NOTAS DE AULA

TECNOLOGIA DAS CONSTRUÇÕES II

Professora Liana de Lucca Jardim Borges

Março de 2011

I - ESTRUTURAS

1. EXECUÇÃO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

Estruturas de concreto armado são estruturas que apresentam bom comportamento a diversas finalidades e se mostram corriqueiras. O concreto armado é um material composto formado pela união do concreto (para resistir aos esforços de compressão) com as barras de aço (para resistir aos esforços de tração). O concreto é um material resultante da união entre cimento + agregado miúdo + agregado graúdo + água + aditivos e adições (se necessário).

1.1. Estruturas Moldadas in loco x Estruturas Pré-Moldadas

O concreto armado pode ser executado "in loco" ou ser pré-moldado. In loco se refere a estruturas que são produzidas integralmente na própria obra. Entende-se por pré-moldadas, as estruturas executadas fora de seu local definitivo de uso. Quando executado na sua localização definitiva, é necessário não só a execução de formas como também a utilização de escoramentos. Quando pré-moldado é necessária a utilização de equipamentos para transportá-lo ao local definitivo.

Atualmente, com o desenvolvimento da construção industrializada, há uma tendência de se utilizar peças pré-moldadas que reduzem os custos com mão de obra, agilizem os serviços e permitem adotar processos repetitivos que melhoram a qualidade e produtividade.

Para a execução de peças pré-moldadas, são instaladas no canteiro de obra ou fora dele, linhas de produção em série que permitem a concentração de equipamentos e outros recursos para melhor a qualidade e aumentar a produção. É importante que se verifique em cada caso, a viabilidade de executar elementos pré-moldados.Os projetos devem ser feitos de maneira a tirar vantagem dos sistemas industrializados utilizando dimensões repetitivas, modulando os elementos.

Para a utilização deste sistema, é necessário considerar a presença de juntas, o cuidado com a precisão dimensional, para não correr o risco de necessitar adaptações em obra que acarretará na perda das vantagens do processo.

A estrutura das construções em geral é composta por duas partes: infraestrutura e a estrutura propriamente dita. A infraestrutura compreende as fundações (assunto de Tecnologia das Construções I). A superestrutura compreende os pilares, vigas, lajes e estruturas auxiliares (escadas). A execução da estrutura é desenvolvidas de forma inversa ao projeto: executa-se a fundação (rasa ou profunda, viga baldrame) e a estrutura (pilar, viga e laje). No projeto estrutural, calcula-se, nessa sequencia, laje, viga e pilar.

Todas as peças estruturais demandam a utilização de materiais que serão descritos e comentados a seguir.

1.2. Materiais utilizados na execução de estruturas de concreto armado

Devido à composição do concreto armado, a sua produção é feita em partes separadas: confecção das fôrmas (moldes), confecção da ferragem (armadura), montagem dos elementos, produção do concreto e concretagem.

1.2.1 Armadura

As fases de produção da ferragem compreendem a aquisição de materiais, o corte, a dobragem e a montagem das barras. O corte das barras pode ser feito utilizando tesouras, policortes, etc., e a dobra normalmente é feita em mesa adequada com guias orientando o comprimento e raio de dobras (curvatura).

estruturas moldadas in loco

estruturas pré-moldadas

estruturas pré-moldadas

Corte, dobra e montagem da ferragem

As armaduras são barras de aço utilizadas no interior dos concretos para, ao atuar solidariamente com ele, evitar deformações de tração, para as quais o concreto não tem resistência adequada. As armaduras podem ser utilizadas de diversas formas, dependendo da estrutura (viga, pilar, laje, elemento de fundação, etc.), e se apresentam como armaduras longitudinais e armaduras transversais.

a) Ferros longitudinais = são ferros que apresentam comprimento da peça (são vistos no sentido longitudinal da peça) e são usados para aumentar a resistência da peça estrutural aos esforços de tração e também de compressão (em conjunto com o concreto). Quando atuam esforços de flexão (assunto a ser visto posteriormente), se os esforços de tração forem gerados na parte de baixo da estrutura, a armadura a ser utilizada para absorver estes esforços é denominada armadura positiva. Quando a flexão gerar esforços de tração na parte de cima da estrutura, a armadura utilizada para absorver estes esforços é denominada armadura negativa. As armaduras negativas também ocorrem em estruturas em balanço (sacadas, marquises) e nos apoios intermediários das vigas contínuas (vigas com mais de 2 apoios). Estas barras devem ser distribuidas de tal forma que não dificultem a concretagem.

b) Ferros transversais (estribos) = são ferros que apresentam comprimento do perímetro da seção transversal (são vistos na seção transversal da peça) e são armaduras utilizadas para absorver esforços de corte em vigas/lajes/pilar e ajudar as armaduras longitudinais de pilares.

A matéria prima utilizada na confecção das armaduras para concreto armado é o aço para concreto armado, ou seja, aço CA. No Brasil são produzidas para concreto armado as seguintes armaduras: CA 50 e CA 60. São comercializadas em barras com 12 m de comprimento ou rolos (as de menor diâmetro) e diâmetros de 4.2, 5, 6.3, 8, 10, 12.5, 16, 20, 25, 32 mm.

As barras são unidas entre sí com a utilização de arame recozido que amarra umas às outras. Algumas armaduras são soldadas entre sí nas siderúrgicas. (telas soldadas).

Dependendo do comprimento a ser utilizado no projeto, deve-se executar emendas de barras. As emendas nas barras podem ser feitas por superposição, solda, sendo que as executadas por superposição são mais fáceis de serem executadas, daí serem as mais utilizadas nas obras comuns. As barras de aço tipo CA 50 (estriados) são usadas principalmente nas vigas e pilares (armaduras longitudinais) e do tipo CA 60 (lisos) usados nas lajes, escadas, reservatórios, e nas vigas e pilares como armaduras transversais.

CA 50

Diâmetro polegada Diâmetro (mm)

(nominal) Peso (kgf /m) Área(cm2)

5/16 8 0,39 0,49

3/8 10 0,56 0,71

½ 12,5 1 1,27

5/8 16 1,55 1,98

3/4 20 2,24 2,85

1 25 3,98 5,07

CA 60

4,2 0,108 0,14

5,0 0,154 0,20

6,3 0,222 0,28

1.2.2. Fôrmas e Escoramento

A função das fôrmas são:

• dar forma ao concreto;

• conter o concreto fresco e sustentá-lo até que tenha resistência suficiente para se sustentar por si só;

• proporcionar à superfície do concreto a rugosidade requerida;

• servir de suporte para o posicionamento da armação, permitindo a colocação de espaçadores para garantir os cobrimentos;

• servir de suporte para o posicionamento de elementos das instalações e outros itens embutidos;

• servir de estrutura provisória para as atividades de armação e concretagem, devendo resistir às cargas provenientes do seu peso próprio, além das de serviço, tais como pessoas, equipamentos e materiais;

• proteger o concreto novo contra choques mecânicos;

• limitar a perda de água do concreto, facilitando a cura.

As fases de produção das fôrmas são: aquisição do material; corte dos painéis; montagem dos painéis e escoramento, sendo que tudo é determinado a partir da planta de forma dos projetos.

São estruturas auxiliares utilizadas nas concretagens com o objetivo de dar formato (fôrmas) e sustentação (escoramento) para o concreto durante o período de tempo em que ele não tem resistência para auto-sustentação. Dentre os materiais utilizados, tem-se: tábuas, sarrafos e barrotes, chapas de compensado, chapas metálicas e tubos metálicos e toras de eucalipto.

Ao se colocar a armadura nas formas deve-se tomar o cuidado de distanciá-la das paredes criando um espaço entre a superfície da estrutura e a armadura chamada de cobrimento, que protege a armadura aumentando a durabilidade da estrutura. Para isso se utiliza espaçadores, que podem ser de plástico, argamassa, etc.

É a etapa mais trabalhosa e onerosa da execução de uma estrutura de concreto armado. As formas e escoramentos são os itens que mais encarecem e demandam tempo em uma execução de concreto armado. É, portanto, muito importante um planejamento detalhado das suas utilizações para que se possa reduzir os seus custos.

Este planejamento inicia-se no projeto arquitetônico que deve considerar dimensões dos elementos estruturais compatíveis com as dimensões dos materiais a serem comercializados para as formas, minimizando recortes e prevendo reaproveitamento das mesmas, o maior número de vezes possível. Em obras de médio e pequeno porte, a escolha de dimensões de estruturas compatíveis com as dimensões comerciais da madeira reduzem os recortes e evitam desperdícios.

É também importante que se tome precauções para facilitar o máximo possível os serviços de montagem e desmontagem evitando danos e economizando tempo. A utilização de painéis mais resistentes possibilita um maior número de reaproveitamento, mas requer um maior investimento inicial, muitas vezes demasiado para o tipo de obra a ser executada.

O acabamento da superfície do concreto depende muito da qualidade das formas utilizadas e vice-versa. Se uma forma é utilizada várias vezes, pode-se ter um acabamento superficial irregular. Se deseja-se um acabamento liso, utiliza-se acabamento plastificado. Muitas empresas utilizam sistemas de formas industrializados fabricados por elas mesmas ou adquiridos de empresas especializadas. Estes sistemas possuem peças interligadas por dispositivos de fácil montagem e desmontagem e utilizam parafusos e cunhas para fechamento. Esses sistemas podem ser locados, evitando investimentos para a execução de uma obra.

- Dimensões das chapas compensadas:

Padrão alemão:1,10m x 2,20m Padrão inglês: 1,22m x 2,44m (4x8 pés);

Espessuras comerciais (mm): 6, 8, 10, 12, 15, 20;

N° de aproveitamentos = resinados (mais de 5 por face) e plastificados (mais de 15 por face).

As chapas de compensado são placas executadas com camadas de pequena espessura variável. São fabricadas com acabamento superficial de diversos tipos. Dependendo deste acabamento sua durabilidade e o seu custo variam. Na construção civil é utilizada para execução de tapumes, galpões e formas para concreto armado. Comparando com tábuas, as chapas apresentam diversas vantagens, tais como:

- Maior superfície, gerando menor quantidade de juntas;

- São mais leves;

- Ocupam menor espaço no armazenamento;

- Utilizam menor quantidade de pregos;

- São mais fáceis de montar e desmontar.

As fôrmas metálicas têm a desvantagem de um alto custo inicial, porém com a possibilidade de reaproveitar um maior número de vezes e, com a facilidade de montagem e desmontagem, esse custo fica reduzido, inclusive em relação às formas de madeira.

1.2.3 Concreto

As fases de produção do concreto compreendem: aquisição de materiais (cimento, agregados miúdo e graúdo, água, adições, aditivos); estudo de dosagem; mistura dos elementos, transporte, lançamento, adensamento, acabamento e cura (disciplina Materiais de Construção).

