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1 – NORMA TÉCNICA 1.1 – DEFINIÇÃO

Uma norma técnica é um documento estabelecido por consenso e aprovado por um organismo reconhecido que fornece, para uso comum e repetitivo, regras, diretrizes ou características para atividades ou para seus resultados, visando à obtenção de um grau ótimo de ordenação em um dado contexto. Deve ser realçado o aspecto de que as normas técnicas são estabelecidas por consenso entre os interessados e aprovadas por um organismo reconhecido. São desenvolvidas para o benefício e com a cooperação de todos os interessados, e, em particular, para a promoção da economia global ótima, levando-se em conta as condições funcionais e os requisitos de segurança. 1.2 – USO E OBJETIVOS DE NORMAS TÉCNICAS As normas técnicas são aplicáveis a produtos, serviços, processos, sistemas de gestão, pessoal, enfim, nos mais diversos campos. Na prática, estão presentes na fabricação dos produtos, na transferência de tecnologia, na melhoria da qualidade de vida através de normas relativas à saúde, à segurança e à preservação do meio ambiente. Elas podem estabelecer requisitos de qualidade, de desempenho, de segurança (seja no fornecimento de algo, no seu uso ou mesmo na sua destinação final), mas também podem estabelecer procedimentos, padronizar formas, dimensões, tipos, usos, fixar classificações ou terminologias e glossários, definir a maneira de medir ou determinar as características, como os métodos de ensaio.

Vamos imaginar que não houvesse normalização para lâmpadas elétricas. Cada fabricante iria produzir conforme o seu projeto. O consumidor que tem um tipo de bocal em sua residência somente poderia comprar do mesmo fabricante, caso contrário a lâmpada não poderia ser instalada. Felizmente existe uma norma que define que todas as lâmpadas elétricas devem ser de encaixe com rosca com medidas específicas. O mesmo se aplica a uma infinidade de produtos e serviços que tem normas nacionais definidas pela ABNT. 1.3 – ABNT

Fundada em 1940, a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) é o órgão responsável pela normalização técnica no país, fornecendo a base necessária ao desenvolvimento tecnológico brasileiro. É uma entidade privada, sem fins lucrativos, reconhecida como único Foro Nacional de Normalização através da Resolução n.º 07 do CONMETRO, de 24.08.1992. É membro fundador e representante oficial no Brasil da ISO (International Organization for Standardization), da COPANT (Comissão Panamericana de Normas Técnicas) e da AMN (Associação Mercosul de Normalização).

A ABNT é reconhecida pelo Estado brasileiro como o Fórum Nacional de Normalização, o que significa que as normas elaboradas pela ABNT - as NBR - são reconhecidas formalmente como as normas brasileiras. As Normas Brasileiras são elaboradas nos Comitês Brasileiros da ABNT (ABNT/CB) ou em Organismos de Normalização Setorial (ONS) por ela credenciados. Os ABNT/CB e os ONS são organizados numa base setorial ou por temas de normalização que afetem diversos setores.

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1.4 – CRIAÇÃO E CANCELAMENTO DE NORMAS TÉCNICAS O processo de desenvolvimento de uma norma inicia-se com a identificação da demanda pela norma, a sua inclusão num plano de normalização setorial e a atribuição a uma ABNT/CE da responsabilidade de desenvolver o texto. Quando os membros da ABNT/CE atingem o consenso em relação ao texto, este é encaminhado, como projeto de norma brasileira, para consulta pública. O anúncio dos projetos que se encontram em consulta pública consta da página da ABNT. Qualquer pessoa ou entidade pode enviar comentários e sugestões ao projeto de norma ou recomendar que não seja aprovado, com a devida justificativa técnica. Todos os comentários têm necessariamente que ser considerados, cabendo à ABNT/CE acatar ou não as sugestões ou manifestações de rejeição, com a respectiva justificativa técnica. Aprovado o texto do projeto de norma brasileira na consulta pública, o projeto converte-se em norma brasileira (NBR), entrando em vigor 30 dias após o anúncio da sua publicação, que também é feito na página da ABNT. As normas brasileiras podem ser canceladas, devido à sua substituição por outras normas novas, obsolescência tecnológica ou outras razões que justifiquem o cancelamento. Este cancelamento também é submetido à consulta pública, cujo anúncio também é efetuado na página da ABNT. 1.5 – BENEFÍCIOS DAS NORMAS TÉCNICAS Numa economia onde a competitividade é acirrada e onde as exigências são cada vez mais crescentes, as empresas dependem de sua capacidade de incorporação de novas tecnologias de produtos, processos e serviços. A competição internacional entre as empresas eliminou as tradicionais vantagens baseadas no uso de fatores abundantes e de baixo custo. A normalização é utilizada cada vez mais como um meio para se alcançar a redução de custo da produção e do produto final, mantendo ou melhorando sua qualidade.

Podemos escalar alguns desses benefícios da Normalização da seguinte forma: Qualitativos:

A utilização adequada dos recursos (equipamentos, materiais e mão-de-obra)

A uniformização da produção

A facilitação do treinamento da mão-de-obra, melhorando seu nível técnico

A possibilidade de registro do conhecimento tecnológico

Melhorar o processo de contratação e venda de tecnologia Quantitativos:

Redução do consumo de materiais e do desperdício

Padronização de equipamentos e componentes

Redução da variedade de produtos (melhorar)

Fornecimento de procedimentos para cálculos e projetos

Aumento de produtividade

Melhoria da qualidade

Controle de processos FONTE:

http://www.abnt.org.br/m3.asp?cod_pagina=931

http://www.normalizacao.cni.org.br/f_index.htm

http://www.inmetro.gov.br/barreirastecnicas/definicoes.asp

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1.6 – NBR 6118 – Projeto de Estruturas de Concreto – Procedimento Origem: NBR 6118:1978 CB-02 - Comitê Brasileiro de Construção Civil CE-02:124.15 - Comissão de Estudo de Estruturas de Concreto Simples, Armado e Protendido NBR 6118 – Design of structural concrete - Procedure Descriptors: Design. Structural. Plain concrete. Reinforced concrete. Prestressed concrete Esta Norma substitui a NBR 6118:1978 Esta Norma cancela e substitui as NBR 6119:1980 e NBR 7197:1989 1 Objetivo 1.1 Esta Norma fixa as condições básicas exigíveis para projeto de estruturas de concreto

simples, armado e protendido, excluídas aquelas em que se empregam concreto leve, pesado ou outros especiais.

