Introdução ao Estudo do Concreto Armado - Aula 1

UNIVERSIDADE FEDERAL DA GRANDE DOURADOS Faculdade de Engenharia Curso de Engenharia Civil Prof Me André Felipe Ap de Mello Estruturas de Concreto I Aula 1 Introdução ao Estudo do Concreto Armado 11 Definições 12 Vantagens do concreto restrições e providências 13 Aplicações do concreto 14 Estruturas de edifícios DEFINIÇÕES 11 Engenharia Civil Estruturas de Concreto I p 2 Concreto é um material de construção proveniente da mistura em proporção adequada de aglomerantes agregados e água Aglomerantes Unem os fragmentos de outros materiais No concreto em geral se emprega cimento portland que reage com a água e endurece com o tempo DEFINIÇÕES 11 Engenharia Civil Estruturas de Concreto I p 3 Agregados São partículas minerais que aumentam o volume da mistura reduzindo seu custo Dependendo das dimensões características φ dividemse em dois grupos Agregados miúdos 0075mm φ 48mm Exemplo areias Agregados graúdos φ 48mm Exemplo pedras DEFINIÇÕES 11 Engenharia Civil Estruturas de Concreto I p 4 Pasta Resulta das reações químicas do cimento com a água Quando há água em excesso denominase nata PASTA CIMENTO ÁGUA DEFINIÇÕES 11 Engenharia Civil Estruturas de Concreto I p 5 Argamassa Provém da pela mistura de cimento água e agregado miúdo ou seja pasta com agregado miúdo ARGAMASSA CIMENTO AREIA ÁGUA DEFINIÇÕES 11 Engenharia Civil Estruturas de Concreto I p 6 Concreto simples É formado por cimento água agregado miúdo e agregado graúdo ou seja argamassa e agregado graúdo CONCRETO SIMPLES CIMENTO AREIA PEDRA ÁGUA DEFINIÇÕES 11 Engenharia Civil Estruturas de Concreto I p 7 Concreto simples Depois de endurecer o concreto apresenta boa resistência à compressão baixa resistência à tração comportamento frágil isto é rompe com pequenas deformações Na maior parte das aplicações estruturais para melhorar as características do concreto ele é usado junto com outros materiais DEFINIÇÕES 11 Engenharia Civil Estruturas de Concreto I p 8 Concreto armado É a associação do concreto simples com uma armadura usualmente constituída por barras de aço Os dois materiais devem resistir solidariamente aos esforços solicitantes Essa solidariedade é garantida pela aderência CONCRETO ARMADO CONCRETO SIMPLES ARMADURA ADERÊNCIA DEFINIÇÕES 11 Engenharia Civil Estruturas de Concreto I p 9 Concreto armado É necessário que exista completa aderência entre o concreto e a armadura afim de que suas deformações sejam iguais ao longo da superfície de contato na quase totalidade da extensão da peça A aderência entre ambos dá integridade a esta união e a proteção que o concreto oferece à oxidação da armadura lhe assegura durabilidade CONCRETO ARMADO CONCRETO SIMPLES ARMADURA ADERÊNCIA DEFINIÇÕES 11 Engenharia Civil Estruturas de Concreto I p 10 Concreto protendido No concreto armado a armadura não tem tensões iniciais Por isso é denominada armadura frouxa ou armadura passiva No concreto protendido pelo menos uma parte da armadura tem tensões previamente aplicadas denominada armadura de protensão ou armadura ativa CONCRETO PROTENDIDO CONCRETO SIMPLES ARMADURA ATIVA DEFINIÇÕES 11 Engenharia Civil Estruturas de Concreto I p 11 Argamassa armada É constituída por agregado miúdo e pasta de cimento com armadura de fios de aço de pequeno diâmetro formando uma tela No concreto a armadura é localizada em regiões específicas Na argamassa ela é distribuída por toda a peça DEFINIÇÕES 11 Engenharia Civil Estruturas de Concreto I p 12 Concreto de alto desempenho CAD Pode ser obtido por exemplo pela mistura de cimento e agregados convencionais com sílica ativa e aditivos plastificantes Apresenta características melhores do que o concreto tradicional Em vez de sílica ativa podese também utilizar cinza volante ou resíduo de alto forno VANTAGENS DO CONCRETO RESTRIÇÕES E PROVIDÊNCIAS 12 Engenharia Civil Estruturas de Concreto I p 13 Vantagens É moldável permitindo grande variabilidade de formas e de concepções arquitetônicas Apresenta boa resistência à maioria dos tipos de solicitação desde que seja feito um correto dimensionamento e um adequado detalhamento das armaduras A estrutura é monolítica fazendo com que todo o conjunto trabalhe quando a peça é solicitada Baixo custo dos materiais água e agregados graúdos e miúdos VANTAGENS DO CONCRETO RESTRIÇÕES E PROVIDÊNCIAS 12 Engenharia Civil Estruturas de Concreto I p 14 Vantagens Baixo custo de mãodeobra pois em geral não exige profissionais com elevado nível de qualificação Processos construtivos