Algumas dicas para o concreto:

- O excesso de água na mistura do concreto pode facilitar a concretagem, mas prejudica muito a resistência e qualidade da peça, portanto, deve-se seguir um estudo adequado de dosagem;

- O excesso de matéria orgânica na areia, a utilização de aditivo de tipo inadequado ou em quantidade excessiva, pode retardar a pega do cimento;

- A deformação das fôrmas, concreto derramado de carrinhos, jericas e fora das fôrmas, contribuem para diferenças entre o volume de concreto recebido e aplicado na obra;

- Quando há recebimento incorreto dos agregados, registrando a entrada de um volume maior do que o real depositado na obra pode ocorrer a falta de concreto quando este for contabilizado. No caso da areia, há também a perda provocada pelo carreamento do material pelas chuvas;

- Deve-se cuidar para não aplicar o concreto com o tempo de início de pega ultrapassado, isto pode provocar redução da resistência com graves conseqüências;

- Quando há exposição da armadura à água e ao ar ocorre a corrosão do aço e o óxido formado passa para o concreto, manchando-o. Isto pode ocorrer quando o cobrimento executado for menor que o necessário de acordo com a agressividade do meio ou quando o concreto tem excesso de vazios que permitem que a água e o ar atinjam a armadura;

- Ocasionalmente, percebe-se a existência de manchas no concreto na retirada das fôrmas. As causas mais comuns são produtos desmoldantes ou resinas utilizadas na fabricação das fôrmas (chapas de compensados);

- Nos casos correntes, não existem concretos “impermeáveis”. O que existem são materiais que conferem maior ou menor permeabilidade. No caso do concreto, quanto melhor preenchidos estiverem seus vazios, menor sua permeabilidade;

- A não observância de alguns cuidados na preparação do concreto, isto é, escolha dos materiais componentes, dosagem, preparação e aplicação do concreto, pode tornar o concreto poroso;

- É comum nas obras o uso da "nata de cimento" para ancorar (colar) as peças de concreto moldadas em épocas diferentes. Apesar do poder aglomerante do cimento, o excesso de água desta “nata” forma uma área de pouca resistência entre os

concretos. Para isso, pode-se utilizar diversos produtos químicos existentes no mercado que conferem uma aderência satisfatória. Realizar a perfeita limpeza (escova de aço), apicoamento (rugosidade do concreto) e lavagem com água, necessários para receber o produto químico;

- Ao concretar algum elemento estrutural deve-se tomar alguns cuidados: verificar se as dimensões geométricas das fôrmas estão corretas; untar as fôrmas com produto adequado (desmoldante) a fim de facilitar a desforma; posicionar as ferragens, sempre obedecendo o recobrimento da armadura com concreto; molhar as fôrmas e remover toda sujeira que se encontra dentro destas, inclusive pedaços de arame e prego; na hora da concretagem utilizar vibrador (motor e mangote) para adensar o concreto e evitar ninhos de concretagem;

- Para realizar a cura de peças de concreto, utiliza-se aspersão continua (bicos aspergidores); lamina dágua coberta com lona de plástico, dentre outros;

- Deve-se evitar o uso de brita com excesso de lamelas (pedras alongadas e achatadas). Este tipo de brita eleva o consumo de água do concreto, tem menor resistência mecânica, e dificulta a distribuição da argamassa na peça a ser executada;

- Ao empregar aditivos aceleradores de pega no concreto, deve-se verificar se o produto não contém cloretos, estes podem provocar corrosão nas armaduras;

- Para evitar o superaquecimento e a conseqüente fissuração da peça ao aplicar grandes volumes de concreto, pode-se fazer a concretagem à noite e/ou utilizar gelo como substituição de parte da água;

- Excesso de água no concreto causa retração por perda de volume com a secagem desta água, conseqüente fissuração, perda da resistência e aumento da porosidade, diminuindo a durabilidade;

- É importante que o concreto de fundações seja executado com tanto cuidado e qualidade quanto o do restante da estrutura, pois este concreto vai estar mais suscetível à penetração de água e agentes agressivos;

- Ao realizar o pedido de concreto dosado em central, deve-se verificar o fck de projeto (resistência a compressão do concreto estipulada no projeto) e a dimensão máxima da brita permitida pelo espaçamento das armaduras, além do abatimento do concreto (slump);

- Para uma concretagem eficiente, recomenda-se que a dimensão máxima dos grãos do agregado graúdo não exceda 1/4 da menor dimensão da fôrma e 1/3 da espessura da laje;

- Se o transporte do concreto for feito com carrinho-de-mão, é importante que este tenha pneu com câmara, para evitar que durante o transporte do concreto ocorra a separação dos materiais componentes e o acúmulo das britas no fundo do carrinho, fenômeno conhecido como segregação do concreto;

- Ao realizar uma junta entre concreto antigo e novo, deve-se limpar a superfície antiga, deixando-a áspera, isenta de pó e aplicar o concreto sobre a junta seca;

1.3. Execução de lajes

As lajes são estruturas normalmente executadas tanto em concreto armado quanto em concreto protendido, sendo usadas como laje de piso e como laje de forro. As lajes podem ser maciças, nervuradas (vigas de concreto e elementos inertes

removíveis funcionamento como molde) ambas usualmente concretadas no local, pré-moldadas convencionais (vigotas de concreto e elementos inertes não removíveis fazendo o fechamento), pré-moldadas treliçadas (vigotas treliçadas de concreto e elementos inertes não removíveis fazendo o fechamento).

As lajes maciças são as mais utilizadas em obras grandes e especiais, necessitando de cálculo apropriado executado por engenheiros calculistas, sendo mais adequada para casos de cargas elevadas. A estrutura final é mais pesada do que as estruturas utilizadas em outros métodos construtivos e apresenta um alto tempo de espera para utilização. Esse sistema apresenta um custo global elevado se comparado com outros sistemas construtivos, sendo apropriado estudo especifico.

As lajes pré-moldadas são as lajes compostas por elementos (vigotas) anteriormente moldados (no canteiro de obras ou na fábrica) e lajotas (cerâmica) ou enchimentos de isopor, também chamadas de mistas, que tem utilização mais ampla, atendendo principalmente obras de menor porte. Dependendo do tipo de vigota utilizada, as lajes pré-moldadas podem ser: protendidas, convencionais (comum) ou treliçadas.

As dimensões das vigotas (treliçadas ou convencionais) de concreto variam em função dos vãos, cargas atuantes, armaduras e resistência do concreto. As vigotas comuns têm a vantagem da facilidade e rapidez na montagem, quando comparada com laje maciça.

Lajes pré-moldadas convencionais

As lajes treliçadas são compostas por uma estrutura com vigotas (a ferragem é composta por barras longitudinais e barras na forma de uma treliça) e elementos de enchimento (podem ser cerâmicas, EPS (isopor) ou concreto celular). Destacam-se algumas vantagens, em relação às pré-moldadas convencionais: vence maiores vãos e cargas; diminui as trincas pois existem mais aderência entre as vigotas e o concreto lançado; e permite executar paredes sobre lajes.

Lajes pré-moldadas treliçadas (vista superior com bloco cerâmico e vista inferior com bloco EPS)

ferragem treliçada e elementos usados nas lajes pré-moldadas

denominação e dimensões das treliças e ferragens

As lajes nervuradas moldadas in loco com remoção dos moldes são empregadas em situações de grandes cargas e vãos, acarretando redução de peso devido aos

vazios resultantes da remoção dos moldes plásticos ou isopor. Vence maiores vãos e cargas que as pré-moldadas treliçadas devido às nervuras que funcionam como vigas de concreto armado (possuem dimensões e ferragens para isso). Esse tipo de laje e a laje maciça são competitivas, de forma que, em certos casos, executa-se parte do piso em laje nervurada e em certos locais (em torno de pilares, em lajes em balanço), executa-se laje maciça.

laje nervurada com retirada do bloco de enchimento

1.3.1. Fôrmas e escoramentos

O sistema de fôrma e escoamento das lajes é diferente em função do tipo de laje empregada (maciça ou pré-moldada).

Para a concretagem de lajes maciças, usa-se chapas de compensado (tabuleiro) em toda área a ser concretada, tábuas e escoras (eucaliptos ou metálicos), enquanto que, na concretagem de lajes pré-moldadas, não são empregadas chapas de compensado, apenas tabuas para segurar as vigotas e escoras para suportar as tábuas. Em lajes pré-moldadas, o consumo de fôrmas é menor, sendo que é utilizada apenas pequena quantidade de tábuas e o escoramento das vigotas para a concretagem pelo bordo superior, sendo que a vigota funciona como fôrma.

Nas fôrmas metálicas são utilizadas chapas metálicas com espessura milimétrica, dispostas sobre pontaletes metálicos, sendo desnecessário o recorte para adaptar as dimensões dos compartimentos. Esta adaptação é feita trespassando as chapas entre si cobrindo totalmente a superfície a ser concretada. Essas formas são conhecidas como steel deck, que por sua vez, também exercem outras funções.

Nas fôrmas de madeira, especificamente no caso de lajes maciças, deve-se fazer a limpeza e umedecimento das mesmas antes da concretagem, evitando que a mesma absorva água do concreto. O umedecimento das fôrmas não pode originar acúmulo de água, formando poças.

Ainda com relação às lajes, pode-se dizer que existem variações do processo tradicional, ou seja, é comum a substituição da laje de concreto moldada no local (maciça ou nervurada) por componentes pré-fabricados, como por exemplo, por lajes mistas e pré-lajes. Estes tipos de lajes podem ser entendidos como um avanço do processo de produção, na medida em que sua execução, quando bem planejada, pode implicar em elevado nível de racionalização do processo produtivo, uma vez

que otimizam o emprego dos materiais e diminuem consideravelmente a utilização de fôrmas e escoramentos na obra.

lajes pré-moldadas com enchimento cerâmico

laje nervurada com moldes plásticos

Laje steel deck

Laje pré-moldada com vigotas treliçadas

Laje maciça (convencional) – utilizando travessões e guias

1.3.2. Armadura

As armaduras das lajes compreendem: armadura principal e armadura de distribuição, sendo ambas longitudinais, como explicado anteriormente.

As armaduras principais são utilizadas para absorver os esforços solicitantes decorrentes das cargas atuantes. As armaduras de distribuição, com função construtiva, são utilizadas para auxiliar na disposição das armaduras principais, sendo que sua quantidade não é determinada pelo cálculo estrutural e sim pela quantidade de armadura principal que deve suportar. As armaduras de distribuição assumem diversas funções, tais como:

a) emendar duas concretagens executadas em diferentes etapas

b) amarrar a ferragem principal de uma estrutura;

c) reforçar determinados pontos da estrutura que podem sofrer deformações localizadas.

Nas lajes maciças, as barras da armadura principal são utilizadas formando uma malha ortogonal ou dispostas em apenas uma direção, dependendo das dimensões da laje (relação entre lados da laje). O diâmetro, quantidade e espaçamento entre as barras dependerão do carregamento que irá atuar sobre ela. O posicionamento desta malha será função dos esforços de tração que ocorrem, sendo classificados como positivas quando localizadas na parte inferior da laje e negativas quando localizadas na parte superior (como visto anteriormente). São utilizados arames recozidos ou soldas para fazer a ligação entre barras que se cruzam.

Normalmente se procura utilizar diâmetros que resultem em espaçamentos que se situem entre 7cm e 2h (h é a espessura da laje), considerando que os cálculos estruturais fornecem quantidade de barras por metro de comprimento. É importante se manter o recobrimento da armadura com no mínimo de 2 cm para protegê-la da oxidação (conforme prescreve a norma brasileira de projeto de estruturas de concreto - NBR 6118).

