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14/08/2018

F&F Tower Panamá Revestimento da fachada

FUNDAMENTOS DO CONCRETO ARMADO Profa. Marina P. Ribeiro 1

INTRODUÇÃO

Principal norma brasileira para projeto de estruturas de Concreto Armado e Concreto Protendido:

1. Introdução ▪ Normas ▪ Concreto simples ▪ Concreto armado

NBR 6118/2014 “Projeto de Estruturas de Concreto – Procedimento”. Aplica-se a estruturas com concretos normais, com massa específica seca maior que 2.000 kg/m3, não excedendo 2.800 kg/m3, do grupo I de resistência (C20 a C50), e do grupo II de resistência (C55 a C90), conforme a NBR 8953. 4

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COMPOSIÇÃO DO CONCRETO ARMADO

Outras normas importantes:

cimento, água, agregados miúdo e graúdo, aditivos e adições.

- MC-90 - COMITÉ EURO-INTERNATIONAL DU BÉTON (CEB) - Eurocode 2/2005 - EUROPEAN COMMITTEE STANDARDIZATION - ACI 318/11 - AMERICAN CONCRETE INSTITUTE

Pasta = cimento + água 5

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Argamassa = pasta + agregado miúdo

Concreto simples = argamassa + agreg. graúdo 7

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“Elementos de concreto simples estrutural” “elementos estruturais elaborados com concreto que não possui qualquer tipo de armadura ou que a possui em quantidade inferior ao mínimo exigido para o concreto armado.”

Concreto especial Concreto Simples + Adições

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Composição do concreto especial Concreto simples + adições.

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O QUE É O CLÍNQUER? O clínquer é a matéria prima básica de diversos tipos de cimento, inclusive o cimento Portland, onde, no seu processo de fabricação, o clínquer sai do forno a cerca de 80°C, indo diretamente à moagem onde é adicionado ao gesso.

Outras adições, tais como escória de alto forno, pozolanas e cinzas são realizadas de modo a se obter o cimento composto. 13

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Fabricação do cimento Adições finais e moagem

Para a obtenção do cimento Portland, faz-se a moagem do clínquer com diversas adições, como o gesso (até 5%), calcário, pozolana e escória, onde assegura-se ao produto a finura e homogeneidade convenientes, de acordo com as normas da ABNT. O processo de moagem do clínquer e de suas adições é um fator

importante,

pois

irá

influenciar

em

algumas

características, como a hidratação e as resistências inicial e final do cimento

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Primeiros materiais empregados nas construções: pedra natural, madeira e ferro.

Pedra  resistência à compressão durabilidade muito elevadas. Madeira  razoável durabilidade limitada.

resistência,

e

mas

Ferro  resistências elevadas, mas requer produtos protetores para apresentar durabilidade. 21

Figura – Ruína de construção antiga em rocha. http://www.fmschmitt.com/travels/England/london/londonwall/towerhi 22 ll.html

Figura – Construção antiga em rocha.

http://www.flickr.com/photos/luisbravo/2282791148/sizes/o/in/photostrea m/

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http://www.englishoakbuildings.com/2012/01/30 /medieval-harmondsworth-barn-bought-byenglish-heritage/

Figura – Madeira em construções antigas. 24

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http://www.castlewales.com/caerphil.ht ml

Figura – Metal em construções antigas.

Figura – Madeira em construções antigas. http://www.dreamstime.com/stock-photography-medieval-housesimage3023122

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http://www.dreamstime.com/royalty-free-stockimages-medieval-prison-image25605469

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Concreto Armado Alia as qualidades da pedra (resistência à compressão e durabilidade) com as resistências do aço, com as vantagens de poder assumir qualquer forma com rapidez e facilidade e proporcionar a necessária proteção do aço contra a corrosão.

Concreto Armado = concreto simples + armadura

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CONCEITO DE CONCRETO ARMADO

Conceito de concreto armado Aderência

•

• •

Alta resistência às tensões de compressão; Baixa resistência à tração (cerca de 10 % da resistência à compressão); Obrigatório juntar uma armadura (aço) ao concreto.

