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Materiais de Construção II Propriedades Mecânicas do Concreto em seu estado ENDURECIDO Pontifícia Universidade Católica de Goiás Engenharia Civil Professora: Mayara Moraes

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Materiais de Construção IIPropriedades Mecânicas do Concreto

em seu estado ENDURECIDO

Pontifícia Universidade Católica de Goiás

Engenharia Civil

Professora: Mayara Moraes

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Propriedades no estado endurecido

• Resistência mecânica– A compressão– A tração– A tração na flexão

• Módulo de elasticidade

• Coeficiente de Poisson

• Porosidade

• Permeabilidade

• Absorção

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Resistência Mecânica do Concreto

• Fatores importantes: Relação água/cimento

Dosagem

IdadeCarregamento

Materiais utilizados

ProduçãoMistura

Transporte

Cura

Lançamento / Adensamento

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3 7 28 90 365

Portland comum 38 58 81 90 100

Alta resistência inicial 50 65 83 93 100

Compostos (em geral) 35 51 77 93 100

Baixo calor de hidratação 16 28 58 92 100

Tipo de cimento% da resistência em 365 dias,

para as idades de:

Resistência Mecânica do Concreto

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• Corpos de prova cilíndricos

– Moldagem e cura: NBR 5738

– Ensaio: NBR 5739

Resistência a Compressão

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Resistência a Compressão

• Preparação das bases dos corpos-de-prova:

– Nivelamento das faces superior e inferior, para uniformização da carga aplicada.

Tensão = Força / Área

• Remate

• Retificação

• Capeamento

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Resistência a Compressão

• Preparação das bases dos corpos-de-prova:

– Remate com pasta de cimento:

• Decorridas 6 a 15h da moldagem, passar uma escova de aço sobre o topo do corpo-de-prova e rematá-lo com uma fina camada de pasta de cimento consistente, com espessura menor ou igual a 3 mm.

• Melhorar o acabamento dos topos dos corpos-de-prova com o auxílio de uma placa de vidro plana, com no mínimo 12 mm de espessura e dimensões que ultrapassem em pelo menos 25 mm a dimensão transversal do molde.

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Resistência a Compressão

• Preparação das bases dos corpos-de-prova:

– Remate com pasta de cimento:

• Decorridas 6 a 15h da moldagem, passar uma escova de aço sobre o topo do corpo-de-prova e rematá-lo com uma fina camada de pasta de cimento consistente, com espessura menor ou igual a 3 mm.

• Melhorar o acabamento dos topos dos corpos-de-prova com o auxílio de uma placa de vidro plana, com no mínimo 12 mm de espessura e dimensões que ultrapassem em pelo menos 25 mm a dimensão transversal do molde.

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Resistência a Compressão

• Preparação das bases dos corpos-de-prova:

– Retificação:

• Remoção, por meios mecânicos, de uma fina camada de material do topo a ser preparado.

• Operação é executada em máquinas especialmente adaptadas para essa finalidade, com a utilização de ferramentas abrasivas.

• É essencial que se garanta a integridade estrutural das camadas adjacentes à camada removida, e que se proporcione uma superfície lisa e livre de ondulações e abaulamentos.

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Resistência a Compressão

• Preparação das bases dos corpos-de-prova:

– Retificação:

• Remoção, por meios mecânicos, de uma fina camada de material do topo a ser preparado.

• Operação é executada em máquinas especialmente adaptadas para essa finalidade, com a utilização de ferramentas abrasivas.

• É essencial que se garanta a integridade estrutural das camadas adjacentes à camada removida, e que se proporcione uma superfície lisa e livre de ondulações e abaulamentos.

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Resistência a Compressão

• Preparação das bases dos corpos-de-prova:

• Capeamento:

– Revestimento dos topos dos corpos-de-prova com uma fina camada de um material apropriado.

– Superfície lisa, isenta de riscos ou vazios, sem falhas, e completamente perpendicular à geratriz do corpo-de-prova.

• Capeamento com pasta de enxofre (resistências baixas)

• Capeamento elastométrico confinado (resistências médias)

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Resistência a Compressão

• Preparação das bases dos corpos-de-prova:

• Capeamento:

– Revestimento dos topos dos corpos-de-prova com uma fina camada de um material apropriado.

– Superfície lisa, isenta de riscos ou vazios, sem falhas, e completamente perpendicular à geratriz do corpo-de-prova.

• Capeamento com pasta de enxofre (resistências baixas)

• Capeamento elastométrico confinado (resistências médias)Capeamento com pasta de enxofre

Capeamento com disco de neoprene

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Capeamento – pasta de enxofre

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Capeamento – Pasta de enxofre

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Capeamento – Disco de neoprene

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s

ee1

s1

q

Módulo de Elasticidade

Lei de Hooke

Módulo de deformação tangente à compressão:

)(5600 MPafE ckcj Quando não há dados.