Quanto maior for a espessura do recobrimento, maior é a durabilidade das barras de armadura. Para garantir esse recobrimento, se utiliza espaçadores. Espaçadores são materiais colocados entre a ferragem e a forma a fim de permitir que o concreto possa localizar entre eles, gerando o recobrimento.

As marquises, sacadas de edifícios e beirais de cobertura são estruturas de laje que se caracterizam por estar em situação de balanço, ou seja, engastadas em uma extremidade e tendo a outra livre. Deve-se atentar para alguns cuidados na execução dessas estruturas, entre eles: - Executar a concretagem com maiores cuidados com relação a impermeabilidade; - Menor fator água cimento; - Maior adensamento; - Maior cuidado na cura - Utilização de camada impermeabilizante e revisão periódica da impermeabilidade; - Manter o posicionamento correto da armadura calculada (armadura deve ficar no bordo superior da laje e não deve descer, em hipótese alguma). Para isso deve-se garantir o espaçamento entre a ferragem e a forma da laje, utilizando “caranguejos” ou espaçadores de ferragem de laje.

Considerando-se que as armaduras estejam previamente cortadas e pré-montadas, tendo sido devidamente controlado o seu preparo, tem início o seu posicionamento nas fôrmas, recomendando-se observar que antes de colocar a armadura da laje na fôrma, deve-se colocar as pastilhas de cobrimento amarradas na ferragem (fixação da armadura com arame recozido nº 18 ou no 20). Devido a limitações de meios de transporte na obra e produtividade, costuma-se montar a armação da laje no próprio local definitivo, ou seja, dentro da forma (caso de lajes maciças ou nervuradas moldadas in loco).

Após executado o serviço da ferragem e antes da concretagem propriamente dita da laje, deve-se verificar se a armadura está em conformidade com o projeto. Esta conferência não deve ser feita por amostragem e sim peça a peça, com os seguintes itens básicos de verificação:

- posicionamento, diâmetro e quantidade de barras; - espaçamento da armadura de laje; - colocação dos caranguejos; - colocação de pastilhas de cobrimento; - limpeza geral das fôrmas; - aplicação do óleo desmoldante na forma de madeira, evitando cair sobre a ferragem e excessos.

Nas lajes pré-moldadas o processo é bastante semelhante, bastando lembrar as particularidades de cada processo construtivo.Liberada a armadura pode ter início a concretagem das vigas e lajes.

1.3.3. Concreto

O concreto deve ser dosado, misturado adequadamente no sistema adotado para tal (manual, betoneira ou em usina). O lançamento não pode ser feito de grandes alturas para que não ocorra segregação do concreto (caso da brita se depositar no fundo da forma e a argamassa subir) e o adensamento deve ser feito usando qualquer artifício (vibração, prensagem e centrifugação) que se possam evitar espaços vazios na concretagem.

O acabamento do concreto da laje está relacionado com o tipo de superfície requerida. Quando a laje é de forro, normalmente não é feito um acabamento liso, ao contrario da laje ser destinada a piso, onde se procura realizar um acabamento mais uniforme e liso para facilitar a aplicação do revestimento.

A cura tem o objetivo de evitar que a água de amassamento evapore antes de ocorrerem as reações químicas necessárias ao endurecimento do concreto. No caso de lajes, que apresentam superfície exposta bastante extensa, deve-se preocupar

com a cura do concreto, por 7 dias, para evitar fissuras que possam surgir decorrente da evaporação da agua de amassamento.

O concreto das lajes (produzido na obra ou comprado) deverá ser transportado para o pavimento em que ocorrerá a concretagem através de elevadores de obra e jericas, gruas com caçambas ou por bombeamento.

Se o transporte é feito com bomba, deve-se ter o cuidado de nivelar a bomba, deixar livre a forma da laje que está sendo concretada, lubrificar a tubulação com argamassa de cimento e areia antes da concretagem.

Quando o transporte é feito com gruas e caçambas, deve-se limpar devidamente a caçamba, o mesmo ocorrendo com elevadores e jericas. Nesse ultimo caso, deve-se utilizar na obras passarelas ou caminhos para passagem das jericas sobre a laje que deverá ser concretada.

O processo de concretagem propriamente dita consiste em:

a) Lançamento do concreto diretamente sobre a laje;

b) Espalhamento do concreto com auxilio de pés e enxadas;

c) Adensamento com vibrador de agulha ou régua vibratória (nesse caso evita o sarrafeamento);

d) Sarrafear o concreto;

e) Colocação dos gastalhos de pé de pilar;

f) Colocação dos sarrafos para fixação dos aprumadores de pilar;

g) Acabamento com desempenadeira;

h) Inicio da cura da laje (molhagem) logo que for possível andar sobre o concreto.

1.3.4. Processo Executivo

O processo executivo é bastante variado em função do material utilizado (concreto armado ou concreto protendido), do tipo de laje (unidirecional - armada em uma direção ou bidirecional - armada nas duas direções), do uso ou não de elementos pré-moldados (maciça concretada no local ou mista pré-moldada).

Com relação ao posicionamento das armaduras em uma ou duas direções (quem determina isso é a relação entre as dimensões da laje - área de estruturas), não há particularidades no assunto, bastando apenas dispor corretamente as barras e ancorá-las adequadamente.

Com relação ao uso de elementos pré-moldados, existem diversas características que diferenciam os dois sistemas, e essas características estão relacionadas com as vantagens e desvantagens de cada um. As lajes maciças (moldadas in loco) necessitam de montagem gradativa de todo sistema de forma e escoramento, aplicação de desmoldante na superfície interna das formas, montagem e colocação da ferragem da laje obedecendo os detalhes do projeto estrutural, lançamento e finalização do concreto, e retirada das formas e escoramentos nos prazos estipulados pelas normas de projeto. As lajes pré-moldadas (vigotas, treliças) necessitam de sistema de escoramento apenas (tabuas e pontaletes) pois os elementos (vigas e enchimentos) funcionam como forma. A seguir é feito o processo apenas do concreto e retirada do escoramento. Observa-se que o consumo de concreto é menor e a execução é mais simples e rápida, comparada com a maciça.

1.3.4.1. Lajes maciças

A execução dessas lajes necessita da montagem do painel de fôrmas de compensado nas dimensões indicadas na planta de fôrma do projeto. Esse painel deve ser escorado adequadamente utilizado sistema de escoramento (madeira ou aço) dimensionado para suportar o peso da laje concretada e das pessoas e equipamentos que ficarão sobre elas durante o período necessário. A execução das lajes é feita conjuntamente com a das vigas. Quanto aos pilares, esses podem ser concretados antes da execução das formas das lajes e vigas, ou após isso.

As vantagens de se concretar o pilar antes são:

- a laje do pavimento de apoio dos pilares (laje inferior) está limpa e é bastante rígida, sendo mais fácil entrar e circular com os equipamentos necessários à concretagem; - proporciona maior rigidez à estrutura para a montagem das fôrmas seguintes; - ganha-se cerca de três dias a mais de resistência quando do início da desforma, que correspondem ao tempo de montagem das fôrmas de lajes e vigas. As desvantagens são: - é necessário montagem de andaimes para concretagem; - geometria e posicionamento do pilar devem receber cuidados específicos, pois se o mesmo ficar 1,0 cm que seja fora de posição, inviabiliza a utilização do jogo de fôrmas. Para evitar este possível erro há a necessidade de gabaritos para definir corretamente o distanciamento entre pilares, o que implica em investimentos, sendo que nos procedimentos tradicionais dificilmente existem tais gabaritos. Depois de executados os pilares, têm-se início a montagem das fôrmas de vigas e lajes, recomendando-se que sejam seguidos os procedimentos descritos a seguir: - montagem dos fundos de viga apoiados sobre os pontaletes, cavaletes ou garfos; - posicionamento das laterais das vigas; - posicionamento das galgas, tensores e gravatas das vigas; - posicionamento das guias e pés-direitos de apoio dos painéis de laje; - posicionamento dos travessões; - distribuição dos painéis de laje; - transferência dos eixos de referência do pavimento inferior; - fixação dos painéis de laje; - colocação das escoras das faixas de laje; - alinhamento das escoras de vigas e lajes; - nivelamento das vigas e lajes; - liberação da fôrma para a colocação da armadura (e também colocação de instalações embutidas). 1.3.4.2. Lajes pré-moldadas

Os elementos pré-moldados, nas fases de montagem e concretagem, são os elementos resistentes do sistema, e possuem a capacidade de suportar, além de seu peso próprio, a ação dos elementos de enchimento, do concreto da capa e de uma pequena carga acidental (uso). Dessa maneira, o escoramento necessário para executar uma laje desse tipo não requer um grande numero de pontaletes ou escoras. Além disso, para executar a concretagem da capa não é necessário o uso de forma, como é o caso das lajes maciças de concreto, pois o elemento de enchimento possui essa função.

As vantagens do uso de pré-moldadas são: - redução do peso próprio da estrutura, reduzindo os esforços na fundação; - rapidez de execução; - redução no consumo de madeira (forma e escoramento); - redução no desperdício de material; - redução no numero de operários; - As desvantagens do uso de pré-moldadas são: - deslocamentos transversais maiores, comparados com os das lajes maciças; - cálculo mais rigoroso no caso de considerar cargas decorrentes de paredes sobre as lajes.

1.4. Execução de vigas

São elementos estruturais executados tanto em concreto (armado e protendido) quanto em madeira e aço, sendo utilizados com a função de servir de apoio para lajes, paredes, outras vigas, tirantes e pilares. São solicitadas ao corte e a flexão originadas de cargas concentradas (vigas, tirantes, pilares) e/ou cargas distribuídas (paredes, lajes). Apresentam comprimento bem superior à largura e altura, e, normalmente tem formato retangular e altura maior que a base. As vigas podem ser moldadas in loco ou pré-moldadas. O processo executivo das vigas propriamente ditas depende do material utilizado (concreto armado, concreto protendido, aço ou madeira) e se será pré-moldada ou moldada in loco.

1.4.3. Fôrmas e Escoramentos

As fôrmas das vigas são montadas, inicialmente, com o posicionamento da base da viga escorada por pontaletes, cavaletes ou garfos. Posiciona-se as formas laterais e seu travamento e ligação com a base, usando galgas, tensores e gravatas. Ao final, são posicionados travamentos na parte superior para que durante a concretagem e adensamento as fôrmas não venham se abrir. Em vigas mais altas, utiliza-se montantes para proporcionar um enrijecimento das laterais. Ressalta-se que são utilizadas tábuas para travar os escoramentos entre si.

É importante lembrar da aplicação de desmoldantes nas faces internas das fôrmas das vigas para posterior facilitação da sua retirada.

As vigas podem ser concretadas juntamente com a laje ou antes da concretagem da laje. A concretagem em conjunto produz um sistema mais rígido, portanto, mais seguro e estável. A execução de vigas sem laje, muitas vezes, pode estar relacionada com o uso de forros de material diverso, e não uso de laje.

1.4.4. Armadura

A armadura das vigas é composta por barras longitudinais nos bordos superior e inferior, e, barras transversais na forma de polígono fechado (estribos). Nas vigas de concreto armado, parte das barras longitudinais tem a função de resistir a esforços solicitantes enquanto que outra parte tem a função de segurar os estribos (porta-estribo). As barras transversais tem função estrutural além de permitir a boa distribuição das barras longitudinais.

