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28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 1/65 DESCRIÇÃO 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 2/65 A elaboração de estruturas em concreto armado para a identi�cação de seus sistemas e elementos, das propriedades do concreto e do aço, dos tipos de ações presentes na estrutura, bem como sua ponderação e combinações de acordo com o método de cálculo analisado. PROPÓSITO O conhecimento de estruturas em concreto armado é essencial para os engenheiros civis escolherem o melhor sistema, ou seja, a melhor disposição dos elementos estruturais em seus projetos. Somado à correta identi�cação das ações atuantes na estrutura e à análise dos métodos limites de dimensionamento, isso proporciona ao engenheiro uma solução e�caz. OBJETIVOS Módulo 1 Categorizar os sistemas e os elementos estruturais em concreto armado Módulo 2 Identi�car as propriedades e características do concreto endurecido e do aço Módulo 3 Interpretar os métodos de dimensionamento de estruturas para os Estados Limites Último e de Serviço Módulo 4 Classi�car as ponderações e as combinações a serem utilizadas no dimensionamento das estruturas INTRODUÇÃO 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 3/65 Bem-vindo aos estudos das estruturas de concreto armado AVISO: orientações sobre unidades de medida. MÓDULO 1 Categorizar os sistemas e os elementos estruturais em concreto armado javascript:void(0) 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 4/65 OS PRINCIPAIS TIPOS DE ELEMENTOS ESTRUTURAIS 07:07 SISTEMAS E ELEMENTOS ESTRUTURAIS Ao observarmos o nosso entorno, principalmente nos grandes centros urbanos, é possível identi�carmos diversas construções que podem ter sido construídas utilizando diferentes materiais estruturais — concreto armado, aço, madeira ou até mesmo estrutura mista. Seja qual for o tipo de material ou do porte da edi�cação, pequena como as casas ou grande como os prédios de centros empresariais, todas as construções são formadas por um sistema estrutural que é composto por elementos estruturais. A seguir, é possível observar a variedade de edi�cações presente em parte do centro urbano da cidade do Rio de Janeiro: 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 5/65 Figura 1. Centro Urbano da cidade do Rio de Janeiro. Nas seções seguintes serão apresentados os tipos de sistemas e os principais elementos que compõem a estrutura de uma edi�cação. SISTEMAS ESTRUTURAIS Em uma estrutura, o conjunto de elementos ou peças estruturais forma o sistema estrutural que normalmente é composto por infraestrutura e superestrutura. Infraestrutura É formada pelos elementos de fundação (sapatas, blocos de fundação, pilaretes, cintas ou vigas do baldrame, tubulões etc.) que têm como função transmitir os esforços da superestrutura para o solo. Esses elementos, na maioria dos casos, �cam enterrados. Superestrutura É composta por elementos visíveis (pilares, vigas, lajes etc.) responsáveis por receber os esforços da utilização da edi�cação e de seu peso próprio, além de transmiti-los para os elementos da infraestrutura. 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 6/65 Ilustra um sistema de superestrutura formado por laje de piso, pilares e vigas de um galpão. Figura 2. Sistema Estrutural de superestrutura com vigas, pilares e laje Apresenta um corte esquemático de um projeto estrutural com os elementos de infraestrutura: estacas, blocos de fundação e cintas (representadas pela letra C), e elementos de superestrutura representados com V para vigas, P para pilares e L para lajes. A cota “0.00” indica o nível do terreno, ou seja, os elementos da infraestrutura estão enterrados e os elementos da superestrutura estão visíveis. Figura 3. Corte esquemático de sistema estrutural Em alguns casos, faz-se necessária a mesoestrutura: Sistema composto por elementos que ligam o sistema da infraestrutura com o sistema da superestrutura, e são utilizados em obras que precisam vencer grandes vãos, como pontes e viadutos, ou em obras em que é preciso vencer algum obstáculo. As indústrias de elementos pré-moldados vêm crescendo em todo o país devido à qualidade das peças, à utilização de mão de obra quali�cada, ao controle de qualidade e à rapidez na montagem do sistema. Os elementos são “encaixados” um no outro no