Introdução ao Concreto Armado

Universidade Federal de Pelotas Centro de Engenharias Engenharia Civil e Engenharia Agrícola ESTRUTURAS EM CONCRETO ARMADO AULA 1 Introdução ao Concreto Armado O Concreto armado é uma combinação de dois materiais bem conhecidos pela humanidade 1 INTRODUÇÃO Utilizado para suprir a deficiência do concreto em regiões tracionadas Boa resistência à compressão Concreto armado 25kNm3 Concreto Aço Concreto Armado Em virtude da baixa resistência à tração do concreto as barras de aço cumprem a função de absorver os esforços de tração na estrutura As barras de aço também servem para aumentar a capacidade de carga das peças comprimidas 2 CONCRETO ARMADO O funcionamento conjunto desses dois materiais só é possível graças a aderência s c 2 CONCRETO ARMADO Como vantagens do concreto armado sobre os demais materiais estruturais podemos citar 1 Economia 2 Facilidade de execução em diversas formas 3 Resistência ao fogo 4 Resistência ao desgaste mecânico 5 Praticamente não requer manutenção Como desvantagens do concreto armado podemos citar 1 O elevado peso das construções 2 Dificuldades para a execução de reformas ou demolições 2 CONCRETO ARMADO Concreto em compressão simples A resistência à compressão do concreto é determinada através de ensaios padronizados de curta duração carregamento rápido No Brasil adotase a resistência obtida em corpos de prova cilíndricos com ensaios realizados na idade padrão de 28 dias Normalmente adotase d15cm e h30cm Ensaio de compressão uniaxial para a determinação da resistência 3 COMPORTAMENT O DO CONCRETO Concreto em compressão simples Não há proporcionalidade entre tensão e deformação O material não obedece a Lei de Hooke 3 COMPORTAMENT O DO CONCRETO Concreto em compressão simples 3 COMPORTAMENT O DO CONCRETO Concreto em compressão simples 3 COMPORTAMENT O DO CONCRETO Concreto em compressão simples 3 COMPORTAMENT O DO CONCRETO Concreto em compressão simples 1645 ck cm f f 2 1 1 n ci cm i f f n Devido a sua natureza aleatória verificase uma dispersão dos valores da resistência Usualmente admitese uma distribuição normal de probabilidade A resistência característica à compressão fck é um valor tal que existe uma probabilidade de 5 de se obter resistências inferiores à mesma Onde fcm é a resistência média e é o desvio padrão das resistências 3 COMPORTAMENT O DO CONCRETO Concreto em compressão simples Os concretos são classificados em grupos de resistência conforme a resistência característica à compressão fck Grupo I C10 C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 Grupo II C55 C60 C70 C80 Os concretos são designados pela letra C seguida do valor da resistência característica à compressão aos 28 dias de idade expressa em MPa Para concreto armado devese empregar a classe C20 ou superior fck 20MPa A classe C15 pode ser usada apenas em fundações e em obras provisórias 3 COMPORTAMENT O DO CONCRETO Concreto em tração simples A resistência à tração do concreto pode ser determinada em três ensaios diferentes 1 Ensaio de tração axial 2 Ensaio de compressão diametral ensaio brasileiro 3 Ensaio de flexão Em função do fck o valor médio da resistência à tração direta axial fctm pode ser obtido da relação 03 23 MPa ctm ck f f inf 07 ctk ctm f f sup 13 ctk ctm f f 3 COMPORTAMENT O DO CONCRETO Módulo de deformação longitudinal do concreto O concreto apresenta um comportamento nãolinear quando submetido a tensões de certa magnitude item 828 Para fck concreto de 20MPa a 50 Mpa O módulo secante é dado por Para concretos de classes até C50 adotase o2 u35 3 COMPORTAMENT O DO CONCRETO 𝐸𝑐𝑠 𝑎𝑖 𝐸𝑐𝑖 Valores de 𝑎𝑖 tabela 81 pág 25 NBR 61182014 𝐸𝑐𝑖 𝛼𝐸 5600 𝑓𝑐𝑘 MPa Valores de 𝑎𝐸 item 828 NBR 61182014 Evolução das propriedades do concreto As propriedades do concreto como o módulo de deformação longitudinal e as resistências à tração e compressão sofrem uma contínua variação no tempo Isso ocorre em virtude das reações químicas decorrentes da hidratação do cimento Esse fenômeno denominado envelhecimento ocorre durante praticamente toda a vida útil da estrutura sendo muito acentuado nos primeiros dias após a concretagem 3 COMPORTAMENT O DO CONCRETO Resistência do concreto sob carga de longa duração Um fenômeno que ocorre é a redução da resistência do concreto sob carga de longa duração Esse fenômeno descrito por Rüsch 1960 é conhecido como Efeito Rüsch No ensaio convencional o concreto é levado à ruína em pouco tempo após o início do carregamento ensaio rápido Se a velocidade de aplicação da carga for reduzida resultando em uma maior duração do ensaio ocorre uma diminuição da resistência 3 COMPORTAMENT O DO CONCRETO Comportamento reológico do concreto O comportamento reológico do concreto corresponde a sua deformabilidade