concreto armado como material estrutural
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Concreto armado como
material estrutural
Acadêmicos: Marcela Leonel
Rafael Mentone
Thaís Rubioli
Sistemas Estruturais 01
Professor Carlos Barbosa
Concreto armado é um material da construção civil que se tornou um dos
mais importantes elementos da arquitetura do século XX. A diferenciação
do concreto, se da pelo fato dele receber uma armadura metálica, que lhe
atribui um caráter de resistência maior à compressão e as forças por
tração, enquanto que o concreto em si resiste apenas ao primeiro item.
INTRODUÇÃO
• O cimento Portland, tal como hoje conhecido, foi descoberto naInglaterra em meados de 1824, e sua produção industrial foi iniciadaapós 1850.
• A primeira associação de um metal à argamassa se deu no períodoromano.
• No ano de 1770, em Paris, associou-se ferro com pedra para formarvigas como as modernas.
• A partir de 1861, Mounier, que era um paisagista, horticultor ecomerciante de plantas ornamentais, fabricou uma enormequantidade de vasos de flores de argamassa de cimento comarmadura de arame, e depois reservatórios. Foi o início do que hojese conhece como “Concreto Armado‟‟
HISTÓRICO
Histórico no Brasil
• Em 1901 temos a primeira aparição do cimento armado, sendo
utilizado em galerias de água, já em 1904 surgem casas e sobrados
em Copacabana, RJ, construídas com o material.
• Em São Paulo, no ano de 1910, foi construída uma ponte de
concreto armado com 28 m de comprimento
COMPOSIÇÃO DO CONCRETO
Esquematicamente pode-se indicar que:
• a pasta é o cimento misturado com a água,
• a argamassa é a pasta misturada com a areia,
• o concreto é a argamassa misturada com a pedra ou brita, também
chamado concreto simples (concreto sem armaduras).
CIMENTOpropriedades aglomerantes,
aglutinantes ou ligantes, que
endurece sob ação da água
AREIAagregado natural
COMPOSIÇÃO DO CONCRETO
ÁGUA é necessária no concreto para possibilitar as reações químicas
do cimento, hidratação, que trará as propriedades de
resistência e durabilidade ao concreto. Tem também a função
de lubrificar as demais partículas para proporcionar o
manuseio do concreto. Normalmente indica-se água potável
para a confecção dos concretos.
COMPOSIÇÃO DO CONCRETO
BRITA Agregado artificial
PASTA
AGREGADOS São muito importantes no concreto pois estão em 70%
de sua composição, e são a parte de menor custo do concreto
COMPOSIÇÃO DO CONCRETO
ARGAMASSA CONCRETO SIMPLES
COMPOSIÇÃO DO CONCRETO
De forma esquemática pode-se indicar que concreto armado é:
Concreto armado = concreto simples + armadura + aderência.
é essencial e deve obrigatoriamente existir entre o concreto e a armadura, pois
não basta apenas juntar os dois materiais para se ter o concreto armado. Para a
existência do concreto armado é imprescindível que haja real solidariedade entre
ambos o concreto e o aço, e que o trabalho seja realizado de forma conjunta.
ADERÊNCIA
• Causada pela baixa resistência à tração do concreto.
• Apesar de indesejável, o fenômeno da fissuração é natural (dentro de
certos limites) no concreto armado.
• O controle da fissuração é importante para a segurança estrutural em
serviço, condições de funcionalidade e estética (aparência),
desempenho (durabilidade, impermeabilidade, etc.).
• Deve-se garantir, no projeto, que as fissuras que venham a ocorrer
apresentem aberturas menores do que os limites estabelecidos,
considerados nocivos
FISSURAÇÃO
Considerando um tirante de concreto armado, como exemplo, se
aplicarmos uma força de tração externa, sendo ela pequena ou inferior
a resistência do concreto, as fissuras não apareceram, mas se
aplicarmos uma força de tração se igualando a resistência do concreto,
teremos como resultado a primeira fissura.
FISSURAÇÃO
Quando o concreto fissura, ele passa a não resistir mais às tensões
de tração, vindo daí a necessidade de uma armadura resistente. Pois
se não mais fissuras apareceram e de maiores aberturas.
FISSURAÇÃO
a) Economia: facilidade para encontrar componentes
b) Conservação: boa durabilidade, respeitando as normas
c) Adaptabilidade:fácil modelagem
d) Rapidez de construção:
e) Segurança contra o fogo: respeitando as normas
f) Impermeabilidade: desde que dosado e executado de forma correta;
g) Resistência a choques e vibrações: menores problemas de fadiga
VANTAGENS
a) Peso próprio: elevado, relativamente à resistência:
b) Reformas e adaptações: são de difícil execução;
c) Fissuração: existe, ocorre e deve ser controlada;
d) Transmite calor e som.
