Apostila Concreto Armado Ufsc

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<ul><li><p>UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA </p><p>CENTRO TECNOLGICO </p><p>DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL </p><p>CURSO DE GRADUAO EM ENGENHARIA CIVIL </p><p>PROFESSOR: IVO J. PADARATZ </p><p>ECV 5261 ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO I </p><p> COLABORAO: PROGRAMA ESPECIAL DE TREINAMENTO PET/ECV </p></li><li><p>1. PRINCPIOS BSICOS DO MATERIAL CONCRETO ARMADO O concreto armado atualmente o material mais usado na construo de </p><p>estruturas de edificaes e obras virias como pontes, viadutos, passarelas, etc. </p><p> Figura 1.1 - Edifcio em concreto armado. </p><p> Figura 1.2 - Ponte em concreto armado. </p><p>1.1. COMPOSIO DO CONCRETO O material concreto composto por dois componentes principais, a argamassa e os agregados grados. A argamassa formada pela pasta + agregados midos, com ou sem aditivos, sendo que a pasta representa o aglomerante e a gua. </p></li><li><p>1.2. CARACTERSTICAS MECNICAS DO CONCRETO Boa resistncia compresso </p><p> Concreto de baixa resistncia: 10 a 25 MPa Concreto de mdia resistncia: 30 a 55 MPa Concreto de alta resistncia: &gt; 60 MPa </p><p>M resistncia trao (10% da resistncia compresso). </p><p>1.3. PRINCPIO DO CONCRETO ARMADO CONCRETO ARMADO = CONCRETO + ARMADURA + ADERNCIA possvel devido a duas propriedades: </p><p> aderncia recproca entre concreto e ao coeficiente de dilatao trmica dos dois materiais aproximadamente </p><p>igual CONCRETO ~ 1,010-5/ oC AO = 1,210-5/ oC </p><p> O concreto protege a armadura contra a agressividade do meio ambiente. </p><p> Figura 1.3 - Viga de concreto simples rompendo-se na parte inferior devido pequena </p><p>resistncia trao do concreto. </p><p> Figura 1.4 - Viga de concreto armado. As armaduras, colocadas na parte inferior, absorvem os esforos de trao, cabendo ao concreto resistir compresso. As </p><p>armaduras controlam a abertura das fissuras. </p></li><li><p>1.4. VANTAGENS DO CONCRETO ARMADO As principais vantagens do concreto armado so: </p><p> Economia: matria prima barata, principalmente a areia e a brita; no exige mo de obra com muita qualificao; equipamentos em geral simples </p><p> Moldagem fcil Resistncia: ao fogo; s influncia atmosfricas; ao desgaste </p><p>mecnico; ao choque e vibraes Monolitismo da estrutura Durabilidade com manuteno e conservao Rapidez de construo (pr-moldados) Aumento da resistncia compresso com o tempo </p><p>1.5. DESVANTAGENS DO CONCRETO ARMADO As principais desvantagens na utilizao do concreto armado so: </p><p> Peso prprio elevado (C = 25 kN/m3) Menor proteo trmica Reformas e demolies so trabalhosas e caras Preciso no posicionamento das armaduras Fissuras inevitveis na regio tracionada Construo definitiva </p><p>1.6. HISTRICO </p><p>1.6.1. HISTRICO NO MUNDO 1824 - Josef Aspdin desenvolve o chamado cimento Portland. 1845 - Johnson produziu um cimento do tipo usado atualmente (Inglaterra). 1848 - Lambot constri um barco de cimento armado. 1852 - Coignet executa vigotas e pequenas lajes. 1855 - Lambot expe o barco de cimento armado na Exposio Universal (Frana). 1861 - Monier fabrica vasos de flores. 1867 - Monier consegue chegar ao concreto armado usado atualmente (em termos dos materiais). 