CONCRETO ARMADO: o concreto absorve as tensões de compressão e as barras de aço, convenientemente dispostas, absorvem as tensões de tração.

O concreto absorve as tensões de compressão e as barras de aço, convenientemente dispostas, absorvem as tensões de tração. Porém, é imprescindível a aderência entre os dois materiais: real solidariedade entre o concreto e o aço, para o trabalho conjunto.

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Concreto Armado = concreto simples + armadura + aderência Figura – Vergalhão de aço inserido no concreto. Estudo com resina. 31

http://dc362.4shared.com/doc/9SFT7m6h/preview.html

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Conceito de concreto armado Uma viga de concreto simples (sem armadura) rompe bruscamente logo que aparece a primeira fissura, após a tensão de tração atuante igualar a resistência do concreto à tração. Entretanto, colocando-se uma armadura convenientemente posicionada na região das tensões de tração, eleva-se significativamente a capacidade de carga da viga.

“Elementos de Concreto Armado”: “aqueles cujo comportamento estrutural depende da aderência entre concreto e armadura, e nos quais não se aplicam alongamentos iniciais das armaduras antes da materialização dessa aderência”.

“Armadura passiva”: “qualquer armadura que não seja usada para produzir forças de protensão, isto é, que não seja previamente alongada”. 34

Figura 1 - Viga de Concreto Simples (a) e Armado (b).

Dosagem - Estudo e indicação das proporções e quantificação dos materiais componentes da mistura, para se obter um concreto com determinadas características previamente estabelecidas.

2. Produção

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Combinação dos materiais

Mistura Manual

Manual Betoneira Usinado

Mistura em betoneira

Mistura - Usinado 1. Feito nas concreteiras. 2. Sob encomenda. 3. Maior controle tecnológico.

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Controle da quantidade de água É muito importante que a quantidade de água da mistura esteja correta. Tanto o excesso como as falta são prejudiciais ao concreto.

3. Transporte

Transporte

Transporte

Levar o concreto do ponto onde foi preparado ao local onde será aplicado. 1) Carrinho-de-mão

2) Girica

3) Caminhão betoneira

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Lançamento Resistência à compressão

4. Lançamento

Corpos de prova - CP

Lançamento Resistência à compressão

Teste em laboratório

Lançamento Abatimento – Slump test.

Ensaio do abatimento ou Slump teste

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Lançamento

Lançamento

Colocação do concreto no local de aplicação, em geral, nas fôrmas. Enrijecerá após quatro horas da adição da água. 1) Manual

2) Bombas e mangueira

Vídeo de Lançamento

5. Adensamento

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Adensamento Compactação da massa de concreto, procurando retirar-se dela o maior volume possível de vazios, ganhando resistência. Utilizam-se equipamentos mecânicos, tais como vibrador por imersão e mesa vibratória. 1) Vibrador por imersão

Adensamento

Lançamento 2) Mesa de vibração

Adensamento

Espaçadores de Plásticos  Pilares e laterais de vigas Espaçadores de Plásticos  Pilares e laterais de vigas

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Adensamento

“Bicheiras” ou “ninhos de concretagem”

Vídeo de Adensamento do Concreto

Cura

6. Cura

▪ São medidas tomadas para evitar a perda da água no concreto em suas primeiras idades, pois ela é necessária para o sucesso da reação de hidratação. ▪ A cura é uma maneira adequada de manter o concreto hidratado nos seus primeiros dias e, assim, alcançar suas características desejadas.

▪ A cura deve começar imediatamente depois da concretagem.

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Cura

Cura

▪ Sem a cura ou sem um controle adequado da hidratação, o material cimentício do concreto não reage adequadamente e não produz um produto de qualidade. ▪ A reação de hidratação do cimento só acontece na presença de água e a água que seria usada para tal reação pode ser perdida, seja por evaporação ou qualquer outro método

Tipos de concreto

7. Tipos de concreto

O concreto convencional é de consistência seca e a sua resistência varia de 5,0 em 5,0 MPa, a partir de 10,0 até 40,0 MPa.

É o concreto utilizado usualmente na obra.

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Tipos de concreto

Chamamos de concreto armado à estrutura de concreto que possui em seu interior, armações feitas com barras de aço.

