elemento de cálculo estrutural - civil - 040609

ENGENHARIA CIVIL

Profa Dra Giovana K. Wiecheteck

Prof. Dr. Alceu G. Andrade Filho

Prof. M. Oscar H. Fürstenberger

Prof. Dr. José A. Krüger

ENGENHARIA CIVIL

RESOLUÇÃO Nº 218 – CONFEA, de 29/06/1973

Art. 1º. - Para efeito de fiscalização do exercício profissional correspondente às diferentes

modalidades da Engenharia, Arquitetura e Agronomia em nível superior e em nível médio, ficam

designadas as seguintes atividades:

01 Supervisão, coordenação e orientação técnica

02 Estudo, planejamento, projeto e especificação

03 Estudo de viabilidade técnica e econômica

04 Assistência, assessoria e consultoria

05 Direção de obra e serviço técnico

06 Vistoria, perícia, avaliação, arbitramento, laudo, parecer técnico

ENGENHARIA CIVIL

RESOLUÇÃO Nº 218 – CONFEA, de 29/06/1973

Art. 1º. – Para efeito de fiscalização do exercício profissional correspondente às diferentes

modalidades da Engenharia, Arquitetura e Agronomia em nível superior e em nível médio, ficam

designadas as seguintes atividades:

07 Desempenho de cargo e função técnica

08 Ensino, pesquisa, análise, experimentação, ensaio e divulgação

técnica, extensão

09 Elaboração de orçamento

10 Padronização, mensuração e controle de qualidade

11 Execução de obra e serviço técnico

12 Fiscalização de obra e serviço técnico

ENGENHARIA CIVIL

RESOLUÇÃO Nº 218 – CONFEA, de 29/06/1973

Art. 1º. – Para efeito de fiscalização do exercício profissional correspondente às diferentes

modalidades da Engenharia, Arquitetura e Agronomia em nível superior e em nível médio, ficam

designadas as seguintes atividades:

13 Produção técnica especializada

14 Condução de trabalho técnico

15 Condução de equipe de instalação, montagem, operação, reparo

ou manutenção

16 Execução de instalação, montagem e reparo

17 Operação e manutenção de equipamento e instalação

18 Execução de desenho técnico

ENGENHARIA CIVIL

RESOLUÇÃO Nº 218 – CONFEA, de 29/06/1973

Art. 7º. - Compete ao ENGENHEIRO CIVIL o desempenho das atividades 01 a 18 do art. 1º desta

Resolução referentes a:

01 edificações

02 estradas, pistas de rolamento

03 aeroportos

04 sistemas de transportes

05 sistemas de abastecimento de água

06 sistemas de saneamento

ENGENHARIA CIVIL

RESOLUÇÃO Nº 218 – CONFEA, de 29/06/1973

Art. 7º. - Compete ao ENGENHEIRO CIVIL o desempenho das atividades 01 a 18 do art. 1º desta

Resolução referentes a:

07 portos, rios, canais

08 barragens, diques

09 drenagem, irrigação

10 pontes e grandes estruturas

11 serviços afins e correlatos

ENGENHARIA CIVIL

DISCIPLINAS DE FORMAÇÃO BÁSICA E GERAL

Introdução à Engenharia Civil

Cálculo Diferencial e Integral

Cálculo Vetorial e Geometria Analítica

Cálculo Numérico e Álgebra Linear

Estatística Aplicada à Engenharia

Desenho Básico

Física I

Física II

Química

ENGENHARIA CIVIL

DISCIPLINAS DE FORMAÇÃO BÁSICA E GERAL

Informática Aplicada à Engenharia

Mecânica dos Sólidos

Mecânica dos Fluidos

Controle Ambiental

Instalações Elétricas

Projetos

Legislação Profissional

Engenharia Financeira

Empreendedorismo e Relações Humanas

Administração

ENGENHARIA CIVIL

DISCIPLINAS DE FORMAÇÃO ESPECÍFICA

E PROFISSIONALIZANTE

Topografia e Geoprocessamento

Planejamento Urbano

Equipamentos de Construção

ENGENHARIA CIVIL

DISCIPLINAS DE FORMAÇÃO ESPECÍFICA

E PROFISSIONALIZANTE

ESTRUTURAS

Teoria das Estruturas

Estruturas de Aço

Estruturas de Madeira

Estruturas de Concreto Armado

ENGENHARIA CIVIL

DISCIPLINAS DE FORMAÇÃO ESPECÍFICA

E PROFISSIONALIZANTE

ÁGUAS

Hidrologia Aplicada

Hidráulica

Saneamento

Instalações Hidráulicas

ENGENHARIA CIVIL

DISCIPLINAS DE FORMAÇÃO ESPECÍFICA

E PROFISSIONALIZANTE

CONSTRUÇÃO CIVIL

Elementos de Arquitetura

Materiais de Construção Civil

Construção Civil

Planejamento e Controle de Obras

Engenharia de Segurança

ENGENHARIA CIVIL

DISCIPLINAS DE FORMAÇÃO ESPECÍFICA

E PROFISSIONALIZANTE

GEOTECNIA E TRANSPORTES

Geologia

Mecânica dos Solos

Fundações

Planejamento de Transportes

Rodovias

Pavimentação

ENGENHARIA CIVIL

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO

AGREGADOS

Classificação: mais prática do que geológica

Elemento predominante

na composição das rochas

• silicosas (sílica)