Diferentemente das lajes, todas as vigas necessitam de estribos e seu processo executivo compreende o corte das barras de acordo com especificações do projeto, seguido da dobra. Depois de cortados e dobrados os ferros, prossegue-se a montagem também de acordo com o projeto (quantidade, espaçamento e disposição). A montagem da ferragem da viga é realizada na própria central de armação e quando pronta, é levada ao local definitivo onde será concretada. Isso ocorre devido à facilidade de transporte e produtividade adequada.

Atenção deve ser dada ao cobrimento de concreto especificado no projeto das armaduras, para evitar fragilização da estrutura. Esse cobrimento é possibilitado com o uso dos dispositivos citados anteriormente.

Após executado o serviço da ferragem e antes da concretagem propriamente dita, deve-se verificar se a armadura está em conformidade com o projeto. Esta conferência não deve ser feita por amostragem e sim peça a peça, com os seguintes itens básicos de verificação:

- posicionamento, diâmetro e quantidade de barras;

- espaçamento da armadura de laje;

- espaçamento dos estribos de vigas;

- disposição da armadura dos pilares no transpasse (emenda);

- colocação da armadura especificada no encontro viga-pilar;

- colocação dos caranguejos;

- colocação de pastilhas de cobrimento;

- posicionamento de galgas e mestras;

- limpeza geral das fôrmas.

Liberada a armadura pode ter início a concretagem das vigas e lajes.

1.4.5. Concreto

O concreto é produzido, transportado, lançado, adensado, acabado e curado da

mesma forma que as lajes. O que diferencia das lajes é o tempo de desfôrma, sendo

que as formas laterais podem ser retiradas após 3 dias; as formas do fundo após 14

dias, com reescoramento, e após 21 dias sem reescoramento.

A cura do concreto das vigas é feita com a manutenção das formas pelo período

prescrito na norma e com molhagem com água.

1.4.6. Posição das vigas em relação às lajes

As vigas podem ser executadas acima ou abaixo das lajes. Quando executadas abaixo das lajes é chamada de viga normal. Quando executadas acima da laje, são chamadas de vigas invertidas, por razoes estéticas, sendo suas dimensões determinadas pelos mesmos critérios que as vigas normais (comuns). Podem ser semi-invertidas, uma transição entre as duas anteriores, porém, não são utilizadas.

1.4.5. Quantidade de vãos

As vigas podem ter um ou mais vãos (vão é a distância entre dois apoios consecutivos de uma viga). Se ela tiver apenas um vão, é chamada de viga simples biapoiada; se tiver dois ou mais vãos, é chamada de viga contínua. Nessas ultimas, as deformações que ocorrem em um vão, tem influência sobre os vãos vizinhos.

1.5. Execução de pilares

São elementos estruturais executados para absorver esforços predominantemente de compressão. Muitas vezes ocorrem deformações de flexão e de flambagem sobre eles. Em função do concreto possuir boa resistência à compressão, as dimensões dos pilares são relativamente pequenas comparados com outros elementos estruturais. O uso de concreto de alta resistência (CAR) ou alto desempenho (CAD) proporcionam uma redução ainda maior da seção de concreto.

1.5.1. Fôrmas e Escoramento

O sistema de forma e escoramento de pilares se assemelha com o de vigas e lajes. A diferença é que as formas são compostas por 4 faces e posicionadas na vertical, devendo ser aprumadas sistematicamente antes da concretagem para manter a sua verticalidade.

O processo compreende:

a) Locação dos pilares do 1º pavimento a partir dos eixos definidos pelas técnicas de locação (tabeira ou cavalete), devendo-se conferir o posicionamento dos arranques (o posicionamento dos pilares dos demais pavimentos devem tomar como parâmetro os eixos de referencia previamente definidos);

b) Locação do gastalho de pé do pilar, o qual deverá circunscrever os quatro painéis, sendo que esse gastalho deverá ser devidamente nivelado e unido;

c) Limpeza da armadura de espera do pilar (arranques);

d) Posicionamento das 3 faces do pilar, nivelando e aprumando cada uma das faces com o auxilio dos aprumadores (escoras inclinadas), sendo que as faces devem ser perpendiculares entre si;

e) Passar desmoldante nas 3 faces;

f) Posicionamento da armadura segundo o projeto, com os espaçadores e pastilhas devidamente colocados;

g) Fechamento da forma com a sua 4ª face;

h) Nivelamento, prumo e escoramento da 4ª face;

i) Colocação das gravatas, tensores.

Pode-se partir para a concretagem do pilar, ou para a montagem das formas das vigas e lajes para posterior concretagem quando finalizada a montagem dessa forma.

Assim como as formas das vigas, a forma dos pilares devem ser enrijecidas com travamentos longitudinais, os montantes (comprimento do pilar) e transversais, as gravatas. O escoramento é inclinado utilizando escoras de eucalipto para manter o prumo (verticalidade).

Cabe observar aqui que a fôrma é um elemento transitório, isto é, não permanece incorporado ao edifício, tendo uma significativa participação no custo da obra como um todo. É, pois, uma parte da obra que merece estudos específicos para a sua racionalização e, portanto, melhor aproveitamento e conseqüente redução de custos.

Pode-se dizer que o sistema de fôrmas é constituído pelos seguintes elementos: molde, estrutura do molde, escoramento (cimbramento) e peças acessórias.

MOLDE = Molde é o que caracteriza a forma da peça e, segundo Fajersztajn [1987], é o elemento que entra em contato direto com o concreto, definindo o formato e a textura, concebidos para a peça durante o projeto. É constituído genericamente por painéis de laje, fundos e faces de vigas e faces de pilares. No MOLDE é comum o emprego de:

- madeira na forma de tábua ou de madeira de compensado;

- materiais metálicos - alumínio e aço; e ainda, outros materiais como o concreto, a alvenaria, o plástico, o papelão, a fôrma incorporada (por exemplo, o poliestireno expandido ou lajotas cerâmicas e materiais sintéticos.

As tábuas empregadas em geral são de pinho de 3ª linha industrial ou de construção, com as dimensões de 2,5cm de espessura e 30,0cm de largura, sendo de 4,00m o comprimento mais comum.

O painel de madeira compensada pode se apresentar com diferentes características, dadas em função da sua espessura e do material de proteção aplicado à sua superfície durante a fabricação. Os mais usuais são os de ACABAMENTO RESINADO, cuja proteção é dada apenas por uma camada de resina permeável, o que limita sua reutilização em 2 ou 3 vezes, no máximo; e os de ACABAMENTO PLASTIFICADO, cuja resina aplicada em sua superfície possibilita maior número de reutilizações dos painéis, que pode variar de 10 a 40 vezes em função da espessura da película da resina aplicada. Além disso, o painel com acabamento plastificado pode se apresentar com as bordas seladas ou não, o que também interfere no

número de reutilizações. Apresentam-se com diferentes espessuras, sendo as de maior emprego como fôrmas de estrutura os de 6,0mm, 10,0mm, 12mm, 18mm, 20mm e 25mm. Quanto á sua largura e comprimento são modulados, sendo que os PAINÉIS RESINADOS apresentam-se nas dimensões de 1,10m X 2,20m e os PLASTIFICADOS com 1,22m X 2,44m (devido à exportação).

b) ESTRUTURA DO MOLDE = é o que dá sustentação e travamento ao molde e, segundo Fajersztajn [1987], é destinada a enrijecer o molde, garantindo que ele não se deforme quando submetido aos esforços originados pelas atividades de armação e concretagem, podendo ter diferentes configurações em função do sistema de fôrmas e da peça considerada. É constituído comumente por gravatas, sarrafos acoplados aos painéis e travessões. Na ESTRUTURA DO MOLDE é comum o emprego de:

- madeira aparelhada, na forma de treliça ou perfis de madeira colada;

- materiais metálicos: perfil dobrado de aço, perfis de alumínio, ou treliças;

- mistos: ou seja, uma combinação de elementos de madeira e elementos metálicos.

Para a execução da ESTRUTURA DO MOLDE comumente são utilizados tábuas (2,5X30,0cm), sarrafos (2,5X5,0cm; 2,5X10,0cm) e caibros ou pontaletes (5,0X6,0cm ou 7,5X7,5cm), espaçados de maneira que o molde, com uma determinada espessura, suporte o carregamento previsto, ou seja, o espaçamento é dimensionado considerando-se a interação da espessura do molde com o carregamento.

c) ESCORAMENTO (cimbramento) = é o que dá apoio à estrutura da fôrma. É o elemento destinado a transmitir os esforços da estrutura do molde para algum ponto de suporte no solo ou na própria estrutura de concreto [Fajersztajn, 1987]. É constituído genericamente por guias, pontaletes e pés-direitos. Nos ESCORAMENTOS é comum o emprego de:

- madeira bruta ou aparelhada;

- aço na forma de perfis tubulares extensíveis e de torres.

No ESCORAMENTO são empregados usualmente pontaletes de 7,5x7,5cm de pinho ou de peroba, com até 4,0m ou no máximo 5,0m de comprimento, ou emprega-se também madeira roliça (eucalipto), com até 20,0m de comprimento. É possível empregar-se ainda escoras metálicas, disponíveis nos mais diferentes comprimentos. Seja qual for o material empregado neste elemento da fôrma, o mesmo deverá estar apoiado em local com resistência suficiente para o recebimento das cargas da estrutura (solo ou estrutura já pronta), devendo também ser adequadamente contraventados.

d) ACESSÓRIOS: é comum a utilização de elementos metálicos (aço) e cunhas de madeira. Os ACESSÓRIOS, por sua vez, são elementos que devem propiciar que a desforma da estrutura ocorra sem que esta sofra choques, sendo comum o emprego de cunhas de madeira e caixas de areia colocadas nos "pés" dos pontaletes e pés-direitos.

1.5.2. Armadura

A ferragem é utilizada nos pilares para auxiliar o concreto a resistir aos esforços de compressão, flambagem e flexão. É constituída por ferros longitudinais e estribos. Os ferros longitudinais tem função estrutural, enquanto que os estribos (ferragem transversal), na maioria dos casos, só tem função de auxiliar na estabilidade e

posicionamento correto da ferragem longitudinal. Em casos de cargas elevadas e concentradas, os estribos são dimensionados para resistir a esforços.

Deve-se utilizar espaçadores (plástico ou concreto/argamassa) entre a ferragem e a forma para se garantir o cobrimento das barras evitando-se, assim, a exposição da ferragem quando no momento da desfôrma.

Normalmente a ferragem dos pilares é montada fora do local definitivo, ou seja, na central de armação. Isso ocorre devido à facilidade que se tem no transporte da armação pronta e devido à produtividade da mesma na central de armação.

Deve-se evitar o contato do óleo desmoldante com a ferragem.