Estas armações servem para resistir a esforços de tração e são indispensáveis na execução de peças como vigas e lajes, por exemplo.

Tipos de concreto

Concreto que é lançado por equipamentos especiais e em alta velocidade sobre uma superfície, proporcionando a compactação e a aderência do mesmo a esta superfície.

São utilizados para revestimentos de túneis, paredes, pilares, contenção de encostas etc.

Tipos de concreto

Vídeo de Concreto Projetado

Concreto resfriado é aquele que tem a temperatura de lançamento reduzida, através da adição de gelo à mistura, em substituição total ou parcial da água da dosagem.

Utilizado em estruturas de grandes portes como barragens, alguns tipos de fundações, blocos com alto consumo de cimento,...

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Tipos de concreto

Indicados para concretagens de peças densamente armadas, estruturas pré-moldadas, fôrmas em alto relevo, fachadas em concreto aparente, painéis arquitetônicos, lajes, vigas, etc.

Vídeo de Concreto Auto adensável

Este concreto, com grande variedade de aplicações é obtido pela ação de aditivos superplastificantes, que proporcionam maior facilidade de bombeamento, excelente homogeneidade, resistência e durabilidade.

Tipos de concreto

Tipos de concreto

É aquele concreto que tem a característica de atingir grande resistência, com pouca idade, podendo dar mais velocidade à obra ou ser utilizado para atender situações emergenciais.

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Tipos de concreto

É o concreto que utiliza aditivos especiais, sua porosidade e permeabilidade são reduzidas, tornando as estruturas elaboradas com este tipo de concreto, mais resistentes ao ataque de agentes agressivos tais como cloretos, sulfatos, dióxido de carbono e maresia.

Tipos de concreto Os concretos leves são reconhecidos pelo seu reduzido peso específico e elevada capacidade de isolamento térmico e acústico. Enquanto os concretos normais têm sua densidade variando entre 2300 e 2500 kg/m³, os leves chegam a atingir densidades próximas a 500 kg/m³.

Os concretos leves mais utilizados são os celulares, os sem finos e os produzidos com agregados leves, como isopor, vermiculita e argila expandida.

Tipos de concreto

O concreto pesado é obtido através da utilização de agregados com maior massa específica aparente em sua composição, como por exemplo, a hematita, a magnetita e a barita. Sua dosagem deve proporcionar que a massa específica do concreto atinja valores superiores a 2800 kg/m³, oferecendo à mistura boas características mecânicas, de durabilidade e capacidade de proteção contra radiações.

Tipos de concreto

O concreto celular faz parte do grupo de concretos leves, com a diferença de que ao invés de utilizar agregados de reduzida massa específica em sua composição, ele é obtido através da adição de um tipo especial de “espuma” ao concreto.

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Tipos de concreto

As exigências do mercado fizeram da “simples” tarefa de se misturar cimento, água e agregados, um trabalho para profissionais.

Automatizando o controle dos materiais, a dosagem, a mistura, o transporte e a resistência do concreto.

Tipos de concreto

Tipos de concreto

▪ Diminuição de custos com fôrmas, andaimes, escoramentos, mão de obra; ▪ Maior precisão de dimensões e prumagem, ou seja, maior estabilidade. Devido ao rigoroso controle de qualidade das NBRs; ▪ Redução de quase 50% do prazo de construção. “Uma obra convencional é executada em 360 dias. Com material pré-moldado é concluída em 210 dias”

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Tipos de concreto

Tipos de concreto

Tipos de concreto

Tipos de concreto

É utilizado em pavimentações urbanas, como sub-base de pavimentos e barragens de grande porte.

Fundação Iberê Camargo

Seu acabamento não é tão bom quanto aos concretos utilizados em pisos Industriais ou na pavimentação de pistas de aeroportos e rodovias, por isso ele é mais utilizado como sub-base.

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Tipos de concreto

Tipos de concreto O concreto ciclópico ou fundo de pedra argamassada, como é conhecido em algumas aplicações, nada mais é do que a incorporação de pedras denominadas “pedras de mão” ou “matacão” ao concreto pronto. Estas pedras não fazem parte da dosagem do concreto e por diversos motivos, não devem ser colocadas dentro do caminhão betoneira, mas diretamente no local onde o concreto foi aplicado.