Relação entre tensão e aplicada e deformação

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STRAIN GAGES – Extensômetros

elétricos muito sensíveis a

deformações – são colados no

material e sua resistência elétrica

varia com a deformação do material.

Durante o ensaio de tração, podem ser utilizados alguns dispositivos

para medir deformações.

CLIPAGE – Extensômetros

dinâmicos (menor precisão)

Módulo de Elasticidade

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Coeficiente de Poisson

Força uniaxial aplicada sobre uma peça de concreto: Deformação longitudinal na direção da carga.

Deformação transversal com sinal contrário.

n Relação entre a deformação

transversal e a longitudinal.

Concreto: n = 0,2

Para tensões de compressão

menores do que 0,5fc.

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Testes de tração são utilizados em componentes metálicos ou fibrosos

projetados para trabalhar sob tensões de tração.

São também, ocasionalmente, utilizados em materiais que trabalham

principalmente comprimidos, como o concreto, quando alguma

performance à tração é requerida.

RESISTÊNCIA À TRAÇÃO DIRETA

O principal problema é a obtenção de

um sistema de garras eficiente.

As garras não devem ser lisas e

devem segurar mais firmemente o CP

à medida que aumenta a carga.

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Resistência a Tração Direta

• Tração axial, até a ruptura

• Corpo de prova:

– Seção central retangular, com 9 cm por 15 cm.

– Extremidades quadradas, com 15 cm de lado.

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• NBR 7222(Tração por compressão diametral)

DxL

pxftk

s

2

10

fckftk =

²/0,706,0 cmkgffckftk

• NBR 6118 (Projetos de estruturas de concreto)

Para fck < 180 kgf/cm²

Para fck > 180 kgf/cm²

Resistência a tração por compressão diametral

BRAZILIAN TEST

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Resistência a tração por compressão diametral

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• Resistência à tração na flexão– Ensaio: NBR 12142

– Corpo de prova prismático

Resistência à Tração na Flexão

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Resistência a Tração na Flexão• Carregamentos em duas seções simétricas, até à ruptura.

• “Carregamento nos terços”.

Resultados, em geral, maiores que os dos demais ensaios de

resistência à tração.

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Pode ser definida como a relação entre o volume de poros no material

(vazios) e o volume total do material (incluindo o volume de poros).

A porosidade pode ser relacionada com as densidades aparente e

real pela seguinte expressão:

POROSIDADE

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A permeabilidade de um material poroso pode ser definida pela expressão:

O termo gradiente hidráulico define a taxa de redução da pressão com

a espessura do material. O gradiente de pressão que direciona o fluido.

Se a pressão é medida como a altura de coluna d’água, e o

gradiente hidráulico não tem unidade, portanto a unidade

da permeabilidade é : m³/m²s = m/s.

PERMEABILIDADE

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Capacidade de circulação de um fluido (gás ou líquido) através dos poros

de um sólido, sem alterar a sua estrutura interna.

Está relacionada à interconexão entre poros.

Todos os materiais permeáveis são porosos, mas não todos os materiais

porosos são permeáveis, em virtude de os poros não se comunicarem

entre si ou serem de tamanho tão pequeno que não permitam a

passagem de determinado fluido.

A permeabilidade depende também do estado físico do fluido e de suas

propriedades moleculares. Grandes moléculas, por exemplo, têm acesso

mais limitado aos vazios menores.

PERMEABILIDADEA permeabilidade do material tem

influência na sua durabilidade. Porém,

outros fatores estão envolvidos.

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• Relaciona-se com os vazios que têm comunicação com o exterior.

• É o processo físico pelo qual o concreto retém água nos poros e condutos capilares.

• Indica diferenças de pressão ou de concentração de substâncias em diferentes meios.

shAbsOH MMM .,2

100xM

MMA

s

sh

Absorção

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• Porosidade:

– Totalidade de vazios em um sólido.

• Permeabilidade:

– Capacidade de um fluido circular através dos vazios.• Porosidade

• Interconexão dos poros através de canais;

• Continuidade dos canais entre duas superfícies opostas;

• Absorção:

– Processo de retenção de um fluido nos vazios• Permeabilidade;

• Gradiente de pressão ou de concentração.

PERMEABILIDADE x POROSIDADE x ABSORÇÃO

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• Materiais constituintes

– Água: quantidade, pureza;

– Cimento: composição, finura;

– Agregados miúdos e graúdos;

• Quantidade, tipo, dimensões, graduação, impurezas;

– Adições: quimicamente ativas e quimicamente inertes;

• Métodos de preparação

– Mistura, lançamento, adensamento e acabamento

• Condições posteriores

– Idade, cura, condições dos ensaios.

Fatores que influenciam a porosidade, a permeabilidade e absorção dos concretos