• calcárias (carbonato de cálcio)

• argilosas (silicatos hidratados de alumínio)

AGREGADOS

CARACTERÍSTICAS DE QUALIDADE

Ausência de substâncias nocivas

• materiais carbonosos(afetam o tempo de pega do cimento)

• açúcares(afetam o tempo de pega do cimento)

AGREGADOS

CARACTERÍSTICAS DE QUALIDADE

Durabilidade e resistência química

• rochas como feldspatos e xistospodem se decomporsob a ação da água ou do ar

AGREGADOS

CARACTERÍSTICAS DE QUALIDADE

Reatividade potencial

• agregados potencialmente reativos(calcedônia, opala, tridimita, cistobalitae dolomitas argilosas)reagem com os álcalis (KOH e NaOH),provocando a formação de compostosexpansivos, que podem degradar o concreto

AGLOMERANTES

• materiais ligantes, minerais

• elementos ativos (transformação química)

• em geral pulverulentos

• solidarizam os grãos de agregados inertes

• misturados com a água formam pasta

• endurecem por processos físico-químicos

• propriedades semelhantes

às das pedras naturais

AGLOMERANTES

CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO O ENDURECIMENTO

• aglomerantes aéreos:

conservam suas propriedades

e só endurecem ao ar,

não fazendo pega sob a água

AGLOMERANTES

CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO O ENDURECIMENTO

• aglomerantes hidráulicos:

conservam suas propriedades

e endurecem e fazem pega

até mesmo debaixo d’água

AGLOMERANTES

GESSO

• produto da desidratação (calcinação)

parcial ou total da gipsita

• sulfato de cálcio dihidratado (CaSO4.2H2O)

mais ou menos impuro

• encontrado livre na natureza

AGLOMERANTES

GESSO

• temperatura aumentada gradualmente

• água de cristalização evapora

• temperatura entre 110o C e 160o C

sulfato hidratado -> hemi-hidratado

CaSO4 . ½ H2O

• t > 205o C

o gesso de torna anidro (CaSO4)

AGLOMERANTES

GESSO

• endurecimento do gesso - processo inverso

• hidratação: CaSO4.2H2O (estado cristalino)

• dihidrato agrupado em cristais entrelaçados

• forma tecido e adquire maior resistência

• grande elevação de temperatura

AGLOMERANTES

CAL

• produto da calcinação de pedras calcárias

• temperatura inferior à do início da fusão

• carbonato de cálcio: calcário (CaCO3)

• pedra de cal, calcário sedimentário amorfo

• transformação do carbonato em óxido

AGLOMERANTES

CAL

• calcinação do calcário em fornos

• temperatura entre 900 e 1200o C

• reação endotérmica:

CaCO3 + calor CaO + CO2

• 56% de CaO (cal virgem) e 44% de CO2

AGLOMERANTES

CAL

Objetivos da calcinação

• evapora a água da matéria-prima

• aquece o calcário até a temperatura requerida

• expele o CO2, deixando os óxidos

de cálcio e de magnésio

AGLOMERANTES

CAL

Extinção da cal

• transformar os óxidos de cálcio e magnésio

em hidróxidos, pela adição de água

• cal resultante: extinta ou hidratada

• desprendimento de vapor

• material revolvido até que cesse

AGLOMERANTES

CAL

Extinção da cal

• a cal viva reage energicamente com a água

CaO + H2O Ca(OH)2 + calor

• reação exotérmica e reversível

• o hidróxido pode ser novamente decomposto

em cal e água, se for aquecido

a altas temperaturas

AGLOMERANTES

CAL

Extinção da cal

• a cal hidratada absorve o gás carbônico do ar

recompondo-se em carbonato duro

• completa-se o ciclo, com a carbonatação:

Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O

• com o tempo a argamassa petrifica

• o carbonato de cálcio puro

é praticamente insolúvel na água

AGLOMERANTES

OBTENÇÃO

Os aglomerantes hidráulicos são obtidos

pela calcinação, a altas temperaturas,

de misturas de sílica, alumina,

óxido férrico, cal e magnésia,

que depois são extintas e moídas.

São, em suma, constituídos de argila e cal.