1.2 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 (C10 a C50), conforme classificação da NBR 8953. Entre os concretos especiais excluídos desta Norma estão o concreto-massa e o concreto sem finos.

1.3 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.

1.4 Esta Norma não inclui condições exigíveis para evitar os estados limites gerados por certos tipos de ação, como sismos, impactos, explosões e fogo.

1.5 No caso de estruturas especiais, tais como de elementos pré-moldados, pontes e viadutos,

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

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2 – CONCRETO ARMADO 2.1 – IMPORTÂNCIA DO CONCRETO ARMADO Pode-se definir um sistema construtivo como uma maneira de execução, total ou parcial, que contemple, pelo menos, estrutura portante, vedações, aberturas, cobertura e instalações básicas. São exemplos de sistemas construtivos as técnicas de construção em madeira, aço, alvenaria estrutural, concreto armado. Dentre os vários sistemas construtivos conhecidos no Brasil, o chamado concreto armado é, sem sombra de dúvida, o mais utilizado. A maior parte das edificações novas construídas nas áreas urbanas brasileiras está baseada nesse sistema, e isso vale tanto para as construções formais ou legalizadas, quanto para as informais. Nenhum outro material de construção é tão consumido no Brasil quanto o cimento,ingrediente principal do concreto armado e essencial para os tipos de vedação que o acompanham. Podemos encontrar estruturas em concreto armado em nossas casas de alvenaria, em rodovias, em pontes, nos edifícios mais altos do mundo, em torres de resfriamento, em usinas hidrelétricas e nucleares, em obras de saneamento, até em plataformas de extração petrolífera móveis. Estima-se que anualmente são consumidas 11 bilhões de toneladas de concreto, o que dá, segundo a Federación Iberoamericana de Hormigón Premesclado (FIHP), aproximadamente, um consumo médio de 1,9 tonelada de concreto por habitante por ano, valor inferior apenas ao consumo de água. No Brasil, o concreto que sai de centrais dosadoras gira em torno de 30 milhões de metros cúbicos. Pode-se afirmar que a construção civil brasileira está estruturada em torno do sistema construtivo do concreto armado. Assim, nos currículos dos cursos de arquitetura e engenharia, o concreto tem mais espaço do que todos os outros sistemas construtivos juntos, como os de aço, madeira ou terra, por exemplo. 2.2 – DEFINIÇÃO Chamamos de concreto armado à estrutura de concreto que possui em seu interior, armações feitas com barras de aço. Estas armações são necessárias para atender à deficiência do concreto em resistir a esforços de tração (seu forte é a resistência à compressão) e são indispensáveis na execução de peças como vigas e lajes, por exemplo. O projeto das estruturas de concreto armado é feito por engenheiros especializados no assunto, conhecidos também como calculistas. São eles quem determinam a resistência do concreto, a bitola do aço, o espaçamento entre as barras e a dimensão das peças que farão parte do projeto (sapatas, blocos, pilares, lajes, vigas, etc). FONTE:

http://www.portaldoconcreto.com.br/cimento/concreto/armados.html http://periodicos.pucminas.br/index.php/Arquiteturaeurbanismo/article/view/990/1007

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3 – CONCRETO 3.1 – VANTAGENS De maneira sucinta, pode-se afirmar que o concreto é uma pedra artificial que se molda à inventividade construtiva do homem. Este foi capaz de desenvolver um material que, depois de endurecido, tem resistência similar às das rochas naturais e, quando no estado fresco, é composto plástico: possibilita sua modelagem em formas e tamanhos os mais variados. Duas propriedades do concreto que o destacam como material construtivo são: sua resistência à água – diferentemente do aço e da madeira, o concreto sofre menor deterioração quando exposto à água, razão de sua utilização em estruturas de controle, armazenamento e transporte de água – e sua plasticidade – que possibilita obter formas construtivas inusitadas, como se vê nas obras arquitetônicas de Niemayer. Mas existem outras vantagens: a disponibilidade abundante de seus elementos constituintes e seus baixos custos. “Em termos de sustentabilidade, o concreto armado consome muito menos energia do que o alumínio, o aço, o vidro, e também emite proporcionalmente menos gases e partículas poluentes”, ressalta Arnaldo Forti Battagin, chefe dos laboratórios da Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP). 3.2 – COMPOSIÇÃO Segundo a ASTM (American Society for Testing and Materials), o concreto é um material compósito que consiste de um meio aglomerante no qual estão aglutinadas partículas de diferentes naturezas

O aglomerante é o cimento em presença de água;

O agregado é qualquer material granular, como areia, pedregulho, seixos, rocha britada, escória de alto-forno e resíduos de construção e de demolição; se as partículas de agregado são maiores do que 4,75mm, o agregado é dito graúdo; caso contrário, o agregado é miúdo (NBR 7211 – Agregados para Concreto – Especificação);

Os aditivos e adições são substâncias químicas adicionadas ao concreto em seu estado fresco que lhe alteram algumas propriedades, adequando-as às necessidades construtivas.

Observação:

Aditivos químicos – usados em pequenas quantidades, alteram características já existentes do concreto no sentido de torná-lo mais adequado à determinada função;

Adições minerais – usadas em quantidades maiores, substitui parcialmente o cimento como material aglomerante; pode ainda conferir ao concreto características especiais.