conhecidos e bem difundidos em quase todo o país Facilidade e rapidez de execução principalmente se forem utilizadas peças prémoldadas O concreto é durável e protege a armação contra a corrosão Os gastos de manutenção são reduzidos desde que a estrutura seja bem projetada e adequadamente construída VANTAGENS DO CONCRETO RESTRIÇÕES E PROVIDÊNCIAS 12 Engenharia Civil Estruturas de Concreto I p 15 Vantagens O concreto é pouco permeável à água quando executado em boas condições de plasticidade adensamento e cura É um material seguro contra fogo desde que a armadura seja convenientemente protegida pelo cobrimento É resistente a choques e vibrações efeitos térmicos atmosféricos e a desgastes mecânicos VANTAGENS DO CONCRETO RESTRIÇÕES E PROVIDÊNCIAS 12 Engenharia Civil Estruturas de Concreto I p 16 Restrições O concreto apresenta algumas restrições que precisam ser analisadas para tomada de providências adequadas para atenuar suas consequências Baixa resistência à tração Fragilidade Fissuração Peso próprio elevado Custo de formas para moldagem Corrosão das armaduras VANTAGENS DO CONCRETO RESTRIÇÕES E PROVIDÊNCIAS 12 Engenharia Civil Estruturas de Concreto I p 17 Providências A baixa resistência à tração pode ser contornada com o uso de adequada armadura em geral constituída de barras de aço obtendose o concreto armado Além de resistência à tração o aço garante ductilidade e aumenta a resistência à compressão em relação ao concreto simples VANTAGENS DO CONCRETO RESTRIÇÕES E PROVIDÊNCIAS 12 Engenharia Civil Estruturas de Concreto I p 18 Providências Uma viga de concreto simples atingiria o colapso devido à tração oriunda da flexão pelo fato da resistência do concreto à tração ser muito inferior à de compressão ficando desse modo mal aproveitado o concreto da região comprimida VANTAGENS DO CONCRETO RESTRIÇÕES E PROVIDÊNCIAS 12 Engenharia Civil Estruturas de Concreto I p 19 Providências Dispondose entretanto armaduras na face inferior da viga estas absorvem os esforços internos de tração e o concreto resistirá aos esforços internos de compressão obtendose desse modo um melhor aproveitamento dos materiais e uma elevada capacidade de carga da viga quando comparada com a viga de concreto simples VANTAGENS DO CONCRETO RESTRIÇÕES E PROVIDÊNCIAS 12 Engenharia Civil Estruturas de Concreto I p 20 Providências A fissuração do concreto armado pode ser devida a duas causas principais a retração acelerada do concreto quando se permite a rápida evaporação da água da mistura b tensões de tração produzidas por solicitações atuantes As fissuras de retração podem ser impedidas ou minimizadas por meio de medidas protetoras do concreto na fase de endurecimento do mesmo VANTAGENS DO CONCRETO RESTRIÇÕES E PROVIDÊNCIAS 12 Engenharia Civil Estruturas de Concreto I p 21 Providências A fissuras causadas por tensões de tração são praticamente impossíveis de serem evitadas pois as armaduras resistem a tensões de tração muito superiores à resistência do concreto a tração Consequentemente a resistência à tração do concreto é desprezada e o concreto é armado com barras de aço para resistirem sozinhas os esforços de tração No cálculo de peças de concreto armado considerase fissurada a região tracionada das seções e admitese que a armadura deva resistir sozinha os esforços de tração VANTAGENS DO CONCRETO RESTRIÇÕES E PROVIDÊNCIAS 12 Engenharia Civil Estruturas de Concreto I p 22 Providências As fissuras que se admite no cálculo realmente ocorrem sob as condições de serviço embora sejam invisíveis a olho nu Através da distribuição conveniente da armadura e do uso de barras de conformação superficial que permita boa aderência ao concreto podese controlar a distribuição das fissuras conseguindo fissuras mais fechadas e o mais próximas uma da outra VANTAGENS DO CONCRETO RESTRIÇÕES E PROVIDÊNCIAS 12 Engenharia Civil Estruturas de Concreto I p 23 Providências VANTAGENS DO CONCRETO RESTRIÇÕES E PROVIDÊNCIAS 12 Engenharia Civil Estruturas de Concreto I p 24 Providências Também é usual a associação do concreto simples com armadura ativa formando o concreto protendido A utilização de armadura ativa tem como principal finalidade aumentar a resistência da peça o que possibilita a execução de grandes vãos ou o uso de seções menores sendo que também se obtém uma melhora do concreto com relação à fissuração VANTAGENS DO CONCRETO RESTRIÇÕES E PROVIDÊNCIAS 12 Engenharia Civil Estruturas de Concreto I p 25 Providências O concreto de alto desempenho CAD apresenta características