AGLOMERANTES

OBTENÇÃO

• cal e a argila: inertes, formando pasta

• aquecimento: transformação

• evaporação da água de capilaridade

• evaporação da água de constituição da argila

AGLOMERANTES

OBTENÇÃO

• 700oC: reações químicas

• componentes no estado sólido

• silicatos e aluminatos

• 1.250o C: fusão incipiente

• pasta: cal virgem e óxido de ferro

• na pasta se dissolvem silicatos e aluminatos

AGLOMERANTES

OBTENÇÃO

• compostos ricos em cálcio

• ao esfriar cristalizam-se (clínqueres)

• pedras de cor entre o amarelo e o cinzento

• tamanho entre o de ervilhas e o de nozes

• aglomerante : moagem dos clínqueres

AGLOMERANTES

CIMENTO

• 1824 - Joseph Aspdin, oleiro

• cimento portland

• aparência das rochas da ilha de Portland

• cozimento de misturas de argila com calcário

AGLOMERANTES

CIMENTO

• material pulverulento

• silicatos e aluminatos de cálcio

• hidratação - endurecimento da massa

• elevada resistência mecânica

AGLOMERANTES

CIMENTO - FABRICAÇÃO

• composição da matéria-prima

• calcinação

• resfriamento

• moagem do clínquer

• ensacamento e expedição

AGLOMERANTES

CIMENTO - FABRICAÇÃO

• adições posteriores : água e gesso

• água: resfriamento do clínquer

• gesso: regularização da pega

• combina com o aluminato tricálcico e com

a água, formando o sulfoaluminato de cálcio

AGLOMERANTES

CIMENTO - FABRICAÇÃO

Materiais Processo Resultantes

calcário + argilas 1500oC compostos anidros

(clínquer)

sílica, alumina,

óxidos de ferro, cal,

magnésia, álcalis

calcinação

à fusão parcial

silicatos,

aluminatos,

cal livre,

compostos alcalinos

AGLOMERANTES

AGLOMERANTES

CIMENTO – COMPOSIÇÃO QUÍMICA

• silício (Si) sílica (SiO2)

• alumínio (Al) alumina (Al2O3)

• ferro (Fe) óxido de ferro (Fe2O3)

• cálcio (Ca) cal (CaO)

• magnésio(Mg) magnésia (MgO)

AGLOMERANTES

CIMENTO – MATÉRIA-PRIMA

• Calcário (~76%) CaO + CO2

• Argila (~24%) SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 + H2O

CaO ...... C

SiO2 ....... S

Al2O3 ..... A

Fe2O3 ..... F

AGLOMERANTES

CIMENTO - COMPOSIÇÃO DO CLÍNQUER

• 3 CaO.SiO2 ................... C3S (40-70%)silicato tricálcico: resistência nos primeiros dias

• 2 CaO.SiO2 ................... C2S (10-40%)silicato dicálcico: aumento gradativo da resistência

• 3 CaO.Al2O3 ................. C3A (5-15%)

• 4 CaO.Al2O3.Fe2O3 ...... C4AF (5-10%)

AGLOMERANTES

CIMENTO

Pega Endurecimento

fenômeno químico fenômeno físico

constituição alterada sem alteração

gelinização evaporação da água

desprendimento de calor secagem

reações cristais entrelaçados

AGLOMERANTES

CIMENTO - EXPANSILIBILIDADE

• expansão, variações de volume

• tensões internas, fissurações

• desagregação, desintegração da massa

• motivo: hidratação dos restos da cal livre

• pega demorada dá tempo à cal de hidratar

AGLOMERANTES

CIMENTO - AVENTAMENTO

• aeração ou hidratação natural

• contato com umidade no armazenamento

• mudança nas propriedades

• hidratação dos grãos superficiais

• disseminação para as camadas interiores

AGLOMERANTES

CIMENTO – EFEITOS TÉRMICOS

• hidratação - desprendimento de calor

• dissipação de calor pela superfície

• interior ainda quente

• tensões de origem térmica

• fissuramento

AGLOMERANTES

CIMENTO - EXSUDAÇÃO

• fenômeno de segregação

• grãos de cimento mais pesados

• sedimentação por gravidade

• excesso de água nas partes superiores

• finura do cimento influi:

diminuição dos espaços intergranulares

ARGAMASSAS

água +

aglomerante +

agregado miúdo =

-----------------

argamassa

ARGAMASSAS

PROPRIEDADES

• capacidade de retenção de água• molhar as superfícies dos grãos

e do aglomerante• superfície específica dos constituintes• cal - elevada superfície específica e

alta capacidade adsorvente*

* Define-se adsorção como a fixação de moléculas de uma substância (o adsorvato) na superfície de outra

substância (o adsorvente).

ARGAMASSAS

PROPRIEDADES

• revestimentos executados

em camadas delgadas

• área de exposição muito grande

em relação à espessura e ao volume

• rápida evaporação da água de amassamento

• presença da cal como fornecedora

permanente de água

para a hidratação do cimento

ARGAMASSAS

PROPRIEDADES

• argamassas de cal - cal extinta e areia

• a cal deve ser completamente extinta

• argamassa em repouso - para que a cal

que ainda não se extinguiu venha

a se hidratar antes da aplicação

ARGAMASSAS

PROPRIEDADES

• mistura com areia separa partículas de cal

• aumenta a porosidade

• facilita a combinação com o

anidrido carbônico do ar

• distribui as contrações por toda a massa

• torna a argamassa mais econômica