local da obra. Com isso, ganha-se rapidez na construção do sistema estrutural. A �gura a seguir ilustra um sistema de superestrutura com lajes, vigas e pilares pré-moldados: javascript:void(0) 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 7/65 Figura 4. Lajes, vigas e pilares em sistema pré-moldado As vigas, lajes e pilares da superestrutura formam o sistema de contraventamento da estrutura. A função desse sistema é garantir a estabilidade global das edi�cações diante das cargas/ações verticais e horizontais. ELEMENTOS ESTRUTURAIS Os elementos estruturais são peças que compõem o sistema estrutural. Cada elemento tem uma função especí�ca dentro da estrutura com capacidade de resistir, receber e transmitir esforços. De acordo com sua geometria, são classi�cados em: elementos lineares, elementos bidimensionais e elementos tridimensionais. Para classi�car os elementos estruturais quanto à geometria, é preciso comparar a ordem de grandeza das três dimensões principais da peça: comprimento, altura e espessura. Clique nas setas para ver o conteúdo. 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 8/65 A seguir serão apresentadas as principais características dos elementos que possuem maior relevância na elaboração do projeto estrutural: Laje As lajes são elementos bidimensionais que servem de piso e/ou cobertura. Além de contribuírem para a estabilidade global da estrutura, as lajes têm como função receber os esforços de ocupação da edi�cação – que na maioria dos casos são ações verticais provocadas por pessoas, pisos, paredes, móveis, veículos e objetos em geral – e transferir essas cargas para o elemento estrutural sequente abaixo, que pode ser vigas ou pilares, a depender do sistema adotado pelo projetista. Há diversos tipos de lajes que variam entre si de acordo com o método construtivo, podendo ser classi�cadas em: Figura 5. Elemento estrutural linear Elementos lineares Os elementos lineares apresentam o comprimento longitudinal ao menos 3 (três) vezes maior do que o lado da seção transversal. Exemplos: vigas, pilares, tirantes e arcos. 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 9/65 Lajes maciças São apoiadas em vigas em todo o seu perímetro ou em parte dele. Figura 8. Concretagem de laje maciça Lajes cogumelo São apoiadas diretamente em pilares com capitel. Figura 9. Laje cogumelo Lajes lisas São apoiadas em pilares sem capitel. Figura 10. Laje lisa Essas três lajes são armadas com barras de aço e tem toda a espessura preenchida com concreto. A utilização de um sistema com lajes lisas e lajes cogumelo elimina o elemento viga, em contrapartida, são lajes com maior espessura e apresentam uma maior deformação. Saiba mais O capitel é um elemento que tem a �nalidade de aumentar a espessura da laje no entorno do contato com o pilar e, assim, garantir maior resistência nesse local, já que há uma grande concentração de tensões. A Figura9 ilustra uma laje do tipo cogumelo que usa capitel no contato da laje com o pilar, já a Figura 10 exempli�ca uma laje lisa, portanto, sem uso de capitel. Nas lajes nervuradas são posicionadas fôrmas/nervuras, que podem ser moldadas no local ou pré-moldadas, nas regiões onde há tração no concreto, e nesse local das nervuras �ca um vazio após a concretagem que pode ser preenchido antes ou após a concretagem com material de enchimento, como os EPS (Poliestireno, conhecido como isopor) e os tijolos cerâmicos. Veja as nervuras posicionadas em uma laje nervurada preparada para receber a concretagem: 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 10/65 Figura 11. Laje nervurada preparada para receber a concretagem Você sabia Em projetos de casas e prédios de poucos pavimentos, é comum a utilização de lajes pré-moldadas do tipo treliçadas. Elas apresentam baixo custo, facilidade e rapidez na execução, não exigem mão de obra especializada e apresentam bom desempenho estrutural. A laje também pode ser utilizada como elemento de fundação, nesse caso, é chamada de radier. É uma laje maciça, em contato direto com o solo de fundação, onde são apoiados os pilares que darão sequência à estrutura da edi�cação. 