1.5.3. Concreto

A qualidade do concreto (resistência e trabalhabilidade) utilizado no pilar deve ser,

no mínimo, igual ao das vigas e lajes. Sua aplicação necessita de cuidados maiores

quando comparados com as vigas e lajes, pois trata-se de um elemento vertical que

precisa ser lançado em camadas de até 50 cm e então adensadas, evitando vibrar a

armadura, e preocupando-se em evitar alturas elevadas de lançamento do concreto

(menor que 1,0 metro) que pode produzir a segregação do concreto (separação dos

agregados da argamassa). Durante a concretagem, tem-se a preocupação

constante em manter a verticalidade da ferragem dentro da forma e também em

garantir a vibração de toda massa a fim de evitar a formação de nichos de

concretagem (bicheiras).

Em pilares de concreto existe uma certa preocupação com relação à consistência do

concreto utilizado, pois a profundidade de lançamento é elevada e a área lançada é

pequena, ocasionando dificuldade no acesso visual do concreto. A cura do concreto

do pilar inicia-se durante o seu endurecimento e prolonga-se após a retirada da

forma.

O concreto utilizado para a concretagem do pilar poderá ser produzido na obra ou comprado de alguma central de produção; no entanto, seja qual for a sua procedência, deverá ser devidamente controlado antes de sua aplicação, sendo que os ensaios mais comuns para o controle de recebimento do concreto são o "slump-test" e o controle da resistência à compressão (fck).

Uma vez liberado, o concreto deverá ser transportado para o pavimento em que está ocorrendo a concretagem, o que poderá ser realizado por elevadores de obra e jericas, gruas com caçambas, ou bombeamento.

Quando o transporte é realizado com bomba, o lançamento do concreto no pilar é realizado diretamente, com o auxílio de um funil. Quando o transporte é feito através de caçambas ou jericas, é comum primeiro colocar o concreto sobre uma chapa de compensado junto à "boca" do pilar e, em seguida, lançar o concreto para dentro dele, nas primeiras camadas por meio de um funil, e depois diretamente com pés e enxadas.

O lançamento do concreto no pilar deve ser feito por camadas não superiores a 50cm, devendo-se vibrar cada camada expulsando os vazios. A vibração usualmente ‚ realizada com vibrador de agulha. Terminada a concretagem deve-se limpar o excesso de argamassa que fica aderida ao aço de espera (arranque do pavimento superior) e à fôrma.

A verificação da concretagem do pilar deve ser feita durante a realização dos serviços, sendo recomendado que:

- seja verificada a operação de vibração, isto é, se toda a camada de concreto está sendo vibrada, bem como se está sendo respeitado o tempo de vibração;

- Mangote da bomba;

- se o lançamento do concreto está sendo feito em camadas que o vibrador possa efetivamente alcançar em toda a sua espessura;

- se os procedimentos para cura da superfície exposta estão sendo observados.

2. EXECUÇÃO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO PROTENDIDO

O concreto protendido é um concreto composto da união entre o concreto, a armadura passiva (barras de aço) e a armadura ativa (barras de aço solicitadas à tração antes de pronta para utilização = cabos de protensão).

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, sob ação de diversas solicitações.

O concreto protendido apresenta vantagens técnicas e econômicas na construção de pontes, edifícios, lajes e vigas. Algumas vantagens no uso de lajes protendidas:

- deformações são menores quando comparadas com lajes de concreto armado (idem para vigas);

- redução de fissuras devido às pequenas deformações (idem para vigas);

- uso de aços de alta resistência produz estruturas mais econômicas (menores espessuras de lajes e menores alturas de vigas);

- possibilidade de retirada antecipada do escoramento e forma devido às baixas tensões (idem para vigas);

- redução no consumo de fôrmas para as vigas, pois essas últimas são reduzidas em função no aumento do vão da laje;

- consequentemente, redução do tempo de execução, pois elimina parte de confecção de formas (idem para vigas).

Para as vigas, além de algumas vantagens citadas acima, existe a facilidade do emprego generalizado de pré-moldagem, uma vez que a protensão elimina a fissuração durante o transporte das peças.

O artifício de protensão tem uma importância particular no caso do concreto, pelas seguintes razões:

a) O concreto é um dos materiais de construção mais importantes. Os ingredientes necessários à confecção do concreto (cimento, areia, pedra e água) são disponíveis a baixo custo em todas as regiões habitadas da Terra.

b) O concreto tem boa resistência à compressão. Resistências da ordem de 200Kgf/cm2 (20MPa) a 1200Kgf/cm2 (120MPa) são utilizadas nas obras.

c) O concreto tem pequena resistência à tração, da ordem de 10% de resistência à compressão. Além de pequena, a resistência à tração do concreto é pouco confiável.

De fato, quando o concreto não é bem executado, a retração do mesmo pode provocar fissuras, que eliminam a resistência à tração do concreto, antes mesmo de atuar qualquer solicitação. Devido a essa natureza aleatória da resistência a tração do concreto, ela é geralmente desprezada nos cálculos. Sendo o concreto um material de propriedades tão diferentes a compressão e a tração, o seu comportamento pode ser melhorado aplicando-se compressão prévia (isto é, protensão) nas regiões onde as solicitações produzem tensões de tração.

A utilização de aços de elevada resistência, como armaduras de concreto armado, fica limitada pela fissuração do concreto. De fato, como os diferentes tipos de aço têm aproximadamente o mesmo módulo de elasticidade, o emprego de aços com tensões de tração elevadas implica grande alongamento dos mesmos, o que, por sua vez, ocasiona fissuras muito abertas. A abertura exagerada das fissuras reduz a

proteção das armaduras contra corrosão, e é indesejável esteticamente. O artifício da protensão, aplicado ao concreto, consiste em introduzir na viga ou na laje esforços prévios que reduzam ou anulem as tensões de tração no concreto sob ação das solicitações em serviço. Nessas condições minimiza-se a importância da fissuração como condição determinante de dimensionamento da viga ou da laje.

A protensão do concreto é realizada, na prática, por meio de cabos de aço de alta resistência, tracionados e ancorados no próprio concreto. O artifício da protensão desloca a faixa de trabalho do concreto para o âmbito das compressões, onde o material é mais eficiente. Com a protensão, aplicam-se tensões de compressão nas partes da seção tracionadas pelas solicitações dos carregamentos. Desse modo, pela manipulação das tensões internas, pode-se obter a contribuição da área total da seção da viga para a inércia da mesma.

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.

As resistências de concreto, utilizadas em concreto protendido, são superiores às utilizadas em concreto armado. Os aços utilizados nos cabos de protensão têm resistência três a cinco vezes superiores às dos aços usuais do concreto armado. O sentido econômico do concreto protendido consiste no fato de que os aumentos percentuais de preço são muito inferiores aos acréscimos de resistência utilizáveis, tanto para o concreto como para o aço de protensão.

Exemplo: no caso de pontes com vigas de concreto armado, os vãos são limitados a 30m ou 40m, enquanto que vigas protendidas já atingiram vãos de 250m.

Protender uma estrutura de concreto é fazer uso de uma tecnologia inteligente, eficaz e duradoura. Inteligente, pois permite que se aproveite ao máximo a resistência mecânica dos seus principais materiais constituintes, o concreto e o aço, reduzindo assim suas quantidades; eficaz, devido à sua superioridade técnica sobre soluções convencionais, proporcionando estruturas seguras e confortáveis; duradoura, porque possibilita longa vida útil aos seus elementos. Só estas características já justificariam o uso da protensão em estruturas. Mas além disso tudo, uma das principais vantagens das soluções em concreto protendido é o fato delas possibilitarem ótimas relações custo-benefício. A protensão pode resultar, em muitos casos, em estruturas com baixa necessidade de manutenção ao longo de sua vida útil, além de permitir outras características como:

grandes vãos controle e redução de deformações e da fissuração possibilidade de uso em ambientes agressivos projetos arquitetônicos ousados aplicação em peças pré-fabricadas recuperação e reforço de estruturas lajes mais esbeltas do que as equivalentes em concreto armado: isso pode

reduzir tanto a altura total de um edifício, como o seu peso e, conseqüentemente, o carregamento das fundações.

As vantagens da tecnologia são diversas e justificam o seu emprego mundialmente, para a execução de projetos arquitetônicos convencionais e arrojados, em obras de pequeno, médio e grande porte.

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, sob ação de diversas solicitações.

Sendo o concreto um material de propriedades tão diferentes a compressão e a tração, o seu comportamento pode ser melhorado aplicando-se compressão prévia (isto é, protensão) nas regiões onde as solicitações produzem tensões de tração.

São peças de concreto, nas quais tensões internas são induzidas por meio de aço de protensão. Ao concreto armado se acrescenta mais um carregamento através de cabos de protensão.

O procedimento deve ter início com o preparo dos cabos de protensão. Inicia-se cortando o cabo no tamanho necessário, de acordo com as especificações do projeto estrutural. Após o corte identifica-see cada cabo com uma bainha pintada, para que não haja confusão na hora da utilização.

Crava-se a ancoragem em uma das pontas do cabo. Coloca-se o cabo no macaco hidráulico, e especifica-se a força necessária a ser aplicada no cabo. Isso finaliza a fixação da ancoragem passiva.

Coloca-se as cadeiras de apoio dos cabos nos locais determinados. Depois de todos os cabos estarem devidamente posicionados, poderá ser iniciada a concretagem. Aguardado o tempo de cura do concreto, mede-se o alongamento da cordoalha.

Protende-se com a pressão requerida conforme gráfico de aferição fornecido pela empresa de protensão. Em seguida, remove-se o macaco de protensão da cordoalha. Meça e registre o alongamento com uma tolerância de +ou- 3 mm. Corta-se a cordoalha com um maçarico. O corte precisa ser feito de forma a permitir o devido cobrimento da armação.

Dentre as vantagens do uso de lajes protendidas, pode-se citar:

1- Efetivo e eficiente uso de materiais de alta resistência (concreto e aço);

2- Seções mais esbeltas e leves, permitindo estruturas mais atraentes;

3- A redução de peso total ou de partes da edificação diminui o custo das fundações;

4-Redução do número de pilares, vigas e das cargas nas paredes de contraventamento, economizando material;

5- O peso menor permite que as cargas devidas a abalos sísmicos sejam reduzidas;

6- Vãos longos mais econômicos (menor número de pilares);

7- Melhor controle das flechas;

8- Redução das fissuras;

9- Baixo custo de construção resistente ao fogo;

9- Escoras simples e de fácil montagem/desmontagem;

10- Resultando em menos mão-de-obra, rapidez na execução e enorme economia.

2.1. Classificação da protensão

A protensão do concreto pode ser classificada quanto a dois aspectos: quanto ao momento da protensão e quanto à existência de aderência.

Quanto ao momento da protensão, a mesma pode ser executada antes ou após a concretagem da estrutura. Quando executada antes de concretar a estrutura é chamada de protensão prévia, e quando executada após a concretagem da estrutura, é conhecida como protensão posterior.

Quanto à existência de aderência entre os cabos de protensão e o concreto da estrutura, existe a protensão aderente e a protensão não aderente.

2.1.1. Protensão Aderente

É o sistema de protensão no qual há injeção de nata de cimento nas bainhas, o que garante a aderência mecânica da armadura de protensão ao concreto em todo o comprimento do cabo, além de assegurar a proteção das cordoalhas contra a corrosão.

O cabo de protensão é composto basicamente por uma ou mais cordoalhas de aço, ancoragens, bainha metálica e purgadores. As cordoalhas ficam inicialmente soltas dentro da bainha, o que permite a sua movimentação na ocasião da protensão.