“O concreto é uma mistura homogênea de cimento, agregados miúdos e graúdos, com ou sem a incorporação de componentes minoritários (aditivos químicos e adições), que desenvolve suas propriedades pelo endurecimento da pasta de cimento”, segundo definição da superintendência do CB-18 da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). 3.3 – CIMENTO Há dois tipos básicos de cimento. Os que não endurecem debaixo da água e, quando endurecidos, dissolvem-se lentamente se expostos à água. Sua origem remonta ao Egito Antigo e à Mesopotâmia. E os cimentos usados no concreto, que permanecem estáveis em ambiente aquoso – solidifica-se e mantém suas propriedades (resistência à água); por isso, dito cimento hidráulico. O cimento hidráulico largamente empregado no concreto moderno é o cimento Portland. Povos antigos já construíam com barro cozido, que, apesar de maleáveis, eram pouco resistentes. Cabe aos egípcios o uso, pela primeira vez, do cimento de tipo não-hidráulico: a cal e a gipsita.

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A cal é um aglomerante simples resultante da calcinação de rochas calcárias. A queima da rocha resulta na produção de óxido de cálcio, denominada cal virgem. O endurecimento processa-se lentamente, de fora para dentro, por meio da porosidade da argamassa que possibilita, de um lado, a evaporação da água e, de outro, a penetração do ar. Por isso, a cal é denominada de aglomerante aéreo. A gipsita é originária do sulfato bi-hidratado, acompanhado de certas impurezas; sua calcinação resulta no gesso, também um aglomerante que endurece por hidratação, mas que, como a cal, não possui a propriedade de resistência à água. Os romanos descobriram que, misturando-se a cinza vulcânica das proximidades do Vesúvio – chamada pozolana – com a cal hidratada, numa proporção que variava de 25 a 45%, obtinham uma cal que endurecia sob a água – cal pozolânica. A eles atribui-se também a descoberta da cal hidráulica, obtida pela calcinação de rochas calcárias com uma porção considerável de materiais argilosos. Se há dúvidas de que os romanos não tenham sido os pioneiros do concreto, há unanimidade entre os pesquisadores de que eles indubitavelmente foram os primeiros que o usaram em larga escala. O cimento Portland surgiu da queima de calcário e argila, finamente moídos e misturados, sob altas temperaturas, promovida pelo inglês Joseph Aspdin, em 1824. Ele estabeleceu uma fábrica de cimento em Leeds, em 1825, e denominou seu cimento de Portland, em menção às rochas da ilha britânica de Portland, material de construção muito conhecido e utilizado na época. “O cimento Portland obtido apresentava cor e propriedades de durabilidade e solidez semelhantes às rochas da ilha”, explica Arnaldo. Apesar do nome, o cimento hoje conhecido como Portland não é o mesmo material patenteado por Aspdin. Isso porque o cimento moderno é obtido pela queima de uma mistura definida de rocha calcária e argila, finamente moídas, até sua fusão incipiente, resultando numa substância denominada clínquer. Os fornos de Aspdin eram precários demais para conseguirem obter clínquer, além da proporção da mistura não ser definida na patente. Construídos em alvenaria com forma de garrafa, com aproximadamente 12m de altura e 5,6m de diâmetro, os fornos queimavam a mistura imperfeitamente, o que requeria um custoso trabalho de inspeção e classificação manual, sendo processo bastante anti-econômico (o consumo de coque podia atingir mais da metade do peso de cimento produzido). Por causa dos fornos, o uso do concreto foi incipiente na década de 30 dos anos 1800. Ele foi usado principalmente em fundações. Mas, o termo concreto ficou estabelecido para designar uma massa sólida resultante da combinação de cimento, areia, água e pedras. Seu desenvolvimento ganhou impulso a partir da segunda metade do século XIX, principalmente na Alemanha, com avanços no projeto de fornos, que aumentaram a uniformidade do clínquer, e dos estudos sobre a melhor proporção da mistura para a obtenção de um clínquer mais duro. As dosagens do cimento e do concreto, ou seja, as proporções dessas misturas são tão importantes para a obtenção de um produto de qualidade que são normalizadas. Cada país possui normas técnicas que recomendam como obter diferentes cimentos e concretos para diferentes aplicações. No Brasil, o mercado da construção civil dispõe de 8 opções de cimentos:

Cimento Portland Comum CP I e CP I-S (NBR 5732)

Cimento Portland CP II - Composto (NBR 11578)

Cimento Portland de Alto Forno CP III (com escória – NBR 5735)

Cimento Portland CP IV (com pozolana – NBR 5736)

Cimento Portland CP V ARI – (Alta Resistência Inicial – NBR 5733)

Cimento Portland CP (RS) – (Resistente a sulfatos – NBR 5737)

Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratação (BC) – (NBR 13116)

Cimento Portland Branco (CPB) – (NBR 12989)

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3.4 – TIPOS DE CONCRETO

Classificação em função de sua massa específica, obtida pelas diferentes dosagens da mistura (também chamadas de traços):

Concreto de densidade normal: massa específica no intervalo de 2000 a 2800kg/m3 (comumente encontrado em obras em geral);

Concreto leve: densidade abaixo do intervalo estabelecido para o concreto normal, obtida com o uso de agregados com menor massa específica (usado em vedações, por exemplo);

Concreto pesado: massa específica acima do intervalo estabelecido para o concreto normal, devido ao uso de agregados de alta densidade (usado em blindagem contra radiação).