1877 - Hyatt (USA) publica resultados de suas experincias. 1878 - Monier patenteia a construo de tubos, lajes e pontes (sem base cientfica). 1880 - Hennebique constri a 1a. laje armada com barras de ao de seo circular. 1884 - Freytag adquire patentes de Monier (Alemanha). 1885 - Wayss adquire patentes para usar na ustria e Alemanha. 1892 - Hennebique patenteia a viga como atualmente empregada (barras longitudinais com estribos). 1897 - Rabut inicia o 1o. curso de concreto armado na cole National des Ponts e Chausses. 1902 - Wayss e Freytag publicam trabalhos experimentais. 1902 - Mrsch (Alemanha) elabora e publica a 1a. teoria cientificamente consistente e comprovada experimentalmente. 1904 - 1a. norma para clculo e construo em concreto armado (Alemanha). 1906 - 1a. norma francesa. </p></li><li><p>1909 - 1a. norma suia. 1907 a 1911 - Maurice Levy, E. Freyssinet, A. Mesnager, G. Perret, Franois Hennebique desenvolvem e avanam muito no campo terico e prtico do concreto armado. 1911 - F. Hennebique constri a ponte do Risorgimento, em Roma, com 100m de vo que representaria um recorde mundial de 1911 a 1921. </p><p>1.6.2. HISTRICO NO BRASIL 1908 - 1a. ponte em concreto armado, projeto de Hennembique, construo em Hecheverria - RJ. 1912 - 1a. Companhia Construtora de Concreto Armado, de Riedlinger, tcnico alemo, RJ. 1920 a 1940 - Emlio H. Baumgart, engenheiro de origem germnica, nasceu em Blumenau - SC, cursou engenharia no Rio de Janeiro onde se formou em 1918, teve destacada atuao no incio do concreto armado no Brasil. Projetando a ponte sobre o Rio do Peixe em Joaaba - SC com 68m de vo (1928) e o edifcio A Noite de 22 andares (1930) no Rio de Janeiro - RJ. 1940 - 1a. Norma brasileira (NB-1) baseada em propostas da ABC (1931) e da ABCP (1937). 1940 a 1950 - Antnio Alves Noronha - professor da Escola Nacional de Engenharia, trabalhou com Baumgart. Projetou mais de 100 obras, entre elas os prdios do Ministrio da Fazenda, do Trabalho, Clube de Engenharia, Estdio do Maracan, Hotel Quitandinha, e os tneis do Leme, do Pasmado e Catumbi- Laranjeiras. </p><p>1.7. NORMAS PARA O CONCRETO ARMADO </p><p>1.7.1 REGULAMENTOS INTERNACIONAIS CEB-FIP Comit Euro-Internacional du Beton/Federation Internationale de la Precontrainte: sintetiza o desenvolvimento tcnico e cientfico de anlise e projeto de estruturas de concreto dos pases membros do comit. Building Code Requirements for Reinforced Concrete (regulamentos editados pelo ACI - American Concrete Institute) EUROCODE regulamenta o projeto de estruturas de concreto da Unio Europia </p><p>1.7.2 ASSOCIAES NACIONAIS ABCP - Associao Brasileira de Cimento Portland. </p><p> IBRACON - Instituto Brasileiro do Concreto. ABECE Associao Brasileira de Engenharia e Consultoria Estrutural </p></li><li><p>1.7.3 NORMAS TCNICAS APLICVEIS A ESTRUTURAS DE CONCRETO Normas da ABNT - Associao Brasileira de Normas Tcnicas: NBR 6118/2003 - Projeto de estruturas de concreto (a partir de abril/2004) NBR 12655 - Preparo, controle e recebimento de concreto NBR 7480 - Barras e fios de ao destinados a armaduras para concreto armado NBR 8953 - Concreto Classificao pela resistncia para fins estruturais NBR 8681 - Aes e segurana nas estruturas NBR 