No caso de protensão posterior, após a concretagem da estrutura e a cura do concreto, os cabos são protendidos e é injetada nata de cimento no interior das bainhas. As cordoalhas mais utilizadas neste sistema de protensão são compostas de sete fios e têm diâmetro de 12,7 mm ou 15,2 mm. São fabricadas com seis fios de mesmo diâmetro nominal encordoados em torno de um fio central de diâmetro ligeiramente maior do que os demais.

No caso de protensão prévia, os cabos são protendidos e segurados em um sistema externo de ancoragem. Prossegue-se a concretagem e cura da peça, e após isso, injeta-se nata de cimento dentro da bainha e transfere-se a ancoragem do sistema externo para a peça estrutural.

BAINHAS

As principais funções das bainhas são possibilitar a movimentação das cordoalhas durante a operação de protensão e receber a nata de cimento, na operação de injeção.

Quando a protensão é aplicada nas cordoalhas, são criadas tensões internas na estrutura, para combater esforços resultantes dos carregamentos e melhorar o desempenho do conjunto. As cordoalhas ficam constantemente esticadas, durante toda a vida útil da estrutura. As tensões elevadas necessárias para esticar as cordoalhas devem ser absorvidas pelo sistema de protensão, de forma a proteger as estruturas e seus usuários.

A protensão aderente é um dos recursos capazes de oferecer esta proteção, pois permite que a armadura de protensão e o concreto trabalhem em conjunto, de forma integrada. Isso significa que se, eventualmente, um cabo for cortado ou se romper, a estrutura absorverá as tensões resultantes do rompimento. Nestes casos, a perda de força será localizada, pois a aderência permite que o comprimento remanescente do cabo conserve a protensão. A protensão aderente possibilita, assim, estruturas mais seguras.

2.1.2. Protensão não aderente

É o sistema de protensão no qual não existe aderência entre o aço de protensão e a estrutura de concreto. Os cabos são compostos basicamente por uma ancoragem em cada extremidade e uma cordoalha de aço envolta com graxa e capa de polietileno de alta densidade. A graxa possibilita a movimentação das cordoalhas nas bainhas, por ocasião da protensão. Após a concretagem da estrutura e a cura do concreto, os cabos são protendidos e ancorados.

Neste sistema, como não existe aderência entre a armadura de protensão e o concreto, a manutenção da tensão ao longo da vida útil da estrutura se concentra nas ancoragens. Devido a isso, é fundamental que elas sejam fabricadas com elevado padrão de qualidade.

As cordoalhas usadas no sistema de protensão não aderente são as mesmas utilizadas no sistema aderente, compostas de sete fios e com diâmetro de 12,7 mm ou 15,2 mm.

O uso de cordoalhas engraxadas apresenta características próprias, a serem observadas na escolha do tipo de protensão. A protensão não aderente pode ser executada a partir de equipamentos leves, facilmente aplicáveis em obras de pequeno porte. Isso possibilita ao concreto protendido ser competitivo com o concreto armado em edifícios residenciais com vãos pequenos (de 3 a 5 metros), o que não acontece com a protensão aderente. Além disso, os cabos engraxados são leves, de fácil manuseio e flexíveis, o que permite a existência de curvas em sua disposição em planta e possibilita o desvio de eventuais obstáculos existentes em seu trajeto.

COMO É O PROCESSO DE PROTENSÃO

A operação de protensão é aplicada através de macacos hidráulicos e bombas de alta pressão. Normalmente, é composta pelas etapas de preparação, colocação do equipamento, protensão das cordoalhas, cravação e acabamento.

PREPARAÇÃO

As formas dos nichos devem ser retiradas, seguidas de limpeza, quando necessária, da área de apoio do bloco da ancoragem. Em seguida, deve ser feita a colocação do bloco e das cunhas. Após o concreto atingir a resistência mínima indicada em projeto estrutural, deve ser providenciado o posicionamento do macaco hidráulico e dos seus acessórios.

Ilustração: Colocação de bloco e cunhas Posicionamento do macaco de protensão

PROTENSÃO

A operação de protensão é realizada pelo

acionamento do macaco, conforme a figura

ao lado, através da bomba de alta pressão.

As cordoalhas são tracionadas obedecendo

à força indicada no projeto estrutural. Deve-

se registrar a pressão indicada no

manômetro e o correspondente alongamento

dos cabos.

Tracionamento das cordoalhas

ANCORAGEM / CRAVAÇÃO

Quando o macaco atingir carga e/ou

alongamento indicados no projeto estrutural,

finaliza-se a protensão. A pressão no

macaco é aliviada e as cordoalhas se

ancoram automaticamente no bloco,

conforme a figura ao lado. Em seguida, é

feita a remoção do equipamento de

protensão.

Cravação das cunhas

ACABAMENTO

Após a liberação da protensão, é feito o corte das pontas das cordoalhas, conforme a figura ao lado. Em seguida, deve-se providenciar o fechamento dos nichos e, no caso de protensão com aderência, a injeção dos cabos com nata de cimento.

Corte das pontas das cordoalhas e

fechamento dos nichos

3. CONSIDERAÇÕES GERAIS SOBRE ESTRUTURAS DE MADEIRA

As estacas de madeira sempre foram empregadas desde os primórdios da historia da construção civil. Atualmente, diante das dificuldades de obter madeiras de boa qualidade e do incremento das cargas das estruturas sua utilização se tornou bem mais reduzida. As estacas de madeira nada mais são do que troncos de arvores, os mais retos possíveis, cravados normalmente por percussão, utilizando–se pilões de queda livre. No Brasil a madeira mais empregada é o eucalipto, principalmente como fundação de obras provisórias ( pôr exemplo cimbramento de pontes). Para obras definitivas tem-se usado as denominadas madeiras de lei, como pôr exemplo a peroba, a aroeira, a maçaranduba, o ipê e outras.

A madeira tem duração praticamente ilimitada quando mantida permanentemente submersa. Entretanto, quando submetida a variação de nível de água apodrece pôr ação de fungos aeróbios que se desenvolvem no ambiente água-ar. Pôr isso a durabilidade das estacas de madeira está condicionada a privá-la de um desses fatores. Como no solo é praticamente impossível obter um meio completamente seco, o fator a eliminar é o ar.

Para se garantir a durabilidade da estaca quando ocorre a variação do nível de água costuma-se fazer o tratamento das madeiras com sais tóxicos a base de zinco, cobre, mercúrio etc.. Entretanto, tem-se observado que esses sais se dissolvem na água com o decorrer do tempo. Pôr isso tem-se tentado o tratamento com o creosoto, substância proveniente da destilação do carvão ou do asfalto, que tem se mostrado mais eficiente. Neste tipo de tratamento, o consumo recomendado pela literatura brasileira é de aproximadamente 30 Kg de creosoto pôr m3 de madeira tratada quando as estacas forem cravadas no mar, e cerca da metade desse consumo quando as estacas forem cravadas em terra.

Para evitar danos à estaca durante a cravação, a cabeça desta deve ser munida de um anel de aço, destinado a evitar que ela se rompa pôr fendilhamento. Além do mais, quando a estaca tiver que penetrar ou atravessar camadas resistentes, as pontas devem ser protegidas pôr ponteira de aço. Quanto às emendas, podem ser feitas pôr sambladura, pôr talas de junção ou pôr anel metálico.

A carga admissível das estacas de madeira, do ponto de vista estrutural, depende do diâmetro da seção média da estaca, bem como do tipo de madeira empregada. Entretanto, costuma-se adotar como ordem de grandeza os valores apresentados na tabela.

Diâmetro ( cm) Carga ( KN)

20 150

25 200

30 300

35 400

40 500

As ligações são geralmente os pontos mais fracos numa estrutura de madeira. Sujeitas a esforços e tensões localizadas, constituem zonas críticas que exigem uma atenção, de modo a não ser colocada em causa a estabilidade global da estrutura formada por madeiras.

Ao longo dos tempos foi desenvolvida uma enorme quantidade de técnicas de ligação de madeiras, no entanto existem ainda lacunas na descrição do comportamento das mesmas quando sujeitas a ações exteriores, tais como, ações de serviço, umidade, temperatura ou efeitos da longa duração das ações. Por este motivo, não se consegue atualmente estabelecer com verdadeiro rigor a capacidade resistente das ligações. Isto pode conduzir a um aumento do custo e da ineficiência das estruturas constituídas por madeiras.

Os vários tipos de ligações podem ser classificados relativamente a diversos aspectos. Quanto ao tipos de tecnologias, podemos ter: ligações por entalhes (madeira sobre madeira); ligações por justaposição (que recorrem ao uso de elementos diversos, nomeadamente metálicos, para assegurar a junção dos elementos); e ligações coladas (através do recurso a compostos químicos).

Os materiais constituintes de uma ligação em madeira são: o aço, os derivados de madeira e, naturalmente, a madeira maciça. Estes materiais podem ser tratados com pintura em madeira.

3.1 Definição

Material orgânico (reciclável e renovável), podendo ser inesgotável com as devidas providências quanto ao seu uso na construção civil e outras indústrias, por tempo indeterminado. Por tratar-se de um material orgânico depende de seu crescimento, qualidade e tipo de solo e fatores climáticos.

3.2 Vantagens e Desvantagens da Madeira

a) vantagens

-massa específica baixa e alta resistência mecânica;

-mesma (às vezes mais) resistência à compressão que o concreto de alta resistência, sendo superior ao mesmo na flexão( +\- 450kgf/cm2 para 35kgf/cm2);

-boa elasticidade e baixa condutividade térmica;

-permite fáceis ligações e emendas, além de absorver choques que romperiam ou fendilhariam outro material.

b) desvantagens:

- vulnerável aos agentes externos- água, calor, frio, insetos, etc. -facilmente contornados por tratamento e/ou cuidados específicos.

- A variação da umidade diminui ou aumenta suas dimensões, sendo que a mesma deve variar entre 12-15%. A deformação ocorre a partir dos 15% de umidade e vai até os 30% de umidade.

- formas limitadas, alongadas, de seção transversal reduzida ( o uso de estruturas pregadas e/ou coladas dão maior liberdade de formas.).

3.3 Classificação das Madeiras por Uso

Podemos classificar as madeiras pelo uso da seguinte forma: duras ou de lei e de qualidade.

a) duras ou de lei = possuem alta dureza e resistência, sendo empregadas em construção como pilares, vigas, fundações. Ex.: Ipê, sucupira, maçaranduba, cabriúva, angelim, pedra, e outros.

b) de qualidade = possuem baixa dureza e resistência São empregadas em trabalhos de marcenaria e outros, pela facilidade de manuseio. Ex.: cedro, cerejeira, freijó, mogno, louro, marfim e outros.

São usadas para:

a) formas para concreto, andaimes = são madeiras de pouco valor comercial. Ex.: caixeta, pinus eliottis e sobras de outras.

b) decks, pérgulas = são madeiras altamente resistentes a intempéries. Ex.: Ipê, aroeira, imbuía- cabriúva, massaranduva, itauba;

c) madeiramento telhado = são madeiras com alta elasticidade e resistência mecânica. Ex.: Ipê, angelim, maçaramduba, cabriúva, jatobá;

d) pavimentação (pisos) = são madeiras mais resistentes ao desgaste. Ex.: Ipê, jatobá, itauba, sucupira, marfim, peroba;

e) forros = madeiras de qualidade. Ex.: Ipê, cerejeira, freijó, sucupira, angelim, jatobá;

f) esquadrias = são madeiras mais leves, de fácil manuseio, mas pouca deformação. Ex.: cedro, freijó, mogno, louro.

