta de comprimento igual a 5φ, porém não inferior a 5cm;

Em ângulo reto, com ponta reta de comprimento maior ou igual a 10φ, porém não inferior a 7cm (este tipo de gancho não deve ser utilizado para barras e fios lisos).

O diâmetro interno da curvatura dos estribos deve ser, no mínimo, igual ao valor dado na Tabela 10.2.

Diâmetros dos pinos de dobramento para estribos:


t 10 3t 3t 3t

10 < t < 20 4t 5t

t 20 5t 8t

Exemplo: na maioria dos casos, os estribos são dimensionados em 4.0, 5.0 ou 6.0, sendo assim, os ganchos mais usuais são de:


4.0 12mm 12mm 12mm

5.0 15mm 15mm 15mm

6.0 18mm 18mm 18mm

5.6.5 Armadura de pele

O controle da fissuração através da limitação da abertura estimada das fissuras, no estudo das deformações das peças de concreto armado, estabeleceu-se recursos que visam minimizar essas deformações. Armadura destinada a minimizar a fissuração por tração de um elemento estrutural.

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O item 17.3.5.2.3 da NBR 6118:2014 define:

A mínima armadura lateral deve ser 0,10 % Ac,alma em cada face da alma da viga e composta por barras de CA-50 ou CA-60, com espaçamento não maior que 20 cm e devidamente ancorada nos apoios, não sendo necessária uma armadura superior a 5 cm²/m por face. Em vigas com altura igual ou inferior a 60 cm, pode ser dispensada a utilização da armadura de pele. As armaduras principais de tração e de compressão não podem ser computadas no cálculo da armadura de pele.

Armadura de pele

Fonte: Núcleo de Ensino e Pesquisa da Alvenaria Estrutural- UNESP

5.6.6 Armadura de suspensão

Normalmente, os apoios das vigas são constituídos pelos pilares. Neste caso, diz-se que os apoios são do tipo direto. Algumas vezes as vigas se apoiam em outras vigas; constituem os apoios do tipo indireto. Nas proximidades de cargas concentradas transmitidas à viga por outras vigas ou elementos discretos que nela se apoiem ao longo ou em parte de sua altura, ou fi quem nela pendurados, deve ser colocada armadura de suspensão. Quando as reações são aplicadas junto à face superior da viga de apoio, não existe a necessidade de armadura de suspensão. Esta situação é ilustrada nas figuras abaixo:

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Viga de pequena altura apoiada sobre uma viga de grande altura

Vigas altas

Sendo Rd a reação de apoio, a força de suspensão pode ser estimada em

(

)

Onde: h = altura da viga apoiada ha = altura da viga de apoio. A armadura de suspensão será dada por:

.

A armadura de suspensão Asusp pode ser distribuída na zona de suspensão, junto ao cruzamento das vigas, conforme a figura

Zona de suspensão

Ganchos nos apoios extremos

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Ganchos nos apoios centrais

5.6.7 Armadura de ligação (costura)

Quando a inércia à flexão da laje difere da inércia da torção da viga, temos tendência a fissurações, que deverão ser combatidas pela armadura de ligação mesa – alma.

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Conforme o item 18.3.7 da NBR 6118: Os planos de ligação entre mesas e almas ou talões e almas de vigas devem ser verificados com relação aos efeitos tangenciais decorrentes das variações de tensões normais ao longo do comprimento da viga, tanto sob o aspecto de resistência do concreto, quanto das armaduras necessárias para resistir às trações decorrentes desses efeitos. As armaduras de flexão da laje, existentes no plano de ligação, podem ser consideradas parte da armadura de ligação, quando devidamente ancoradas, complementando-se a diferença entre ambas, se necessário. A seção transversal mínima dessa armadura, estendendo-se por toda a largura útil e adequadamente ancorada, deve ser de 1,5 cm² por metro.

Situação mesa-alma

Situação alma-mesa (viga invertida)

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5.7 PRÉ-DIMENSIONAMENTO DAS PEÇAS

O pré-dimensionamento dos elementos estruturais é necessário para que se possa calcular o peso próprio da estrutura, que é a primeira parcela considerada no cálculo das ações. Essa informação também subsidia o projeto arquitetônico, evitando alterações na proposta inicial, quando no desenvolvimento do projeto estrutural. O conhecimento das dimensões mínimas permite determinar os vãos equivalentes e as rigidezes, necessários no cálculo das ligações entre os elementos. Como já vimos, a armadura dos elementos de concreto armado tem funções diferentes e por sua vez, são identificadas para tal, conforme descrito em 5.7.1. Outro dado fundamental para um pré-dimensionamento eficiente é a exigência em relação aos cobrimentos mínimos da armadura, estabelecidos na NBR 6118:2014 no item 7.4 e especificados mais abaixo.