6120 - Cargas para o clculo de estruturas de edificaes NBR 7187 - Projeto e execuo de pontes de concreto armado NBR 6119 - Clculo e execuo de lajes mistas NBR 7188 - Carga mvel em pontes rodovirias e passarela de pedestre NBR 7191 - Execuo de desenhos para obras de concreto armado NBR 6123 - Foras devidas ao vento em edificaes NBR 7808 - Smbolos grficos para projetos de estruturas NBR 9062 - Projeto e execuo de estruturas de concreto pr-moldado NBR 7197 - Clculo e execuo de obras de concreto protendido NBR 6122 - Projeto e execuo de fundaes </p></li><li><p> 1.8. TIPOS DE CONCRETO ESTRUTURAL </p><p>Tabela 2.1 - Tipos de concreto estrutural. MATERIAL CONCRETO </p><p>SIMPLES CONCRETO </p><p>ARMADO CONCRETO </p><p>PROTENDIDO CONCRETO C/ FIBRAS </p><p>ARGAMASS. ARMADA </p><p>ESTRUTUR. DE AO </p><p> descrio cimento Portland + agregados </p><p>concreto c/ armadura de </p><p>ao </p><p>concreto armado + armadura </p><p>ativa </p><p>concreto armado + </p><p>fibras descontn. </p><p>concreto armado + </p><p>telas de fios de ao </p><p>perfis metlicos </p><p>Ma </p><p>tipo de agregado </p><p>mido + grado </p><p>mido + grado </p><p>mido + grado </p><p>mido e/ou grado </p><p>s mido </p><p>t r </p><p>consumo de cimento </p><p>150 a 300 kg/m3 </p><p>250 a 400 kg/m3 </p><p>300 a 500 kg/m3 </p><p>300 a 600 kg/m3 </p><p>500 a 700 kg/m3 </p><p>i z </p><p>fator gua/ cimento </p><p>0,50 - 0,80 0,45 - 0,75 0,30 - 0,50 0,35 - 0,55 0,35 - 0,50 </p><p> A r </p><p>tipo fios e barras de ao </p><p>fios e barras de ao+fios de ao especial </p><p>fios de ao curtos e </p><p>descontn. </p><p>+ telas soldadas </p><p>perfis industrializ. </p><p>m a </p><p>taxa de armadura </p><p> 60 a 100 kg/m3 </p><p>80 a 120 kg/m3 </p><p>50 a 100 kg/m3 </p><p>100 a 300 kg/m3 </p><p>d u </p><p>difuso espaament. limitado </p><p>espaament. limitado </p><p>armadura difusa </p><p>armadura difusa </p><p>discreta </p><p>r a </p><p>quantidade taxas mnima e mxima </p><p>taxas mnima e mxima </p><p>limite de incluso vol. </p><p>Crtico </p><p>taxas mnima e mxima </p><p>maiores que o c.a. </p><p> APLICA-O </p><p>PESADO PESADO PESADO PESADO LEVE LEVE </p><p> EXECU- O </p><p>com uso de formas </p><p>no local com formas e </p><p>armaduras </p><p>como o c.a. + protenso </p><p>industrial </p><p>aplicao nica sem </p><p>formas </p><p>como o c.a. com maiores </p><p>cuidados </p><p>montagem no local </p><p> COMPORT. ESTRU-TURAL </p><p>compresso simples </p><p>material anisotrpico </p><p>como o c.a. + participao da protenso </p><p>material quase </p><p>homogneo </p><p>como o c.a. material homogneo </p></li><li><p>2. CONCRETO </p><p>2.1 RESISTNCIA COMPRESSO </p><p>2.1.1 RESISTNCIA CARACTERSTICA COMPRESSO </p><p>Resistncia caracterstica de um concreto compresso (fck) o valor mnimo estatstico acima do qual ficam situados 95% dos resultados experimentais. </p><p>fck fcj fc (Resistncia)</p><p>95%</p><p>5%</p><p>1.65 Sn</p><p>N (F</p><p>req</p><p>nci</p><p>a)</p><p>Figura 2.1 - Distribuio normal mostrando a resistncia mdia (fcj = fm) e a resistncia caracterstica do concreto compresso (fck). </p><p>fc (Resistncia)fck</p><p>A B</p><p>N (F</p><p>req</p><p>nci</p><p>a)</p><p>Figura 2.2 - Distribuio normal de dois concretos com a mesma resistncia caracterstica. </p></li><li><p>fcj