Classificação em função de sua resistência à compressão aos 28 dias, conforme a ABNT NBR 8953:

Concreto de baixa resistência: menos de 20MPa (não adequado à finalidade estrutural, segundo a NBR 6118)

Concreto de resistência normal: de 20 a 50MPa

Concreto de alta resistência: mais de 50MPa FONTE:

http://www.ibracon.org.br/publicacoes/revistas_ibracon/rev_construcao/pdf/Revista_Concreto_53.pdf

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3.5 – NBR 8953 – Concreto para fins estruturais – Classificação por grupos de resistência Origem: Projeto CB-130/91 CB-18 - Comitê Brasileiro de Cimento, Concreto e Agregados CE-18:305.02 - Comissão de Estudo de Classificação de Concretos NBR 8953 - Concrete for structural use - Strength classification - Classification Descriptors: Concrete. Classification Esta Norma substitui a NBR 8953/85 1 Objetivo 1.1 Esta Norma se aplica a concretos leves, normais ou pesados, misturados em canteiro de

obra e dosados em central, no próprio local da obra ou fora dela, utilizados em elementos de concreto simples, armado ou protendido, bem como em elementos armados com perfis rígidos de aço.

1.2 Esta Norma se aplica a concretos com estrutura interna fechada, compostos e adensados de forma a não reter ar além daquele intencionalmente incorporado, produzidos a partir de mistura de cimento, agregados, água e, eventualmente, aditivos ou adições.

1.3 Esta Norma não se aplica a concreto-massa, concreto projetado, concreto sem finos.

3 Classe 3.1 Os concretos são classificados em grupos de resistência, grupo I e grupo II, conforme a resistência característica à compressão (fck), determinada a partir do ensaio de corpos-de-prova preparados de acordo com a NBR 5738 e rompidos conforme a NBR 5739. 3.2 Dentro dos grupos, os concretos normais com massa específica seca, de acordo com a NBR 9778, compreendida entre 2000 kg/m3 e 2800 kg/m3, são designados pela letra C seguida do valor da resistência característica à compressão (fck), expressa em MPa, conforme Tabelas 1 e 2 Tabela 1 - Classes de resistência do Tabela 2 - Classes de resistência do grupo I grupo II

Grupo I de Resistência

Resistência característica à compressão (MPa)

C10 C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50

10 15 20 25 30 35 40 45 50

Grupo II de Resistência

Resistência característica à compressão (MPa)

C55 C60 C70 C80

55 60 70 80

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4 – AÇO 4.1 – VANTAGENS PARA O CONCRETO ARMADO Como o concreto simples apresenta pequena resistência a tração e é frágil, é altamente conveniente a associação do aço ao concreto, obtendo-se o concreto armado. Esse material, adequadamente dimensionado e detalhado, resiste muito bem à maioria dos tipos de solicitação; além de fornecer ductilidade, o aço aumenta a resistência do concreto à compressão. 4.2 – COMPOSIÇÃO Os aços para concreto armado são ligas de ferro que contém, para melhorar as suas propriedades, elementos como carbono, manganês, silício, cromo e também impurezas não metálicas como combinações de fósforo e enxofre. Conforme a composição apresentam propriedades diferentes. A resistência do aço aumenta com o teor de carbono na sua composição ou mesmo a adição de outros elementos formando a ligas. 4.3 – PROCESSO DE PRODUÇÃO DO AÇO O ponto de partida para obtenção do aço é o minério de ferro. A hematita é atualmente um minério de ferro de grande emprego na siderurgia. O produto obtido nas aciarias é um material com granulação grosseira, quebradiço e de baixa resistência, por isso, a etapa final é o tratamento mecânico do aço obtido, que o transforma no produto com características adequadas à sua utilização.

Tratamento mecânico a quente: Chama-se tratamento mecânico a quente quando a temperatura de trabalho é maior 720

o C.

Nessas temperaturas há uma modificação da estrutura interna do aço, ocorrendo homogeneização e recristalização com a redução do tamanho dos grãos, melhorando as características mecânicas do material. O aço obtido nessa situação apresenta melhor trabalhabilidade, aceita solda comum, apresenta geralmente um limite de escoamento bem definido, suas propriedades dependem unicamente da sua composição química e resiste a incêndios moderados. Estão incluídos neste grupo os aços CA-25 e CA-50. DIAGRAMA TENSÃO x DEFORMAÇÃO PARA AÇO TRATADO A QUENTE

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Tratamento mecânico a frio: Através de um trabalho mecânico (estiramento, torção, relaminação, trefilação), executado a frio em um aço de dureza natural, consegue-se aumentar a sua resistência mecânica e sua dureza. O produto obtido através desse método tem menor resistência à corrosão e ductilidade (decréscimo do alongamento e da estricção). A solda torna-se mais difícil e quando aquecido a altas temperaturas, o aço deformado a frio perde essa resistência e retorna à condição de aço de dureza natural. Neste grupo está incluído o aço CA-60. DIAGRAMA TENSÃO x DEFORMAÇÃO PARA AÇO TRATADO A FRIO

4.4 - CLASSIFICAÇÃO

Fios ou Barras: NBR 7480 – Aço destinado a armaduras para estruturas de concreto armado — Especificação 4 Requisitos gerais / 4.1 Classificação / 4.1.1 Para os efeitos desta Norma, classificam-se como barras os produtos de diâmetro nominal 6,3 mm ou superior, obtidos exclusivamente por laminação a quente sem processo posterior de deformação mecânica). Classificam-se como fios aqueles de diâmetro nominal 10,0 mm ou inferior, obtidos a partir de fio-máquina por trefilação ou laminação a frio.

Quanto ao processo de fabricação:

Tipo “A” – com tratamento mecânico a quente;

Tipo “B” – com tratamento mecânico a quente e depois encruados a frio por meio de torção, compressão transversal etc. (Por exemplo: o CA 40 B é obtido do CA 25 por torção a frio).

Quanto à tensão de escoamento (fyk) O aço pode ser dividido em categorias que são funções principais dos seus teores de carbono: CA 25, CA 32, CA 40, CA 50 e CA 60. Cada categoria é indicada pelo código CA (aço de concreto armado) e pelo x indicativo de tensão de escoamento. A unidade de medida está em kgf/mm², No caso do CA 50, por exemplo, sua resistência (fyk) é equivalente a 500 MPa.