5.7.1 Armaduras

O conhecimento do posicionamento das armaduras, suas funções e nomenclaturas é etapa importante para o profissional da construção civil. No quadro abaixo estão identificadas as nomenclaturas mais usuais das peças de concreto armado:

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Cobrimento da armadura

Cobrimento nominal da armadura (c) é o cobrimento mínimo (cmin) acrescido de uma tolerância de execução (∆c):

c = cmin + ∆c O projeto e a execução devem considerar esse valor do cobrimento nominal para assegurar que o cobrimento mínimo seja respeitado ao longo de todo o elemento. O valor do cobrimento depende da classe de agressividade do ambiente. Algumas classes estão indicadas na Tabela 6.1.

Classes de agressividade ambiental – NBR 6118

Cobrimento mínimo nominal NBR 6118:2014

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A agressividade ambiental na qual a obra estará submetida define o cobrimento mínimo necessário para os diferentes elementos (vigas, pilares, lajes) e a resistência mínima do concreto utilizado. Nas obras correntes, ∆c ≥ 10mm. Quando houver um controle rigoroso da qualidade da execução, pode ser adotado ∆c = 5mm. Mas a exigência desse controle rigoroso deve ser explicitada nos desenhos de projeto.

5.7.2 Pré-dimensionamento das lajes

São, normalmente, de forma retangular de lados x e y ≥ x (vãos teóricos correspondentes às distâncias entre os eixos das vigas opostas de apoio da laje). Os tipos usuais são: maciça, cogumelo, nervurada e mista (aqui incluída a laje de vigotas pré-moldadas). Apresentam-se, a seguir, as regras para as lajes maciças usuais de edifícios sujeitas a cargas distribuídas uniformes.

Espessura mínima O pré-dimensionamento das peças toma como base os parâmetros da NBR 6118:2014, no seu item 13.2.4 define que nas lajes maciças devem ser respeitados os seguintes limites mínimos para a espessura:

a) 7 cm para cobertura não em balanço; b) 8 cm para lajes de piso não em balanço; c) 10 cm para lajes em balanço; d) 10 cm para lajes que suportem veículos de peso total menor ou igual a 30 kN; e) 12 cm para lajes que suportem veículos de peso total maior que 30 kN;

f) 15 cm para lajes com protensão apoiadas em vigas, com o mínimo de

para lajes de piso

biapoiadas e

para lajes de piso contínuas;

g) 16 cm para lajes lisas e 14 cm para lajes-cogumelo, fora do capitel. No dimensionamento das lajes em balanço, os esforços solicitantes de cálculo a serem

considerados devem ser multiplicados por um coeficiente adicional n, de acordo com o indicado na Tabela 13.2.:

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Com base nas dimensões mínimas, a espessura das lajes pode ser obtida com a expressão :

Seção transversal da laje

O pré-dimensionamento de lajes consiste na estimativa de sua espessura (h). Uma forma simples de pré-dimensioná-las é tomar como referência o vão (l) da seguinte maneira:

Laje maciça armada em duas direções: l/50 ≤ h ≤ l/40;

Laje maciça armada em uma direção: l/45 ≤ h ≤ l l/30;

Laje nervurada em concreto armado e protendido: l/30 ≤ h ≤ l/25;

Laje lisa: l /40 ≤ h ≤ l /30; Laje cogumelo: l /45 ≤ h ≤ l /35.

5.7.3 Pré-dimensionamento das vigas

Para pré-dimensionar uma viga é necessário estimar as dimensões da seção transversal. No presente estudo serão abordados apenas as vigas de concreto com seção retangular, que constitui a maioria das aplicações. Para definir a altura é necessário fixar um valor para a largura (bw), de acordo com o vão. Como referência, pode-se adotar os seguintes valores:

bw = 12 cm (vão ≤ 4 m); bw = 20 cm (4 m < vão ≤ 8 m); bw = 25 a 30 cm (vão > 8 m).