fc (Resistncia)</p><p>B</p><p>A</p><p>N (F</p><p>req</p><p>nci</p><p>a)</p><p> Figura 2.3 - Distribuio normal de dois concretos com a mesma resistncia mdia. </p><p>2.1.2 RESISTNCIA DE DOSAGEM </p><p>(NBR 12655 - item 6.4.3) A resistncia de dosagem do concreto (fcj) deve atender s condies de variabilidade prevalecente durante a construo. Esta variabilidade medida pelo desvio-padro Sd levada em conta no clculo da resistncia de dosagem, segundo a equao: </p><p> dckcj Sff .65,1+= </p><p> onde: </p><p>fcj a resistncia mdia do concreto compresso, prevista para a idade de j dias, em megapascais; fck a resistncia caracterstica do concreto compresso, em megapascais; Sd o desvio padro da dosagem, em megapascais. </p><p> (NBR 12655 - item 6.4.3.2) Quando o concreto for elaborado com os mesmos </p><p>materiais, mediante equipamentos similares e sob condies equivalentes, o valor de Sd deve ser fixado com no mnimo 20 resultados consecutivos obtidos no intervalo de 30 dias, em perodo imediatamente anterior. </p><p>(NBR 12655 - item 6.4.3.3) Se no for conhecido o desvio padro Sd, o mesmo ser dado em funo das condies de preparo (Tabela 1 da NBR 12655): </p><p> a) Sd = 4 MPa para concreto preparado na condio A (classes C10 at C80): </p><p>controle de dosagem rigoroso b) Sd = 5,5 MPa para concreto preparado na condio B (classes C10 at </p><p>C25): controle de dosagem razovel c) Sd = 7 MPa para concreto preparado na condio C (classes C10 e C15): </p><p>controle de dosagem regular </p></li><li><p> 2.1.3 CLASSIFICAO POR GRUPOS DE RESISTNCIA </p><p>(NBR 8953) Os concretos so classificados em grupos de resistncia, grupo I e grupo II, conforme a resistncia caracterstica (fck), determinada a partir do ensaio de corpos-de-prova. </p><p> Tabela 2.1 - Grupos de resistncia de concreto (NBR 8953 - tabelas 1 e 2) </p><p> Grupo I de resistncia </p><p>fck (MPa) </p><p> Grupo II de resistncia </p><p>fck (MPa) </p><p>C10 10 C55 55 C15 15 C60 60 C20 20 C70 70 C25 25 C80 80 C30 30 C35 35 C40 40 C45 45 C50 50 </p><p>2.1.4 AMOSTRAGEM </p><p>(NBR 12655 - item 7.2) A amostragem do concreto para ensaios de resistncia compresso deve ser feita dividindo-se a estrutura em lotes que atendam a todos os limites da tabela abaixo: </p><p>Tabela 2.2 - Valores para formao de lotes de concreto (NBR12655 - Tabela 2) </p><p> Solicitao principal dos elementos da estrutura Limites superiores Compresso ou </p><p>compresso e flexo Flexo simples </p><p>Volume de concreto 50 m3 100 m3 Nmero de andares 1 1 </p><p>Tempo de concretagem 3 dias de concretagem (*) </p><p>(*) Este perodo deve estar compreendido no prazo total mximo de sete dias, que inclui eventuais interrupes para tratamento de juntas. </p><p>Definido o lote, o controle da resistncia pode ser feito de duas maneiras distintas: </p></li><li><p>2.1.4.1 Controle estatstico por amostragem parcial Para este tipo de controle so retirados exemplares de algumas betonadas, sendo que as amostras devem ter no mnimo seis exemplares para os concretos do Grupo I e doze exemplares para os concretos do grupo II. </p><p>a) para lotes com nmero de exemplares 6 n 20 </p><p>mm</p><p>ckest fmffff </p><p>++</p><p>= 1</p><p>2 121 </p><p> onde: </p><p>m = n/2. Despreza-se o valor mais alto de n, se for