Categoria

Tensão de escoamento mínima ou, valor característico fyk (Kgf/cm2)

Tensão para a qual ocorre a deformação de 0,2% δsd (kgf/cm2)

CA25 2500 2150

CA32 3200 2800

CA40A 4000 3500

CA40B 4000 3000

CA50A 5000 4200

CA50B 5000 3500

CA60B 6000 4000

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Para aços tipos A e B uma diferença no tocante a alcançarem uma deformação de 0,2% o que é considerado limite para as deformações que se aceitam nas estruturas. Os aços tipo A produzem essa deformação com tensões ligeiramente superiores aos aços tipo B. Face a isso os valores de cálculo do aço tipo A são maiores que os aços tipo B como se vê na tabela anterior, Quando não se conhece o tipo de aço que vai se usar na obra deve-se a favor da segurança usar nos cálculos o aço tipo B que resulta em maior área de aço e portanto maior quantidade. Se a obra usar o aço tipo B não há problema. Se usar aço tipo A teremos folga. Se calculássemos com aço tipo A e a obra usasse tipo B estaríamos contra a segurança. A tensão do aço que corresponde a deformação de 0,2% é denominada δsd e foi indicada na tabela. 4.5 – NERVURAS Concreto armado é uma construção solidária, devendo o concreto ser atritado com o aço. Quando se usam em conjunto aço e concreto, eles não podem se deslocar um em relação ao outro, Face a isso exige-se dos aços uma aderência mínima (atrito) em relação ao concreto envolvente. Para aços de maior resistência a aderência tem que ser maior do que os aços de menor resistência, pois os de maior resistência trabalham em geral com maiores tensões. Face a isso temos, nos aços de alta resistência, dar a ele mais atrito no concreto. A NBR 7480 determina também, nos seus itens destinados às características geométricas de barras e fios de aço, a existência de nervuras que ajudam a aumentar a aderência entre concreto e aço. NBR 7480 – Aço destinado a armaduras para estruturas de concreto armado — Especificação 4.2 Características geométricas / 4.2.1 Configuração geométrica de barras nervuradas – Categoria CA-50 / 4.2.1.1 As barras da categoria CA-50 são obrigatoriamente providas de nervuras transversais oblíquas, conforme exemplificado na Figura A.1. 4.2.2 Configuração geométrica de fios – Categoria CA-60 / 4.2.2.1 Os fios podem ser lisos, entalhados ou nervurados, observando-se o atendimento ao coeficiente de conformação superficial mínimo que consta na Tabela B.3. 4.2.2.2 Os fios de diâmetro nominal igual a 10,0 mm devem ter obrigatoriamente entalhes ou nervuras. 4.2.3 Configuração geométrica de barras lisas – Categoria CA-25 A categoria CA-25 deve ter superfície obrigatoriamente lisa, desprovida de quaisquer tipos de nervuras ou entalhes. Deve-se adotar como coeficiente de conformação superficial para todos os diâmetros valor igual a 1 (η = 1).

CA 25 Barras Lisas Bitola (mm)

CA 50 Barras Nervuradas Bitola (mm)

CA 60 Fios Bitola (mm)

6,3 6,3 4,2 (nervurado)

8,0 8,0 5,0 (nervurado)

10,0 10,0 6,0 (liso)

12,5 12,5 7,0 (liso)

16,0 16,0 8,0 (liso)

20,0 20,0 9,5 (liso)

25,0 25,0

32,0

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5 – ELEMENTOS DA ESTRUTURA DE UM EDIFÍCIO Os elementos que compõem uma estrutura em concreto armado são basicamente as lajes, vigas, pilares e elementos de fundação que podem ser estacas, blocos, tubulões ou sapatas. 5.1 – LAJES Destinadas a servir como piso ou cobertura de um pavimento, as lajes recebem a carga vertical proveniente de móveis, pessoas, instalações além de seu peso próprio. Podemos entender as lajes como placas de concreto armado, moldadas no local ou pré-moldadas, armadas em uma ou duas direções, com uma espessura mínima adequada à carga que deve suportar. As lajes são apoiadas nas vigas. Existem casos em que é necessário rebaixar a laje, como em banheiros e sacadas por exemplo. Nesse caso o apoio é feito num ponto lateral da viga. 5.2 – VIGAS Podem ser entendidas como barras de concreto armado. Geralmente são posicionadas de forma a coincidir com as paredes para que não fiquem aparentes. Isso não significa que deve haver uma viga sob cada parede; existem casos em que algumas vigas podem ser suprimidas (cômodos de pequenas dimensões). As vigas têm por objetivo receber a carga das lajes e também de outras vigas, devendo portanto ser calculadas de forma a resistir com segurança a todos os esforços. Um cálculo mais exato consiste em considerar todas as vigas em conjunto, formando uma estrutura monolítica denominada grelha (usando-se conhecimentos da hiperestática). 5.3 – PILARES Recebem as cargas das vigas (forças verticais e momentos resultantes das ligações) e as transferem para as fundações. Processos mais exatos consistem em considerar as vigas intimamente ligadas aos pilares, formando um sistema em quadros rígidos ou pórticos. Deve-se observar também efeitos devidos à esbeltez de um pilar (flambagem). 5.4 – FUNDAÇÃO Elementos responsáveis por transmitir as cargas provenientes dos pilares ao solo. Como existem diferentes tipos de solo, existem também diferentes técnicas de fundação – a solução escolhida para fundação deve ser adequada aos esforços que irá receber e também ao tipo de terreno em que se está trabalhando. 5.5 – DETALHES CONSTRUTIVOS A construção de um edifício consiste na reunião de vários elementos, cada um com sua função específica. São exemplos desses elementos o projeto arquitetônico que especifica, entre outras coisas, o layout que se espera, as instalações elétricas e hidráulicas (esgoto inclusive), instalações de prevenção a incêndios e outros. O produto acabado deve apresentar harmonia desses vários elementos, por isso alguns detalhes devem ser observados durante o projeto estrutural como, por exemplo, peças estruturais aparentes, passagens de tubulações por dentro de vigas, etc.