Esses valores estão condicionados ao tipo de alvenaria (tijolo maciço, tijolo furado, blocos de concreto etc.), porém pode ocorrer em grandes edifícios que a mesma ultrapasse a alvenaria devido à carga imposta. Para muitos casos, no entanto, a largura de uma viga deve ser escolhida de maneira que ela fique embutida na alvenaria, privilegiando a estética. As alturas das vigas devem, se possíveis, serem padronizadas em dimensões múltiplas de 5 cm. Vigas contínuas devem manter, se possíveis, a mesma seção transversal nos vários tramos. Isso facilita a concretagem e a padronização de fôrmas. Uma maneira simples de pré-dimensionar a altura de uma viga de concreto armado é através de seu vão:

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onde h é a altura da viga e l é vão.

Para vigas em balanço, a relação a ser adotada é

Em alguns casos podem ocorrer restrições arquitetônicas para a altura das vigas uma restrição comum para grandes vãos é sua interferência em portas e janelas, as quais têm medidas padronizadas e se não for observado o pé direito do pavimento, a viga pode interferir. Uma solução para situações em que a altura da viga deve ser reduzida é o uso de armaduras duplas.

Sugere-se para este caso

, valor obtido de simulações de cálculo.

Uma tabela empírica, também usada nos dimensionamentos definida por uma relação entre alturas de vigas de concreto, de acordo com a condição de apoio:

Num tabuleiro de edifício, não é recomendável utilizar muitos valores diferentes para altura das vigas, de modo a facilitar e otimizar os trabalhos de cimbramento. Usualmente, adotam-se, no máximo, duas alturas diferentes. Tal procedimento pode, eventualmente, gerar a necessidade de armadura dupla em alguns trechos das vigas. Os tramos mais críticos, em termos de vãos excessivos ou de grandes carregamentos, devem ter suas flechas verificadas posteriormente. Para armadura longitudinal em uma única camada, a relação entre a altura total e a altura útil é dada pela expressão:

Seção transversal da viga

5.7.4 Pré-dimensionamento dos pilares

Inicia-se o pré-dimensionamento dos pilares estimando-se sua carga, por exemplo, através do processo das áreas de influência. Este processo consiste em dividir a área total do pavimento em áreas de influência, relativas a cada pilar e, a partir daí, estimar a carga que eles irão absorver.

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A NBR 6118:2014 estabelece que a seção transversal de pilares e pilares-parede maciços, qualquer que seja a sua forma, não pode apresentar dimensão menor que 19 cm. Em casos especiais, permite-se a consideração de dimensões entre 19 cm e 14 cm, desde que se multipliquem os esforços solicitantes de cálculo a serem considerados no dimensionamento por um

coeficiente adicional n, de acordo com o indicado na Tabela 13.1 e na Seção 11. Em qualquer caso, não se permite pilar com seção transversal de área inferior a 360 cm². Quando uma estrutura está sujeita a ações verticais e horizontais, seus nós deslocam horizontalmente. Os efeitos globais de 2°ordem são os esforços causados por esses deslocamentos. Nas barras da estrutura, os respectivos eixos não se mantêm retilíneos, surgindo os efeitos locais de 2°ordem, que afetam principalmente os esforços solicitantes ao longo dessas barras. Em princípio, todas as estruturas são deslocáveis, no entanto, para convenção de análise, elas são classificadas em estruturas de nós fixos e estruturas de nós móveis

A área de influência de cada pilar pode ser obtida dividindo-se as distâncias entre seus eixos em intervalos que variam entre 0,45l e 0,55l, dependendo da posição do pilar na estrutura, conforme o

seguinte critério :

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Áreas de influência dos pilares

0,45l: pilar de extremidade e de canto, na direção da sua menor dimensão; 0,55l: complementos dos vãos do caso anterior;

0,50l: pilar de extremidade e de canto, na direção da sua maior dimensão.

No caso de edifícios com balanço, considera-se a área do balanço acrescida das respectivas áreas das lajes adjacentes, tomando-se, na direção do balanço, largura igual a 0,50l, sendo l o vão

adjacente ao balanço. Convém salientar que quanto maior for à uniformidade no alinhamento dos pilares e na distribuição dos vãos e das cargas, maior será a precisão dos resultados obtidos. Há que se salientar também que, em alguns casos, este processo pode levar a resultados muito imprecisos. A existência de caixa d’água superior, casa de máquina e outros equipamentos não pode ser ignorada no pré-dimensionamento dos pilares, devendo-se estimar os carregamentos gerados por eles, os quais devem ser considerados nos pilares que os sustentam.