As madeiras maciças são madeiras brutas ou roliças e são empregadas em forma de tronco, servindo para estacas, escoramentos, postes, colunas e outros.

As madeiras industrializadas são madeiras laminadas e coladas resultante - é o produto estrutural de madeira mais importante nos países industrializados.A madeira selecionada é cortada em lâminas, de 15 mm ou mais de espessura que serão coladas sob pressão, formando grandes vigas, em geral de seção retangular.

4. CONSIDERAÇÕES GERAIS SOBRE ESTRUTURAS DE AÇO

4.1. Conceito As formas mais usuais de metais ferrosos são: o ferro fundido, o ferro laminado e o aço, sendo que todos são ligas de ferro e carbono, com outros elementos adicionais, como o silício, manganês, fósforo, enxofre, etc. O ferro fundido apresenta alto teor

de carbono (1,8% a 4,5%); o ferro laminado contém até 0,12% de carbono; o aço, entre 0 e 1,7% de carbono. Uma quantidade elevada de carbono proporciona aumento da resistência à compressão e redução da resistência à tração do material “aço”, tornando-o mais quebradiço e frágil, e redução da ductilidade. Uma quantidade reduzida de carbono reduz a resistência a compressão e a tração do aço, mas o torna mais dúctil. O aço se destaca por reunir as duas propriedades em condições ideais: resistência e ductilidades adequadas. 4.2. Atualidades

O crescimento da produção do aço é expressivo a nível nacional e mundial. O ano de 2007, por exemplo, foi um ano de resultados positivos para a siderurgia. Em nível global, o crescimento do consumo aparente foi da ordem de 6,8% em relação a 2006, atingindo cerca de 1,29 bilhões de toneladas de aço bruto. Segundo o Instituto Brasileiro de Siderurgia (IBS), no Brasil, a produção de aço bruto é de aproximadamente 34 milhões de toneladas, 10% superior à do ano de 2006, sendo que o consumo interno foi de 20,6 milhões de toneladas, e as exportações, 13,4 milhões de toneladas (Fig. 1.3b).

(a) (b)

Fig. 1.3 – Volume de exportação e importação de aço bruto – cenário brasileiro (fonte:

www.ibs.org.br)

O aumento de demanda no mercado interno foi observado em praticamente todos os grandes setores consumidores com destaque aos bens de capital (+30,7%), construção civil (+16,2%), automotivo (+17,8%) e utilidades comerciais (+16,7%). Apesar dessas elevadas taxas de crescimento, muito acima daquelas observadas nos últimos anos, as empresas siderúrgicas mostram-se plenamente capacitadas para atendimento das necessidades do mercado.

Fundado em 31 de maio de 1963, o Instituto Brasileiro de Siderurgia - IBS tem como objetivo congregar e representar as empresas siderúrgicas brasileiras, defender seus interesses e promover seu desenvolvimento. No cumprimento dessas atribuições, o IBS realiza estudos e pesquisas relacionados à produção, equipamentos e tecnologia, matérias-primas e energia, tendências de mercado, novas aplicações do aço e relações industriais; coleta dados, prepara e divulga estatísticas; colabora na normalização de produtos; desenvolve programas e políticas definidos pelo setor; atua como representante setorial junto a órgãos e

entidades públicas e privadas no país e no exterior; realiza atividades de relações públicas e mantém contato com entidades afins no exterior.

Cerca de 100 paises produzem aço, e os principais países são: China, Japão,

Estados Unidos da América, Rússia, Coréia do Sul, Alemanha, Ucrânia, Índia, Brasil

e outros. O Brasil é considerado atualmente, o 9º produtor mundial (Figura 1.4).

Maiores países produtores de aço bruto - 2005 (milhões de ton)

Figura 1.4 – Produção mundial de aço bruto(fonte: www.infomet.com.br)

Segundo reportagem da Revista VEJA (VEJA, 2008 edição 2070, ano 41 nº29), o

minério de ferro é abundantemente presente no Brasil e estima-se que nos

próximos 500 anos, ainda poderá se explorar minério de ferro na maior província

mineral do planeta, Carajás-PA.

Segundo Revista Construção Metálica da ABCEM, edição 86, os principais estados

brasileiros que produzem o aço bruto são, em ordem descrescente: Minas Gerais,

Espírito Santo, São Paulo, Rio de Janeiro, e outros (Fig. 1.5).

Fig. 1.5 – Estados brasileiros que produzem o aço bruto (fonte: SinMetal)

A Fig. 1.6 mostra o desenvolvimento da produção brasileira de aço bruto ao longo

de 2008 e uma comparação entre a produção de janeiro de 2008 com a de janeiro

de 2009. Observa-se que a partir da metade do ano de 2008 (quando desencadeou

a crise internacional), o Brasil reduziu sua produção, em decorrência da redução

das exportações. Observa-se ainda que a produção de aço bruto no mês de janeiro

de 2009 sofreu uma queda de 1,8% quando comparado com dezembro de 2008.

Fig. 1.6 – Produção do aço bruto no Brasil ao longo do ano de 2008 e no mês de

janeiro de 2009 (fonte: http://oglobo.globo.com)

O parque siderúrgico brasileiro compõe-se hoje de 25 usinas, administradas por oito

grupos empresariais. São eles:

- ArcelorMittal Brasil; Grupo Gerdau; CSN; Usiminas/Cosipa; Siderúrgica Barra

Mansa; V&M do Brasil (Vallourec & Mannesmann Tubes) ; Villares Metals

4.3. Fabricação

a) 1ª etapa - Extração da matéria-prima: O aço estrutural é produzido originalmente

do minério de ferro. Este por sua vez é extraído das jazidas de ferro. Os principais

tipos de minérios conhecidos são: magnetita; hematita, limonita e siderita. Entre

todos estes tipos de minério, a hematita, que constitui a maioria dos minerais

brasileiros, é o mais importante em função da sua relativa abundância e alto teor de

ferro. No Brasil a hematita ocorre em grandes massas compactas ou friáveis de

elevado teor de ferro, ou como rocha metamórfica laminada em camadas alternadas

com quartzo, denominada itabirito, podendo atingir até 69% de ferro (Tabela 1.2).

Tabela 1.2 – Tipos de minério de ferro (fonte: www.infomet.com.br)

Nome Magnetita Hematita Limonita Siderita

Cor Cinza escuro Cinza a

vermelho fosco

Amarela a

marron

escuro

Cinza

esverdeado

Composição Fe3O4 Fe2O3 2Fe2O3

3H2O FeCO3

% Fe 72,36 69,96 62,85 48,20

Ocorrência

Rochas

ígneas,

sedimentares

e

Rochas

sedimentares e

metamórficas

Rochas

sedimentares

Rochas

sedimentares

Segue-se com o beneficiamento, onde o minério passará pelos britadores, que

quebram as rochas em partes menores, e pelas peneiras, que classificam as rochas

britadas de acordo com o tamanho. Os produtos resultantes destes processos são

os granulados e os finos de minério. O minério mais fino passa por uma fase de

concentração, diminuindo as impurezas e aumentando o teor de ferro, atingindo

características ideais para o processo de aglomeração dos finos. A água é utilizada

em todas as fases de concentração. Para não agredir o meio ambiente, durante o

beneficiamento, existem procedimentos de limpeza e reaproveitamento desta água.

O excedente é bombeado para as barragens, onde ocorre a decantação. Depois de

limpa, a água retorna aos rios.

b) 2ª etapa - aglomeração dos finos (sinterização): processa-se a pelotização. A

pelota é um aglomerado de forma esférica obtido pelo rolamento em tambores,

cones ou discos ricos em ferro moídos, e umidecidos e depois submetidos a queima

a temperaturas superiores a 1250 oC, quando então a pelota é consolidada. São 3

as etapas de pelotização: a obtenção da granulometria adequada, a preparação da

pelota crua e o endurecimento da pelota.

O disco inclinado e em rotação é alimentado com finos de minério e aglomerantes,

recebendo jatos de água que unem as partículas sólidas molhadas, formando

núcleos que crescem pela adição de mais partículas. A pelota consolidada é

descarregada para a fase de endurecimento no forno de pelotização.

Figura 1.4 – Pelotização (fonte: www.infomet.com.br)

Tabela 1.3 - Propriedades dos aglomerados(fonte: www.infomet.com.br)

Sínter Pelotas

57 a 61% de ferro 64 a 67% de ferro

Aproveitamento dos finos de mineração

abaixo de 8 mm até 0,15 mm e de

resíduos siderúrgicos (pó de coletor,

carepa, etc...)

Aproveitamento dos finos de minração

abaixo de 0,5 mm

Resistência mecânica média e possível à

degradação durante o transporte

Elevada resistência e baixa

degradação no transporte

Tamanho do sínter: 0 a 50 mm, em

formato irregular

Tamanho da pelota: 10 a 12 mm, de

formato esférico

Gera 7 a 10% de finos de retorno no

transporte da sinterização ao alto-forno

Gera de 5 a 10% de finos de retorno

Redutibilidade alta Redutibilidade alta

c) 3ª etapa - Formação do gusa líquido

O ar injetado pelas ventaneiras irá reagir com o coque, gerando o gás redutor em

alta temperatura, que irá trocar calor com a carga. Na região inferior do alto-forno,

os gases com temperatura de 2000 oC irão fundir o ferro gusa já reduzido, bem

como aquece-lo até a temperatura de vazamento, de aproximadamente 1500 oC

(Fig. 1.5). As impurezas presentes nos minérios não serão reduzidas sendo apenas

fundida, desta forma compondo a escória. As matérias primas utilizadas são:

- Carga metálica: (minério de ferro granulado, sinter, pelota e sucata);

- Redutor: (carvão vegetal e coque);

- Fundentes: (quartzito, calcário e dolomita).

Figura 1.5 – Produção do gusa líquido (fonte: www.infomet.com.br)

O gusa líquido deve ser transportado para aciaria com o mínimo de perdas de calor.

Este transporte é realizado pelo carro torpedo, que possibilitam também, a

dessulfuração em instalação própria, através da injeção de aditivos e gás inerte,

submergido por uma lança. Este processo prepara o gusa para a próxima etapa de

transformação (Fig. 1.6).

Figura 1.6 – Dessulfuração (fonte: www.infomet.com.br)

O gás que sai do alto-forno arrasta partículas sólidas, por isto o gás deverá passar

por dois estágios de limpeza: a seco e a úmido. Após limpo, o gás é um combustível

que pode ser reaproveitado no restante da usina, para aquecimento de fornos,

panelas, regeneradores, além de outros equipamentos (Figura 1.7).

Limpeza a seco: Coletor de poeira e ciclone (remove grande quantidade das

partículas de poeira mais grossa)

Limpeza a úmido: Separados a úmido (através da aspersão de água, faz-se a

limpeza final do gás, removendo as partículas mais finas de poeira).