DESVANTAGENS
• A principal norma para o projeto de estruturas de concreto armado e
protendido é a NBR6118/2003 - Projeto de estruturas de
concreto – Procedimento.
• Ela indica uma série de notações (simbologia) para as estruturas de
concreto
• Ainda há várias que regulamentam o uso de concreto armado,
cerca de 20.
NBR’s
CLASSIFICAÇÃO GEOMÉTRICA
• Elementos Lineares:
- Espessura e largura da mesma
ordem de grandeza
- Ambas muito menores que o
comprimento
- São chamados de „barras‟
Exemplos: vigas e pilares
Caso particular:
Espessura é muito menor
que a altura. Forma de „H‟
• Elementos Bidimensionais
- As dimensões de comprimento e largura
são da mesma ordem de grandeza
- Ambas muito maiores que a espessura
- Elementos de superfície
Exemplos: lajes e paredes de reservatórios
Classificação
- Casca: superfície curva
- Placas ou Chapas: superfície plana
Exemplo de estrutura em casca
• Elementos Tridimensionais
- As três dimensões têm a mesma ordem de grandeza
- Elementos de volume
Exemplos: blocos e sapatas de fundação
Bloco concretado
PRINCIPAIS ELEMENTOS
ESTRUTURAIS
• Mais importantes: lajes, vigas e pilares
• Outros elementos: blocos e sapatas de fundação, estacas, tubulões,
etc.
- dependem do sistema construtivo utilizado na obra
• Laje
- Função de receber a maior parte das ações aplicadas numa
construção (pessoas, móveis, paredes, pisos, etc)
- Ações perpendiculares ao plano da laje
- distribuídas na área: peso próprio, revestimento de piso
- distribuídas linearmente: paredes
- forças concentradas: pilar apoiado sobre a laje
- As ações de força geralmente são transimitidas para as vigas de
apoio nas bordas da laje. Mas podem também ser transimtidas
diretamente aos pilares
Lajes maciças de concreto armado
Lajes maciças
- espessura varia de 7cm a 15cm
- Comuns em construções de
grande porte (edifícios de vários
pavimentos, escolas, indústrias,
hospitais, pontes, etc.)
- sem vazios
- apoiadas em vigas nas bordas
- também não têm vazios, porém são apoiadas diretamente nos
pilares, sem viga.
“Lajes cogumelo são lajes apoiadas diretamente em pilares com capitéis,
enquanto lajes lisas são as apoiadas nos pilares sem capitéis” (NBR
6118/03, item 14.7.8).
- Vantagens em relação às lajes maciças: eliminação de grande parte das
vigas, menores custos e maior rapidez de construção.
- Desvantagens: maior espessura e suscetíveis a maiores deformações
Laje lisa
E
Laje cogumelo
Laje lisa (apoiada diretamente nos pilares) Capitel de laje cogumelo
Exemplo de laje lisa e laje cogumelo
Laje com nervuras
- Pré-moldadas ou pré-fabricadas
- Existem também lajes nervuradas moldadas no local. Sem
enchimento. Feitas com moldes de plástico removíveis
- Bom comportamento estrutural e facilidade de execução
Exemplo de laje nervurada
Laje pré-fabricada do tipo treliçada com enchimento em blocos
cerâmicos e de isopor
• Viga“são elementos lineares em que a flexão é preponderante” NBR
6118/03 (item 14.4.1.1)
- Barras geralmente retas e horizontais
- Destinada a receber ações das lajes, outras vigas, paredes de
alvenaria e eventualmente pilares
- Função básica: vencer vãos e transmitir ações para apoios: pilares
- Ações perpendiculares ao seu eixo longitudinal
Viga invertida na base de uma parede Viga baldrame
Exemplos de Vigas
• Pilar
“elementos lineares de eixo reto, usualmente dispostos na vertical,
em que as forças normais de compressão são preponderantes”
(NBR 6118/2003, item 14.4.1.2)
- Elementos destinados a transmitir as ações às fundações ou
outros elementos de apoio
- Elementos estrutural mais importante no que diz respeito à
capacidade resistente do edifício e à segurança
Pilar em uma edificação
• Tubulão e Bloco de fundação
- Utilizados para receber as ações de força dos pilares e transmiti-
las ao solo, diretamente ou através de estacas ou tubulões
- Estacas são elementos destinados a transmitir as ações ao solo.
Isso se dá pelo atrito ao longo da superfície de contato e pelo apoio
da ponta inferior no solo
- Tubulões transmitem as ações diretamente pro solo pelo atrito do
fuste com o solo
Tubulão Estacas para apoio do bloco
• Sapatas
- Função: receber as ações dos pilares es as transmitir diretamente
ao solo
- Podem ser localizadas ou isoladas, conjuntas ou corridas
- Sapatas isoladas servem de apoio para apenas um pilar
- Sapatas conjuntas servem para transmissão simultânea do
carregamento de dois ou mais pilares
- Sapatas corridas são dispostas ao longo de todo o elemento que
lhe aplica o carregamento
- Comuns em obras de pequeno porte onde o solo tem
capacidade de suportar carga a baixas profundidades.