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5.8 Mecanismos de envelhecimento e deterioração do concreto

A tecnologia do concreto e consequentemente das estruturas de concreto armado desenvolve-se a cada ano, a medida que novos produtos vão sendo desenvolvidos e que os estudos em relação as manifestações patológicas verificados nas estruturas são estudados com maior propriedade. É consenso que a qualidade do concreto e boas práticas de execução garantem a durabilidade da edificação, mantendo sua função e uso e exigem manutenção menos invasivas e com peridiocidade maior. Todavia, não dispensam que alguma manutenção seja realizada ao longo de sua vida útil. Dentro desse enfoque devem ser considerados, ao menos, os mecanismos de envelhecimento e deterioração da estrutura de concreto.

5.8.1 Mecanismos preponderantes de deterioração relativos ao concreto

Lixiviação É o mecanismo responsável por dissolver e carrear os compostos hidratados da pasta de cimento por ação de águas puras, carbônicas agressivas, ácidas e outras. Para prevenir sua ocorrência, recomenda-se restringir a fissuração, de forma a minimizar a infiltração de água, e proteger as superfícies expostas com produtos específicos, como os hidrófugos.

imagens da internet

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Expansão por sulfato É a expansão por ação de águas ou solos que contenham ou estejam contaminados com sulfatos, dando origem a reações expansivas e deletérias com a pasta de cimento hidratado. A prevenção pode ser feita pelo uso de cimento resistente a sulfatos, conforme ABNT NBR 5737.

Reação álcali-agregado É a expansão por ação das reações entre os álcalis do concreto e agregados reativos. O projetista deve identificar no projeto o tipo de elemento estrutural e sua situação quanto à presença de água, bem como deve recomendar as medidas preventivas, quando necessárias, de acordo com a ABNT NBR 15577-1.

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5.8.2 Mecanismos preponderantes de deterioração relativos à armadura

Despassivação por carbonatação É a despassivação por carbonatação, ou seja, por ação do gás carbônico da atmosfera sobre o aço da armadura. As medidas preventivas consistem em dificultar o ingresso dos agentes agressivos ao interior do concreto. O cobrimento das armaduras e o controle da fissuração minimizam este efeito, sendo recomendável um concreto de baixa porosidade.

Método de verificação: aplicação de fenolftaleína a 1% em álcool etílico

Despassivação por ação de cloretos Consiste na ruptura local da camada de passivação, causada por elevado teor de íon-cloreto. A corrosão da armadura desencadeada por íons cloreto provoca a perda seção da armadura de forma localizada (pites). As medidas preventivas consistem em dificultar o ingresso dos agentes agressivos ao interior do concreto.

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O cobrimento das armaduras e o controle da fissuração minimizam este efeito, sendo recomendável o uso de um concreto de pequena porosidade. O uso de cimento composto com adição de escória ou material pozolânico é também recomendável nestes casos.

Fontes de cloretos no concreto: Fontes externas Cloretos adicionados à massa de concreto

Maresia ou névoa de ambiente marinho

Aditivos aceleradores de pega a base de CaCl2

Água do mar (zonas de respingo e variação de maré) Uso de água contaminada no amassamento Sais de degelo

Processos industriais Agregados contaminados Solos contaminados

Lavagens com ácido muriático

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5.8.3 Mecanismos de deterioração da estrutura propriamente dita

São todos aqueles relacionados às ações mecânicas, movimentações de origem térmica, impactos, ações cíclicas, retração, fluência e relaxação, bem como as diversas ações que atuam sobre a estrutura. Sua prevenção requer medidas específicas, que devem ser observadas em projeto, de acordo com esta Norma ou Normas Brasileiras específicas. Alguns exemplos de medidas preventivas são dados a seguir:

Barreiras protetoras em pilares (de viadutos pontes e outros) sujeitos a choques mecânicos;

Período de cura após a concretagem (para estruturas correntes, ver ABNT NBR 14931);

Juntas de dilatação em estruturas sujeitas a variações volumétricas; Solamentos isotérmicos, em casos específicos, para prevenir patologias devidas a

variações térmicas.

4 - notas de aula - parte ii - concreto armado

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