dependente do tempo As deformações diferidas dependentes do tempo do concreto são convencionalmente separadas em duas 1 Fluência é o acréscimo contínuo das deformações que ocorre mesmo para uma tensão constante 2 Retração é a redução de volume na ausência de uma carga externa Os efeitos indesejáveis da fluência e da retração são o aumento das flechas de lajes e vigas aumento da curvatura de pilares devido à fluência fissuração das superfícies externas devido à retração introdução de esforços indesejáveis devidos à retração etc 3 COMPORTAMENT O DO CONCRETO De acordo com a NBR 74802007 as armaduras para concreto armado podem ser classificadas em 1 Barras possuem diâmetros mínimos de 63mm 2 Fios possuem diâmetros máximos de 10mm Segundo o processo de fabricação as barras são obtidas por laminação a quente e os fios são obtidos por trefilação ou processo equivalente Para efeitos de cálculo do seu peso considerase a massa específica do aço igual a 7850 kgm3 O comprimento das barras e fios retos deve ser de 12m com tolerância de 1 4 AÇOS PARA CONCRETO ARMADO Características das barras NBR 74802007 Diâmetro Massa e tolerância por unidade de comprimento Valores nominais Barras Massa nominal Kgm Máxima variação permitida para a massa nominal Área da seção mm2 Perímetro mm 63 0245 7 312 198 80 0395 7 503 251 100 0617 7 785 314 125 0963 6 1227 393 160 1578 5 2011 503 200 2466 5 3142 628 220 2984 4 3801 691 250 3853 4 4909 785 320 6313 4 8042 1005 400 9865 4 12566 1257 4 AÇOS PARA CONCRETO ARMADO Características dos fios NBR 74802007 Diâmetro Massa e tolerância por unidade de comprimento Valores nominais Fios Massa nominal Kgm Máxima variação permitida para a massa nominal Área da seção mm2 Perímetro mm 24 0036 6 45 75 34 0071 6 91 107 38 0089 6 113 119 42 0109 6 139 132 46 0130 6 166 145 50 0154 6 196 157 55 0187 6 238 173 60 0222 6 283 188 64 0253 6 322 201 70 0302 6 385 220 80 0395 6 503 251 95 0558 6 709 298 100 0617 6 785 314 4 AÇOS PARA CONCRETO ARMADO A forma do diagrama tensãodeformação dos aços obtido em um ensaio de tração simples é influenciado pelo processo de fabricação As barras obtidas por laminação a quente CA25 e CA50 apresentam um patamar de escoamento fy tensão de escoamento fst tensão de ruptura y deformação de escoamento u deformação de ruptura Es 210GPa é módulo de elasticidade longitudinal 4 AÇOS PARA CONCRETO ARMADO A forma do diagrama tensãodeformação dos aços obtido em um ensaio de tração simples é influenciado pelo processo de fabricação Os fios obtidos por trefilação ou laminação à frio CA60 não apresentam um patamar de escoamento A tensão de escoamento fy é o valor convencional que corresponde a uma deformação específica permanente de 2 u deformação de ruptura Es 210GPa é módulo de elasticidade longitudinal 4 AÇOS PARA CONCRETO ARMADO De forma análoga ao concreto definese uma tensão de escoamento característica dos aços fyk obtida em um conjunto de corpos de prova submetidos à tração As barras são classificadas nas categorias CA25 e CA50 Os fios são da categoria CA60 CA indica um aço para concreto armado e o número é o valor de fyk expresso em kNcm2 Assim CA50 significa que se trata de um aço para concreto armado cuja tensão de escoamento característica é fyk50kNcm2 500MPa 4 AÇOS PARA CONCRETO ARMADO Barras lisas são restritas à categoria CA25 As mesmas possuem baixa aderência ao concreto As barras da categoria CA50 devem obrigatoriamente ser nervuradas Os fios da categoria CA60 podem ser lisos ou podem possuir entalhes para melhorar sua aderência ao concreto 4 AÇOS PARA CONCRETO ARMADO As exigências relativas à durabilidade estão se tornando cada vez mais rígidas tanto na fase de projeto quanto na fase de execução Geralmente as normas de projeto consideram uma vida útil mínima de 50 anos Durante esse período não devem ser necessárias medidas extras de manutenção ou reparo das estruturas 5 DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CA Critérios que visam evitar a deterioração e satisfazer as exigências quanto à durabilidade na fase de projeto 1Especificação de um concreto de qualidade apropriada Tabela 71 2Cobrimentos mínimos para as armaduras 3Verificação da abertura das fissuras 4Correto detalhamento das armaduras 5 DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CA No caso de peças de edifícios usuais podem ser adotados os seguintes limites para a abertura das fissuras em função da classe de agressividade ambiental 1 Classe I de agressividade abertura máxima de 04mm 2 Classe II e III de agressividade abertura máxima de 03mm 3 Classe IV de agressividade abertura máxima de 02mm 5 DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CA Valores de abertura encontradas na tabela 134 pág 80 da NBR 61182014