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P1

20x20 V1-A 10x30

V3

10

x3

0

L1 L2 L3

A A

CORTE A

V1-B 10x30

V2-A 10x30 V2-B 10x30

V4

10

x2

0

V5

10

x3

0

V6

10

x3

0

P2

20x20P3

20x20

P4

20x20

P5

20x20

P6

20x20

5.5 – EXEMPLO DE UMA ESTRUTURA EM CONCRETO ARMADO PLANTA DE FORMAS A figura acima representa o esquema reduzido de uma estrutura em concreto armado. À esquerda tem-se a planta de formas com as dimensões das vigas e pilares. Nela podemos ver que as lajes se apoiam nas vigas em seu perímetro e que as vigas apoiam-se nos pilares. As vigas V1 e V2 estão apoiadas em três pilares, as vigas V3, V5 e V6 apoiam-se em apenas dois. A viga V4 está apoiada nas vigas V1 e V2, sendo então chamada de viga secundária. As vigas que recebem carga de outras vigas são chamadas de vigas principais. À direita apresentamos um corte lateral para melhor compreensão da estrutura. 6 – LAJES 6.1 – INTRODUÇÃO São os primeiros elementos da estrutura a receber as cargas acidentais e, em função dessas cargas e dos esforços que acarretam, dimensionamos a laje calculando sua espessura e as armaduras necessárias. A NBR 6118 determina valores mínimos para a espessura de lajes maciças: 13.2.4.1 Lajes maciças

Nas lajes maciças devem ser respeitados os seguintes limites mínimos para a espessura: a) 5 cm para lajes de cobertura não em balanço; b) 7 cm para lajes de piso ou de cobertura em balanço; c) 10 cm para lajes que suportem veículos de peso total menor ou igual a 30 kN; d) 12 cm para lajes que suportem veículos de peso total maior que 30 kN; e) 15 cm para lajes com protensão apoiadas em vigas, l/42 para lajes de piso bi-apoiadas e l/50 para lajes de pisocontínuas; f) 16 cm para lajes lisas e 14 cm para lajes cogumelo.

14

b

a

6.2 – CLASSIFICAÇÃO DAS LAJES Quanto à direção da armadura, as lajes podem ser armadas em uma ou duas direções: Na figura acima, supondo que a representa a maior dimensão e b representa a menor, podemos seguir a regra:

a/b > 2 – laje armada em uma única direção;

a/b ≤ 2 – laje armada em duas direções ou armada em cruz. 6.3 – DETERMINAÇÃO DAS CARGAS As cargas atuantes em lajes são divididas em duas parcelas: carga permanente e carga acidental. A NBR 6120 é a norma brasileira que regulamenta os valores de carga a serem considerados em projetos. NBR 6120 – Cargas para o cálculo de estruturas de edificações Origem: Projeto ABNT - NB-5/1978 CB-02 - Comitê Brasileiro de Construção Civil CE-02:03.11 - Comissão de Estudo de Cargas para o Cálculo de Estruturas de Edifícios Procedimento 1 Objetivo 1.1 Esta Norma fixa as condições exigíveis para determinação dos valores das cargas que devem ser consideradas no projeto de estrutura de edificações, qualquer que seja sua classe e destino, salvo os casos previstos em normas especiais. 1.2 Para os efeitos desta Norma, as cargas são classificadas nas seguintes categorias: a) carga permanente (g); b) carga acidental (q). 2 Condições específicas 2.1 Carga permanente 2.1.1 Este tipo de carga é constituído pelo peso próprio da estrutura e pelo peso de todos os elementos construtivos fixos e instalações permanentes. 2.1.2 Quando forem previstas paredes divisórias, cuja posição não esteja definida no projeto, o cálculo de pisos com suficiente capacidade de distribuição transversal da carga, quando não for feito por processo exato, pode ser feito admitindo, além dos demais carregamentos, uma carga uniformemente distribuída por metro quadrado de piso não menor que um terço do peso por metro linear de parede pronta, observado o valor mínimo de 1 kN/m

2.

2.1.3 Na falta de determinação experimental, deve ser utilizada a Tabela 1 para para adotar os pesos específicos aparentes dos materiais de construção mais frequentes. 2.2 Carga acidental É toda aquela que pode atuar sobre a estrutura de edificações em função do seu uso (pessoas, móveis, materiais diversos, veículos etc.).

15

2.2.1 Condições peculiares 2.2.1.1 Nos compartimentos destinados a carregamentos especiais, como os devidos a arquivos, depósitos de materiais, máquinas leves, caixas-fortes etc., não é necessária uma verificação mais exata destes carregamentos, desde que se considere um acréscimo de 3 kN/m

2 no valor da carga acidental.

2.2.1.2 As cargas verticais que se consideram atuando nos pisos de edificações, além das que se aplicam em caráter especial referem-se a carregamentos devidos a pessoas, móveis, utensílios e veículos, e são supostas uniformemente distribuídas, com os valores mínimos indicados na Tabela 2.