Tipos de concreto

A característica principal desse tipo de concreto é a sua elevada porosidade. A densidade desse concreto varia de acordo com o agregado utilizado: brita, seixo ou argila expandida.  ▪ ▪ ▪

Aplicações Drenagens Enchimentos Calçadas



▪

▪

Vantagens Baixa densidade Alta porosidade

Tipos de concreto O concreto de pega programada é a mistura composta por cimento e aditivos apropriados, que através de dosagens experimentais, nos permitem conhecer e controlar o início desta reação. Ele pode ser aplicado em concretagens a longas distâncias, lançamentos com grandes intervalos de tempo, obras de grandes volumes, não sendo recomendado para pisos industriais, que merecem um estudo especial.

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CONCEITO DE CONCRETO PROTENDIDO

Concreto protendido

Idéia básica: aplicar tensões prévias de compressão nas regiões da peça que serão tracionadas pela ação do carregamento externo aplicado.

Objetivo: diminuir ou anular as tensões de tração. São diversos os sistemas de protensão. 90

“Elementos de concreto protendido”: “aqueles nos quais parte das armaduras é previamente alongada por equipamentos especiais de protensão, com a finalidade de, em condições de serviço, impedir ou limitar a fissuração e os deslocamentos da estrutura, bem como propiciar o melhor aproveitamento de aços de alta resistência no estado-limite último (ELU).”

“Armadura ativa (de protensão)”: “armadura constituída por barras, fios isolados ou cordoalhas, destinada à produção de forças de protensão, isto é, na qual se aplica um pré-alongamento inicial.” 91

Sistema de pré-tensão: O aço de protensão é fixado numa das extremidades da pista de protensão, e na outra extremidade um cilindro hidráulico estira (traciona) o aço, nele aplicando uma tensão de tração pouco menor que a tensão correspondente ao limite elástico. Em seguida, o concreto é lançado na fôrma, envolve e adere ao aço de protensão. Após o endurecimento e decorrido o tempo necessário para o concreto 92

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Sistema de pré-tensão: adquirir resistência, o aço de protensão é solto (relaxado) das ancoragens e, como o aço tende elasticamente a voltar à deformação inicial (nula), ele aplica uma força (de protensão) que comprime o concreto de parte ou de toda a seção transversal da peça. Esse processo de aplicação da protensão é geralmente utilizado na produção intensiva de grandes quantidades de peças, geralmente em pistas de protensão. 93

Figura – Aplicação de protensão com pré-tensão.

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Esse tipo de protensão é muito utilizado em pistas de protensão, para elementos préfabricados, com fios aderentes.

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Sistema de pós-tensão:

Sistema de pós-tensão:

Na pós-tensão primeiramente é fabricada a peça de concreto, contendo dutos (bainhas) ao longo do comprimento da peça, para serem posteriormente preenchidos com o aço de protensão, de uma extremidade a outra da peça.

Esta operação provoca a aplicação de uma força que comprime o concreto de parte ou de toda a seção transversal na peça.

Quando o concreto apresenta a resistência suficiente, o aço de protensão, fixado numa das extremidades da peça, é estirado (tracionado) pelo cilindro hidráulico na outra extremidade, com o cilindro apoiando-se na própria peça.

Terminada a operação de estiramento, o próprio cilindro hidráulico fixa o aço na extremidade da peça. Posteriormente a bainha pode ser preenchida com nata de cimento para criar aderência entre o aço e o concreto da peça. 100

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Figura – Aplicação de protensão com pós-tensão.

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Figura 15 - Sistema de protensão pós-tensão (Dywidag, 2000).

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Fotos com a armadura de uma viga pré-moldada de um viaduto antes de sua concretagem. Como essa viga será bi-apoiada, pode-se notar que o traçado dos cabos de protensão acompanha o diagrama de fletores ao longo da viga.

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Observar as placas de ancoragem.