melhores do que o concreto tradicional como resistência mecânica inicial e final elevada baixa permeabilidade alta durabilidade baixa segregação boa trabalhabilidade alta aderência reduzida exsudação menor deformabilidade por retração e fluência entre outras O CAD é especialmente apropriado para projetos em que a durabilidade é condição indispensável para sua execução A alta resistência é uma das maneiras de se conseguir peças de menores dimensões aliviando o peso próprio das estruturas VANTAGENS DO CONCRETO RESTRIÇÕES E PROVIDÊNCIAS 12 Engenharia Civil Estruturas de Concreto I p 26 Providências A corrosão da armadura é prevenida com controle da fissuração e com o uso adequado de cobrimento cujo valor depende do grau de agressividade do ambiente em que a estrutura for construída A padronização de dimensões a prémoldagem e o uso de sistemas construtivos adequados permite a racionalização do uso de formas permitindo economia neste quesito APLICAÇÕES DO CONCRETO 13 Engenharia Civil Estruturas de Concreto I p 27 Edifícios mesmo que a estrutura principal não seja de concreto alguns elementos pelo menos serão Galpões e pisos industriais ou para fins diversos Obras hidráulicas e de saneamento barragens tubos canais reservatórios estações de tratamento etc Rodovias pavimentação de concreto pontes viadutos passarelas túneis galerias obras de contenção etc Estruturas diversas elementos de cobertura chaminés torres postes dormentes muros de arrimo piscinas silos cais fundações de máquinas etc ESTRUTURA DE EDIFÍCIOS 14 Engenharia Civil Estruturas de Concreto I p 28 Estrutura é a parte resistente da construção e tem as funções de resistir as ações e as transmitir para o solo Em edifícios os elementos estruturais principais são Lajes são placas que além das cargas permanentes recebem as ações de uso e as transmitem para os apoios travam os pilares e distribuem as ações horizontais entre os elementos de contraventamento ESTRUTURA DE EDIFÍCIOS 14 Engenharia Civil Estruturas de Concreto I p 29 Vigas são barras horizontais que delimitam as lajes suportam paredes e recebem ações das lajes ou de outras vigas e as transmitem para os apoios ESTRUTURA DE EDIFÍCIOS 14 Engenharia Civil Estruturas de Concreto I p 30 Fundação são elementos como blocos lajes sapatas vigas estacas etc que transferem os esforços para o solo ESTRUTURA DE EDIFÍCIOS 14 Engenharia Civil Estruturas de Concreto I p 31 Pilares alinhados ligados por vigas formam os pórticos que devem resistir às ações do vento e às outras ações que atuam no edifício sendo o mais utilizado elemento de contraventamento Em edifícios esbeltos o travamento também pode ser feito por pórticos treliçados paredes estruturais ou núcleos Os dois primeiros situamse em geral nas extremidades do edifício Os núcleos costumam envolver a escada ou da caixa de elevadores ESTRUTURA DE EDIFÍCIOS 14 Engenharia Civil Estruturas de Concreto I p 32 Nos andares constituídos por lajes e vigas a união desses elementos pode ser denominada tabuleiro Nos edifícios com tabuleiros sem vigas as lajes se apoiam diretamente nos pilares sendo denominadas lajes lisas Se nas ligações das lajes com os pilares houver capitéis elas recebem o nome de lajescogumelo Nas lajes lisas há casos em que nos alinhamentos dos pilares uma determinada faixa é considerada como viga sendo projetada como tal são as denominadas vigasfaixa ESTRUTURA DE EDIFÍCIOS 14 Engenharia Civil Estruturas de Concreto I p 33 ESTRUTURA DE EDIFÍCIOS 14 Engenharia Civil Estruturas de Concreto I p 34 São muito comuns as lajes nervuradas Se as nervuras e as vigas que as suportam têm a mesma altura o uso de um forro de gesso por exemplo dão a elas a aparência de lajes lisas Nesses casos elas são denominadas lajes lisas nervuradas Nessas lajes também são comuns as vigasfaixa e os capitéis embutidos Nos edifícios são considerados elementos estruturais complementares escadas caixas dágua muros de arrimo consolos marquises etc REFERÊNCIAS Engenharia Civil Teoria das Estruturas II p 35 ASSOCIAÇAO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 6118 Projeto de Estruturas de Concreto Procedimento Rio de Janeiro 2014 FERNANDES G B Notas de aula de Concreto Armado I Solicitações Normais Cálculo no Estado Limite Último Campinas Universidade Estadual de Campinas 2006 FUSCO P B Estruturas de Concreto Solicitações Normais 1 ed São Paulo LTC 1981 PINHEIRO L M MUZARDO C D SANTOS S P Fundamentos do concreto e projeto de edifícios São Carlos Universidade de São Paulo 2007