mpar; f1, f2, ..., f m = valor das resistncias dos exemplares, em ordem crescente. Obs.: No se deve tomar para fckest valor menor que 6 . f1, onde 6 dado pela tabela abaixo. </p><p> Tabela 2.3 - Tabela de valores para 6 (NBR12655 - Tabela 3) </p><p> Condio Nmero de exemplares (n) </p><p>de preparo 2 3 4 5 6 7 8 10 12 14 16 A 0,82 0,86 0,89 0,91 0,92 0,94 0,95 0,97 0,99 1,00 1,02 </p><p>B ou C 0,75 0,80 0,84 0,87 0,89 0,91 0,93 0,96 0,98 1,00 1,02 Os valores de n entre 2 e 5 sero empregados para os casos excepcionais </p><p> b) para lotes com nmero de exemplares n 20: </p><p>dmckest Sff .65,1= </p><p>onde: fm a resistncia mdia dos exemplares do lote, em megapascais; Sd o desvio-padro do lote para n - 1 resultados em megapascais. </p><p>2.1.4.2 Controle estatstico por amostragem total </p><p>Para este tipo de controle so retirados exemplares de cada betonada, e aplica-se a casos especiais, no havendo limitao para o nmero de exemplares do lote. </p><p> a) para n 20 </p><p>1ff ckest = b) para n &gt; 20 </p><p>ickest ff = </p></li><li><p>onde: i = 1+0,05n. Quando o i for fracionrio, adota-se o nmero inteiro imediatamente superior. </p><p>2.1.4.3 Casos excepcionais Para lotes correspondentes a no mximo 10 m3 e amostras com nmero de exemplares entre 2 e 5. </p><p>16 . ff ckest = </p><p>2.1.5 ACEITAO DA ESTRUTURA (NBR 6118:2003) (NBR 6118 - item 25.3) Existncia de no-conformidades em obras executadas </p><p>Aes corretivas No caso da existncia de no-conformidades, devem ser adotadas as seguintes aes corretivas: a) Reviso do projeto para determinar se a estrutura, no todo ou em parte, pode ser considerada aceita, considerando os valores obtidos nos ensaios; b) no caso negativo, devem ser extrados e ensaiados testemunhos conforme disposto na NBR 7680, se houver tambm deficincia de resistncia do concreto cujos resultados devem ser avaliados de acordo com a NBR 12655, procedendo-se a seguir nova verificao da estrutura visando sua aceitao; c) no sendo eliminada a no-conformidade, aplica-se o disposto em 25.3.3. H casos em que pode tambm ser recomendada a prova de carga, desde que no haja risco de ruptura frgil. No conformidade final </p><p>Constatada a no-conformidade final de parte ou do todo da estrutura, deve ser escolhida uma das seguintes alternativas: </p><p>a) determinar as restries de uso da estrutura; b) providenciar o projeto de reforo; c) decidir pela demolio parcial ou total. </p></li><li><p>2.2 RESISTNCIA TRAO (NBR6118:2003 - item 8.2.5) A resistncia do concreto trao indireta fct,sp e a resistncia trao na flexo fct,f devem ser obtidas em ensaios realizados segundo a NBR 7222 e a NBR 12142, respectivamente. O seu valor caracterstico ser estimado da mesma maneira que o concreto compresso. </p><p>dtjtk Sff .65,1= </p><p>1.65 Sn</p><p>N (F</p><p>req</p><p>nci</p><p>a)</p><p>95%</p><p>5%</p><p>ftk ftj fc (Resistncia)</p><p> Figura 2.4 - Distribuio normal mostrando a resistncia mdia (ftj) e a resistncia caracterstica do concreto trao (ftk). </p><p> Os processos experimentais mais utilizados para a determinao da resistncia trao so: </p><p>2.2.1 TRAO DIRETA (OU AXIAL) </p><p> Figura 2.5 - Ensaio de trao axial (fct). </p></li><li><p>2.2.2 TRAO NA FLEXO </p><p>Figura 2.6 - Ensaio de trao na flex...</p></li></ul>