Sapata isolada Sapata corrida
Sapata isolada numa construção de pequeno porte
DURABILIDADE DAS
ESTRUTURAS DE CONCRETO
- Estruturas de concreto têm que ser projetadas e construídas para
que, quando utilizadas conforme as condições ambientais previstas
no projeto, visando segurança, estabilidade e aptidão em serviço,
durante o período correspondente à sua vida útil.
- Vida útil de projeto: período de tempo durante o qual se mantêm
as características das estruturas de concreto, desde que os
requisitos de uso e manutenção prescritos pelo projetista e pelo
construtor sejam atendidos.
- devem ser considerados, ao menos, os mecanismos de
envelhecimento e deterioração da estrutura relativos ao concreto,
ao aço e à própria estrutura
• Mecanismos de deterioração do concreto
Os principais mecanismos de deterioração do concreto são, segundo a
NBR 6118/03, item 6.3.2:
- lixiviação: por ação de águas puras, carbônicas agressivas ou
ácidas que dissolvem e carreiam os compostos hidratados da
pasta de cimento;
- expansão por ação de águas e solos que contenham ou estejam
contaminados com sulfatos, dando origem a reações expansivas e
deletérias com a pasta de cimento hidratado;
- expansão por ação das reações entre os álcalis do cimento e
certos agregados reativos;
- reações deletérias superficiais de certos agregados decorrentes de
transformações de produtos
- ferruginosos presentes na sua constituição mineralógica.
• Mecanismos de deterioração da estrutura
Todos aqueles relacionados às ações mecânicas, movimentações
de origem térmica, impactos, ações cíclicas, retração, fluência e
relaxação .
- As movimentações de origem térmica causam a variação de
volume das estruturas e conseqüentemente fazem surgir esforços
adicionais nas estruturas
- As ações cíclicas são aquelas que se repetem, que causam fadiga
nos materiais
- A retração e a fluência são deformações que acontecem no
concreto e que levam à diminuição do seu volume, o que pode levar
a esforços adicionais nas estruturas.
• Mecanismos de deterioração da armadura
Os principais mecanismos de deterioração da armadura descritos
pela norma são:
– despassivação por carbonatação, ou seja, por ação do gás
carbônico da atmosfera;
– despassivação por elevado teor de íon cloro (cloreto).
• Agressividade do ambiente
Relacionada às ações físicas e químicas que atuam sobre as
estruturas de concreto, independentemente das variações
volumétricas de origem térmica, das ações mecânicas, da retração
hidráulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto.
• Qualidade do concreto de cobrimento
“durabilidade das estruturas é altamente dependente das
características do concreto e da espessura e qualidade do concreto
do cobrimento da armadura.” NBR 6118/03
CONCRETO ECOLÓGICO
Produção de cimento aumento da emissão de CO2
5% das emissões mundiais de gás carbônico
É preciso alternativas para diminuir a poluição causada
pela produção do cimento
Clínquer – principal componente do cimento
CaCO3 CaO + CO2
Vida útil superior ao
concreto tradicional
Economicamente viável
para a construção civil
Resistência superior Menos concreto para levantar
a mesma obra
Concreto verde com adição de superplastificante
Diminui a quantidade de cimento e inclui na fórmula um aditivo
superplastificante composto por policarboxílicos.
Torna o concreto mais fluidoseu peso já é suficiente para moldá-lo
acaba com porosidades do concreto
Feito com boa parte de material reciclável
Diminui danos ao meio ambiente Barateiam a obra
Sobras do bagaço da cana-de-açúcar
Resíduos cerâmicos
Casca de arroz
Transformados em partículas
menores para serem integradas
ao novo concreto
Substituem até 40% do cimento
Cinzas de lodo sanitário
Entulho de obras Substitui a brita e a areia na mistura do concreto
Concreto com a substituição de parte do cimento
Concreto durável e ecológico
O potencial de cada material é aproveitado, pois juntos eles reagem melhor
Construção de grandes estruturas, como prédios e barragens.
Melhor qualidade do concreto
Reduz os depósitos de resíduos no meio ambiente
Reduzir a porcentagem de clínquer utilizado na fabricação do cimento
Escórias siderúrgicas – pequenos detritos resultantes do
processo de fusão de metais
Cimento CPIII
Região Sudeste Principais fabricantes de aço
Reaproveita 70% de resíduo gerado pelas siderúrgicas
Cimento com a substituição de parte do clínquer
Ideal para fundações, lajes e pilares.
Mais resistente, durável, estável e impermeável em relação ao
cimento comum
Representa 17% do consumo de cimento no Brasil
Região Sul Cimento pozolânico (CPIV)
Resíduos das termoelétricas
Desempenho semelhante ao do CPIII