Tabela 1 - Peso específico dos materiais de construção

Materiais Peso específico

aparente (kN/m³)

Arenito 26

1 Rochas Basalto 30

Gneiss 30

Granito 28

Mármore e calcáreo 28

Blocos de argamassa 22

2 Blocos Cimento amianto 20

artificiais Lajotas cerâmicas 18

Tijolos furados 13

Tijolos maciços 18

Tijolos sílico-calcáreos 20

Argamassa de cal, cimento e areia 19

3 Revestimentos Argamassa de cimento e areia 21

e concretos Argamassa de gesso 12,5

Concreto simples 24

Concreto armado 25

Pinho, cedro 5

4 Madeiras Louro, imbuia, pau óleo 6,5

Guajuvirá, guatambu, grápia 8

Angico, cabriuva, ipê róseo 10

Aço 78,5 78,5

5 Metais Alumínio e ligas 28 28

Bronze 85 85

Chumbo 114 114

Cobre 89 89

Ferro fundido 72,5 72,5

Estanho 74 74

Latão 85 85

Zinco 72 72

AIcatrão 12 12

6 Materiais Asfalto 13 13

diversos Borracha 17 17

16

Papel 15 15

Plástico em folhas 21 21

Vidro plano 26 26

Tabela 2 - Valores mínimos das cargas verticais

Local Carga

(kN/m²)

1 Arquibancadas 4

2 Balcões Mesma carga da peça com a qual se comunicam e as

previstas em 2.2.1.5

3 Bancos Escritórios e banheiros 2

Salas de diretoria e de gerência 1,5

4 Bibliotecas Sala de leitura 2,5

Sala para depósito de livros 4

Sala com estantes de livros a ser determinada em cada caso ou 2,5 kN/m2 6

por metro de altura observado, porém o valor mínimo de

5 Casas de máquinas (incluindo o peso das máquinas) a ser determinada em cada caso,

porém com o valor mínimo de 7,5

6 Cinemas Platéia com assentos fixos 3

Estúdio e platéia com assentos móveis 4

Banheiro 2

7 Clubes Sala de refeições e de assembléia com assentos fixos 3

Sala de assembléia com assentos móveis 4

Salão de danças e salão de esportes 5

Sala de bilhar e banheiro 2

8 Corredores Com acesso ao público 3

Sem acesso ao público 2

9 Cozinhas não residenciais A ser determinada em cada caso, porém com o mínimo de 3

10 Depósitos A ser determinada em cada caso e na falta de valores experimentais

conforme o indicado em 2.2.1.3 -

11 Edifícios residenciais Dormitórios, sala, copa, cozinha e banheiro 1,5

Despensa, área de serviço e lavanderia 2

12 Escadas Com acesso ao público 3

(ver 2.2.1.7) Sem acesso ao público 2,5

13 Escolas Anfiteatro com assentos fixos

Corredor e sala de aula 3

Outras salas 2

14 Escritórios Salas de uso geral e banheiro 2

15 Forros Sem acesso a pessoas 0,5

16 Galerias de arte A ser determinada em cada caso, porém com o mínimo 3

17 Galerias de lojas A ser determinada em cada caso, porém com o mínimo 3

18 Garagens e estacionamentos Para veículos de passageiros ou semelhantes com carga máxima de

25 kN por veículo. Valores de φ indicados em 2.2.1.6 3 3

17

19 Ginásios de esportes 5

20 Hospitais Dormitórios, enfermarias, sala de recuperação, sala de cirurgia,

sala de raio X e banheiro 2

Corredor 3

21 Laboratórios Incluindo equipamentos, a ser determinado em cada caso,

porém com o mínimo 3

22 Lavanderias Incluindo equipamentos 3

23 Lojas 4

24 Restaurantes 3

25 Teatros Palco 5 5

Demais dependências: cargas iguais às especificadas para cinemas -

26 Terraços Sem acesso ao público 2

Com acesso ao público 3

Inacessível a pessoas 0,5

Destinados a heliportos elevados: as cargas deverão ser fornecidas pelo

órgão competente do Ministério da Aeronáutica -

27 Vestíbulo Sem acesso ao público 1,5

Com acesso ao público 3 O cálculo do peso próprio da laje depende de sua espessura, que depende do dimensionamento da laje, que depende da obtenção das cargas. Para resolver essa indeterminação, podemos fazer um pré dimensionamento da laje através das equações:

onde: L – vão menor da laje Ψ2 – coeficiente que depende dos tipos de vículos da laje Ψ3 – coeficiente que depende do tipo de aço que se vai usar na armadura da laje h – altura da laje d – distância da armadura à face mais distante d´ – cobrimento da armadura As tabelas abaixo fornecem os valores de Ψ2 e Ψ3.

Valores de Ψ2 para lajes armadas em uma direção:

18

4,20 4,20

3,5

0

Valores de Ψ2 para lajes armadas em cruz:

Ly – vão menor Lx – vão maior Número superior – valor de Ψ2 para Lx / Ly = 1 Número inferior – valor de Ψ2 para Lx / Ly = 2 Para Lx / Ly entre 1 e 2, interpolar linearmente

Valores de Ψ3.

EXEMPLO 1: Cálculo da carga sobre as lajes abaixo, sabendo-se que se referem a quartos de uma habitação comum. Obs: as distâncias já foram consideradas até o centro dos apoios; considerar para a armadura aço CA 25.

19

Lx

Ly

caso 1

Lx

Ly

caso 2

Lx

Ly

caso 3

Ly

caso 4

Lx

Ly

caso 5

Lx

Ly

caso 6

Lx

Lx

Ly

6.4 – DISTRIBUIÇÃO DA CARGA SOBRE A LAJE

LAJES ARMADAS EM UMA DIREÇÃO Divide-se a laje em vigas paralelas, com base igual a 1 metro. A carga que atua sobre cada “viga” é:

O cálculo da laje é feito segundo o esquema de carga abaixo:

LAJES ARMADAS EM CRUZ 1

o CASO – LAJES ISOLADAS

Vamos aqui dividir a laje, as cargas e a armadura em duas direções: x e y.

Sendo Lx a direção que apresenta o maior número de engastes, ou a menor direção.