Figura 1.7 – Limpeza dos gases (fonte: www.infomet.com.br)

d) 4ª etapa - Transformação do gusa em aço

O sopro com oxigênio proporciona rapidez na transformação do gusa em aço, além

de possibilitar o reaproveitamento de sucata gerada na própria usina. O oxigênio

deve ter no mínimo 99,5% de pureza. O sopro com oxigênio pode ser por cima, por

baixo ou combinado. O processo se caracteriza pelas reações de oxidação parcial

dos elementos contidos no gusa líquido, possibilitando a retirada de carbono do

ferro, e permitindo também captar as substâncias indesejáveis durante o refino,

eliminando-os do gusa e transformando-os em escória

Figura 1.8 – Processo do sopro a oxigênio (fonte: www.infomet.com.br)

e) 5ª etapa - Tratamento do aço

Em função da aplicação do produto final desejado, o aço líquido pode passar pelo

refino secundário no desgaseificador a vácuo, para ajuste fino da temperatura,

composição química e limpidez. Fundamentalmente os aços são ligas de ferro e

carbono. Outros elementos, como cromo e níquel, por exemplo, são empregados

para aços liga. Os elementos de liga são adicionados ao aço para melhorar suas

propriedades mecânicas, controlar os fatores que influenciam a temperabilidade e

aumentar a resistência à corrosão química e a oxidação.

Figura 1.9 – Processo do sopro a oxigênio (fonte: www.infomet.com.br)

Tabela 1.4 - Características agregadas ao aço (fonte: www.infomet.com.br)

Elemento Aço ligado

Carbono Aumento da dureza, fragilidade e resistência ao desgaste

Silício Aumento da dureza; como desoxidante, melhora a limpeza do aço

Manganês Aumento da dureza e fragilidade

Desoxidante e dessulfurante

Aumento da resistência à tração e ao desgaste

Fósforo Aumento da dureza e fragilidade

Redução da ductilidade

Risco de segregação

Enxofre Aumento da dureza e fragilidade

Redução da ductilidade

Risco de segregação

Boro Aumento da dureza e fragilidade

Níquel Aumento da dureza, da resistência mecânica e às trincas, em

composição com o Cr

Cobre Semelhante ao níquel

Cromo Aumento da dureza, especialmente em combinação com níquel ou

molibidênio

Molibidênio Aumento da resistência mecânica e da dureza

f) 6ª etapa - Lingotamento contínuo

É o processo para solidificação do aço.

Figura 1.10 – Solidificação do aço (fonte: www.infomet.com.br)

g) 7ª etapa - Laminação de longos e planos

Tabela 1.5 – Classificação dos laminadores (fonte: www.infomet.com.br)

Classificação Descrição

Condições de

trabalho:

- Laminadores a

quente

A laminação a quente se faz a temperatura acima do ponto

crítico do aço

O trabalho a frio tem como consequência o aumento da

- Laminadores a frio dureza e da resistência à tração

Função:

- Primários

- Acabadores

Laminadores primários, ou de desbaste, são aqueles em

que os lingotes são transformados em produtos semi-

acabados, tais como: placas, tarugos ou blocos

Os laminadores acabadores dão ao material, vindo do

laminador primário, a forma final, como: perfilados, trilhos,

tubos, chapas e etc.

Tipo de produto:

- Perfis

- Trilhos

- Chapas

- Bobinas

- Etc...

O tipo de produto final indica a atividade principal do

laminador

Disposição das

cadeiras de

laminação:

- Em linha

- Em ziguezague

- Contínuo

Cadeiras são a montagem que sustentam o cilindro de

laminação

A disposição das cadeiras de laminação, também é usada

para a diferenciação dos diversos tipos de laminadores

Podem-se citar os seguintes produtos semi-acabados:

Semi-produtos: - Blocos - Tarugos - Placas

Produtos acabados "planos": - Bobinas - Chapas - Laminados a quente - Laminados a frio - Etc.

Produtos acabados "não planos": - Perfis

- Trilhos e acessórios

- Barras

- Fio-máquina,

- Tubo; etc.

4.4. CAMPOS DE APLICAÇÃO NA CONSTRUÇÃO CIVIL

a) Edificações

Edifícios de andares múltiplos

Edifícios industriais

estrutura cobertura

meia-água

cobertura duas água

cobertura em arco

tri-articulado

cobertura em arco

bi-engastado

cobertura em arco

treliçado

cobertura shed cobertura em

arco bi-articulado

cobertura em arco atirantado

Peças secundárias: terças, vigas de tapamento e contraventamento.

Estádios, ginásios, shoppings, metrôs, universidades, ginásios, etc.

b) Obras de arte especiais

* Pontes em viga reta

seção em viga de

alma cheia

seção em viga

treliçada

* Pontes em arco

* Pontes suspensas por cabos: Pênseis e Estaiadas

* Bueiros metálicos circular

c) Torres

* Autoportantes

* Estaiadas

d) Obras industriais

* Silos

* Tanques

* Reservatórios

* Pontes rolantes

e) Fundações

Estacas metálicas

Escoramentos metálicos

f) Escadas, Guindastes, Arquibancadas, Marquises, Passarelas, Ponte rolante, plataformas marítimas, etc.

4.5. VANTAGENS E DESVANTAGENS DAS ESTRUTURAS DE AÇO

4.5.1. Vantagens

O aço apresenta alta resistência em qualquer estado de tensão (tração, compressão, flexão simples, flexão composta, etc.), o que permite que os elementos estruturais suportem grandes esforços apesar de possuírem área relativamente pequena das suas seções. Por isso, apesar da grande densidade (77 kN/m3 = 7,7 t/m3), as estruturas finais são mais leves do que os elementos constituídos em concreto armado;

Devido ao material ser único e homogêneo, e apresentar limite de escoamento e ruptura e módulo de elasticidade bem definidos, os elementos de aço oferecem grande margem de segurança no trabalho. Em outras palavras, podemos dizer que devido a sua grande ductilidade, o aço apresenta grandes deformações antes de se romper;

Permite-se diminuir o prazo final da construção (rapidez na execução), pois, os elementos de aço são fabricados em oficinas e sua montagem é bem mecanizada. Estima-se redução na faixa de 30 a 50% no tempo de construção;

Permite-se reforçar ou substituir facilmente diversos elementos da estrutura, se for necessário, pois os elementos de aço podem ser desmontados e substituídos com facilidade (flexibilidade arquitetônica);

O elemento de aço pode ser reaproveitado caso não seja mais necessários à construção, reduzindo, assim, o desperdício;

Ocupa-se menos espaço na construção e é possível ter uma obra mais limpa;

Boa economia em fundações, por serem estruturas mais leves;

É permitido executar grandes vão e alturas.

4.5.2. Desvantagens

O aço carbono é susceptível à corrosão, o que requer que ele seja coberto com uma camada de tinta ou empregado outro método de proteção. Para minorar este pequeno problema, as usinas nacionais estão fabricando os aços de alta resistência à corrosão atmosférica, tais como: USI–SAC 50 e 41, COS–AR–COR 500 e 400, e Niocor, os quais apresentam uma resistência à corrosão da ordem de 2 a 4 vezes a do aço carbono, dispensando qualquer proteção, a não ser em casos especiais (regiões marítimas e industriais agressivas);

O aço carbono possui grande sensibilidade às temperaturas elevadas (baixa resistência), pois tanto o limite de escoamento fy quando o modulo de elasticidade E diminuem com o aumento da temperatura. Por esse motivo, as estruturas são geralmente protegidas contra o fogo com materiais refratários (vermiculita em placas ou projetadas placas de gesso ou concreto, concreto moldado em torno da peça, placas de fibrocimento, etc.).

4.6. FATORES QUE INFLUENCIAM NO CUSTO DE UMA ESTRUTURA METÁLICA

Preço do aço/ tonelada

Seleção do sistema estrutural;

Projeto dos elementos estruturais individuais;

Projetos e detalhe das conexões;

Processo a ser usado na fabricação (soldagem, laminação);

Especificação para fabricação e montagem

Sistema de proteção à corrosão;

Sistema a ser usado na montagem;

Sistema de proteção contra o fogo, etc.

4.7. PRINCIPAIS FASES NA CONSTRUÇÃO DE UMA ESTRUTURA METÁLICA

a) Arquitetura: onde é desenvolvido todo o estudo da obra, materiais de acabamento, dimensões, formato, iluminação, etc. Uma arquitetura desenvolvida para aço, torna este material competitivo, pois este apresenta melhor resistência e menor dimensão das seções.

b) Projeto estrutural: é onde se dá corpo ao projeto arquitetônico, calculando-se os elementos de sustentação, ligações principais, tipos de aço, cargas nas fundações, especificando se a estrutura será soldada ou parafusada.

c) Sondagem do solo: é de fundamental importância para o delineamento da estrutura, pois se o solo é de má qualidade o calculista da estrutura deve evitar engastá-la às fundações, o que as tornaria muito onerosas. Assim, o tipo de solo pode definir o esquema estrutural.

d) Detalhamento: onde o projeto estrutural é detalhado peça por peça, visando atender ao cronograma de fabricação e montagem, dentro das recomendações de projeto, procurando agrupar ao máximo as peças.

e) Fabricação: é onde as diversas partes que vão compor a estrutura são fabricadas, usando-se as recomendações de projeto quanto à solda, parafusos, tolerâncias, controle de qualidade, etc.

f) Limpeza e proteção: após a fabricação, as peças que vão compor a estrutura são preparadas para receber proteção contra corrosão e, após a limpeza, a estrutura deve ser pintada ou galvanizada.

g) Transporte: é preciso, já na fase inicial de projeto e detalhamento, indicar o tamanho das peças, procurando, dentro do possível, evitar transporte especial.

h) Montagem: é quando as peças vão se juntar, uma a uma, para compor a estrutura, necessitando-se de um planejamento, visando especificar os equipamento a serem usados, as ferramentas e a seqüência de montagem. É neste momento é que sabemos se houve ou não um bom projeto.

i) Controle de qualidade: atua em todas as fases, estabelecendo os procedimentos de solda, inspecionando peças, verificando se estão dentro das tolerâncias de normas, etc.

j) Manutenção: após a conclusão da obra, é necessário fazer um plano de inspeção, o que depende do local e uso das estruturas. É preciso atentar-se para a média de vida da estrutura, juntamente com os problemas de corrosão, devido às condições atmosféricas, umidade e outros. Em seus projetos, o engenheiro deve evitar soluções que acumulem água e sujeira, para evitar corrosão. Deve deixar acesso fácil aos locais que necessitem de manutenção de pintura e inspeção por toda a vida da estrutura.

DIAS, L.A. MATOS. Edificações de aço no Brasil. 3ª ed., Zigurate, São Paulo.

2002.

FRUCHTENGARTEN, J. Estruturas metálicas. Apostilas do Departamento de

Engenharia de Estruturas e Fundações – EPUSP, São Paulo, 1988.

INSTITUTO AÇO BRASIL (INSTITUTO BRASILEIRO DE SIDERURGIA – IBS) e

CENTRO BRASILEIRO DA CONSTRUÇÃO EM AÇO - CBCA. Série Manual de

Construção em aço. Rio de Janeiro.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DA CONSTRUÇÃO METÁLICA - ABCEM. Revista Construção Metálica. São Paulo.