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Nas últimas décadas, o uso de protensão sem aderência, com lajes protendidas moldadas no local em edifícios comerciais tem sido muito utilizado. Trata-se basicamente de uma protensão com cordoalhas engraxadas, ou seja, cordoalhas envoltas por graxa e por capas plásticas, que não transmitem esforços ao concreto ao longo de seu comprimento, mas apenas nas ancoragens dos cabos.

Sequência esquemática de protensão aderente em uma viga apresentada no catálogo da empresa Rudloff. Esse exemplo ilustra uma viga com protensão ativa na extremidade esquerda e na extremidade direita um dispositivo de ancoragem que dispensa a protensão – denominada ancoragem passiva.

Edificação Residencial de alto padrão em Goiânia. ÁreaGoumert com vãos de 11m protendidos e garagem com 03 vigas de transição de 7.50m protendidas, com 40cm de altura.

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COMPARAÇÃO ENTRE CONCRETO ARMADO E PROTENDIDO No concreto protendido:

• Há um melhor aproveitamento dos materiais aço e concreto, pois se trabalha próximo às suas tensões limites. • Assim sendo, é possível a execução de obras vencendo vãos bem maiores que os que se conseguiria utilizando concreto armado. • Pode-se executar estruturas mais esbeltas que em concreto armado.

COMPARAÇÃO ENTRE CONCRETO ARMADO E PROTENDIDO • Os custos são mais altos, os materiais são mais caros. • Há necessidade de um controle e de uma fiscalização muito maiores.

• É necessária a verificação da estrutura em diversos estágios de execução. Por exemplo, deve-se verificar se, em uma fase inicial da obra, quando a estrutura não está totalmente carregada, os esforços de protensão aplicados não estão provocando excessos de compressão no concreto.

• Há uma proteção muito melhor da própria armadura devido à inexistência de fissuração (pois o concreto não está submetido a tração).

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COMPARAÇÃO ENTRE CONCRETO ARMADO E PROTENDIDO •Modo de Execução: Quanto à maneira de execução de peças estruturais em concreto, armado ou protendido, podemos classificar em: i) Moldado no local (ou moldado “in-loco”): os elementos são fundidos no local de sua utilização definitiva na estrutura. ii) Pré Moldado: os elementos são fundidos fora do local de sua utilização na estrutura, por exemplo, no canteiro de obras, e então levados e posicionados no local definitivo.

iii) Pré Fabricado: os elementos são fabricados em usinas (sob um controle rigoroso de execução), sendo depois levados para a obra e posicionados no local definitivo.

COMPARAÇÃO ENTRE CONCRETO ARMADO E PROTENDIDO •Observações IMPORTANTES: 1- As estruturas podem ser executadas com alguns elementos prémoldados / pré-fabricados e outros elementos moldados no local.

2- Os elementos em concreto armado não possuem nenhuma armadura ativa (protendida), ao passo que os elementos em concreto protendido possuem também partes de suas armaduras passivas, ou seja, os elementos em concreto protendido podem ser considerados também armados. 3- Em alguns casos, em função das necessidades, pode-se efetuar uma protensão que não elimina totalmente os esforços de tração. Nesse caso, classifica-se a protensão como protensão parcial.

FISSURAÇÃO NO CONCRETO ARMADO - A armadura tracionada pode alongar-se até 10 ‰ (10 ‰ = 1 % = 10 mm/m). O concreto, aderente à armadura, fissura sob tal alongamento.

Fissuração do concreto

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Eliminar completamente as fissuras seria antieconômico, pois ter-se-ia que aplicar tensões de tração muito baixas na peça e na armadura.

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As fissuras devem ser limitadas a aberturas aceitáveis ( 0,3 mm) em função do ambiente, e que não prejudiquem a estética e a durabilidade.

- Retração também origina fissuras. Fazer cuidadosa cura nos primeiros dez dias de idade do concreto e utilizar armadura suplementar (armadura de pele) quando necessário.

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Dispor barras de diâmetros pequenos e distribuídas (fissuras capilares, não levando ao perigo de corrosão ao aço).

FIM 1º DIA Figura – Fissuras em uma viga após ensaio experimental em laboratório.

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