(condições de apoio iguais Lx é o menor vão) As parcelas da carga em cada direção devem respeitar a condição: px + py = p As parcelas px e py podem ser calculadas pelo estudo da flechas (deformações) no meio do vão, que por sua vez dependem dos tipos de vínculos a que estão submetidas as extremidades da laje. São seis casos de apoios para as lajes: As equações que fornecem a flecha no centro de peças sujeitas a cargas uniformemente distribuídas são:

Viga sobre 2 apoios:

Viga sobre 1 apoio e 1 engaste:

20

Viga sobre 2 engastes:

Ao igualarmos as flechas no centro do vão para as dimensões x e y, para os diferentes tipos de apoio, obtemos as parcelas da carga em cada direção.

As relações são obtidas em função da razão entre os lados,

.

Seguem abaixo as relações encontradas para os seis tipos de apoios:

Caso 1:

Caso 2:

Caso 3:

Caso 4:

Caso 5:

Caso 6:

De um modo geral, podemos escrever: px = kx . p, sendo k dado em função de λ Para o cálculo prático das parcelas px e py da carga, usam-se as tabelas n

os. 1 a 6, que

fornecem os valores do coeficiente k em função de λ. Para o caso 1, por exemplo, temos:

A parcela py pode ser calculada fazendo: py = p – px 2

o CASO – LAJES CONTÍNUAS

Podemos considerar as lajes contínuas como lajes isoladas, e usar as relações anteriores, fazendo-se a seguinte consideração: apoios intermediários considerados como engastes perfeitos, apoios extremos considerados como apoio simples. Por exemplo: Dessa forma os cálculos tornam-se idênticos aos já estudados em lajes isoladas.

21

0,08 4,40

0,08

4,40

0,08

0,0

83,3

0

0,0

8

3,3

0

0,0

8

EXEMPLO 2: Calcular as parcelas px e py da carga que atua sobre as lajes abaixo, destinadas a piso de habitação comum (salas e quartos). Considere a espessura da laje igual a 8 cm. 6.5 – CALCULO DOS MOMENTOS NAS LAJES ARMADAS EM UMA DIREÇÃO

Lajes isoladas 2 apoios:

1 apoio e 1 engaste:

2 engastes

Lajes contínuas: os momentos podem ser calculados de maneira simplificada, com a condição que a diferença entre os vão não seja maior que 20% do maior vão. A equação usada

nestes caos é:

, sendo k dado pelas tabelas:

Vãos Valores

de k

extremos 11

centrais 15 Os casos mais complexos serão vistos no estudo das vigas.

Apoios Valores

de k

entre vãos extremos -8

entre vãos centrais -10

entre vão extremo e vão central -9

22

EXEMPLO 3: Calcular os momentos que atuam sobre as lajes abaixo, referentes ao piso de uma sala e dois quartos. Considere que a espessura da laje igual a 8 cm.

0,10 2,90

0,10

3,40

0,10

2,90

0,10

0,1

08,0

0

0,1

0

fora de escala 6.6 – CALCULO DOS MOMENTOS NAS LAJES ARMADAS EM CRUZ PELA TEORIA DAS GRELHAS

Lajes isoladas A Teoria das grelhas estuda a laje como vigas paralelas de 1 metro de largura, que funcionariam de modo independente (não se considera a ligação existente entre cada “viga”). Dessa forma devemos calcular os momentos em cada direção (Mx e My, Xx e Xy), usando os correspondentes vãos e parcelas de carga. Os momentos podem ser calculados pela equações:

;

; ;

Os valores de mx, nx, my e ny são obtidos em função do tipo de apoio na direção considerada:

Caso de 2 apoios: m=8, n=0

Caso de 1 apoio e um engaste: m=14,22, n=-8

Caso de 2 engastes: m=24, n=-12

Lajes contínuas As lajes contínuas podem ser tratadas da mesma maneira que as lajes isoladas se fizermos novamente as considerações anteriores sobre os apoios: intermediários considerados como engastes perfeitos, extremos considerados como apoio simples.

23

0,08 4,40

0,08

4,40

0,08

0,0

83,3

0

0,0

8

3,3

0

0,0

8

EXEMPLO 4: Calcular, pela Teoria das grelhas, os momentos que atuam sobre as lajes abaixo destinadas a piso de habitação comum (salas e quartos). Considere a espessura da laje igual a 8 cm. 6.7 – CALCULO DOS MOMENTOS NAS LAJES ARMADAS EM CRUZ PELO PROCESSO DE MARCUS

Lajes isoladas A diferença entre o processo de Marcus e a teoria das grelhas é que Marcus considerou, através da Teoria da Elasticidade e métodos semi empíricos, as ligações existentes entre as diversas “vigas” que compõem a laje. Desta forma Marcus conseguiu valores menores para os momentos atuantes, sendo então possível de se fazer um dimensionamento mais econômico. As equações usadas para os cálculos dos momentos são:

;

; ;

Os novos valores para os coeficientes mx, my, nx e ny são dados nas tabelas nos

. 1 a 6

24

0,10 4,00

0,10

0,1

05

,00

0,1

0

0,08 4,40

0,08

4,40

0,08

0,0

83,3

0

0,0

8

3,3

0

0,0

8

EXEMPLO 5: Calcular, pela Teoria de Marcus, os momentos que atuam sobre a laje abaixo destinada a piso de um escritório. Considere a espessura da laje igual a 10cm.

Lajes contínuas As lajes contínuas podem ser tratadas da mesma maneira que as lajes isoladas se fizermos novamente as considerações anteriores sobre os apoios, situação válida para painéis regulares, sem grandes variações de tamanho dos vãos, sem grandes valores de sobrecarga (q < 1,5g). Para situações de grandes sobrecargas deve ser feita uma análise da situação mais desfavorável de distribuição da sobrecarga nos painéis. EXEMPLO 6: Calcular, pela Teoria de Marcus, os momentos que atuam sobre as lajes abaixo destinadas a piso de habitação comum (salas e quartos). Considere a espessura da laje igual a 8 cm.