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 11/65 Figura 12. Laje de fundação, radier Viga As vigas são classi�cadas como elementos lineares. Quando utilizadas na infraestrutura, são chamadas de cintas ou vigas do baldrame. A função das vigas é receber as cargas de outros elementos que estejam diretamente apoiados sobre ela – como lajes, pilares, outras vigas, alvenaria etc. – e transmiti-las para os elementos que a apoiam, em sua maioria, os pilares. 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 12/65 Figura 13. Viga pré-moldada apoiada sobre dois pilares As cargas que atuam sobre esse elemento são, geralmente, cargas verticais que provocam ações de �exão e cisalhamento transversal na estrutura. Além disso, podem ocorrer, em casos especiais, cargas na direção longitudinal, que irão provocar tração ou compressão na peça, e momento torsor que provocam tensões cisalhantes. A �gura a seguir ilustra um conjunto de vigas em concreto armado que estão recebendo as cargas da laje posicionada imediatamente acima. 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 13/65 Figura 14. Viga moldada in loco em concreto armado Pilar Os pilares são classi�cados como elementos lineares, identi�cados no sistema como o elemento vertical, cuja ação preponderante é a de �exo-compressão. É o elemento mais importante no quesito segurança da estrutura. Atenção Os pilares precisam ser dimensionados com rigor e atenção, pois um erro grosseiro no cálculo pode fazer todo o sistema estrutural entrar em colapso. A função principal desses elementos é suportar as cargas superiores e transmiti-las até a fundação. Eles também são os principais responsáveis pela estabilidade global da estrutura. A Figura 15 ilustra um conjunto de pilares em concreto armado em uma estrutura em fase de construção. As armaduras acima do concreto são chamadas armaduras de espera e são utilizadas para dar sequência à execução do sistema. 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 14/65 Figura 15. Pilares Bloco de fundação Os blocos de fundação, ou blocos de coroamento, como o nome já diz, são elementos utilizados na fundação do sistema estrutural. São classi�cados como elementos tridimensionais e não há grande discrepância entre suas três medidas. Tais elementos recebem a carga dos pilares e transmitem essa carga para o solo através das estacas ou tubulões, conhecidos como fundações profundas. Recomendação Esse sistema é utilizado quando a camada super�cial do solo tem baixa capacidade de carga e alta compressibilidade, por isso são utilizadas estacas para conseguir alcançar a rocha ou um solo com boa capacidade de suporte e baixa compressibilidade. O bloco, portanto, funciona como uma espécie de ligação entre os pilares da estrutura e as estacas ou tubulões. Veja um bloco de fundação para três estacas, a�rmação que se deve ao formato do bloco. Os pinos acima deste bloco são para ligar o bloco de fundação ao pilar: 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 15/65 Figura 16. Bloco de fundação para três estacas Sapata Assim como os blocos de fundação, as sapatas também são classi�cadas como elementos de fundação. Elas podem ser tridimensionais ou bidimensionais (caso de sapata corrida) e têm a função de transmitir os esforços da estrutura para o solo. Recomendação As sapatas são utilizadas para fundações rasas, ou seja, em camadas super�ciais do solo. As sapatas podem ser classi�cadas: Clique nas barras para ver as informações. ISOLADA 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 16/65 ISOLADA CONJUNTA CORRIDA É aquela que recebe a cargas linearmente distribuídas, tendo uma direção preponderante sobre as demais. São muito utilizadas em fundação de estruturas de contenção. Figura 18. Armação e forma de sapata corrida moldada in loco em concreto armado A ESCOLHA DOS ELEMENTOS ESTRUTURAIS A escolha dos elementos estruturais que irão compor o sistema estrutural do projeto é de responsabilidade do engenheiro estrutural, o qual precisa estar atento ao projeto arquitetônico, às condições do subsolo, e ao porte da edi�cação. As características do solo que formam as camadas do subsolo irão in�uenciar diretamente na escolha do elemento de fundação. A profundidade de assentamento da fundação deve ser de�nida pelo engenheiro geotécnico. Sapata como elemento estrutural Se forem encontradas camadas com Estacas com blocos de coroamento Se as primeiras camadas forem de solo 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 17/65 alta capacidade de carga e baixa compressibilidade (exemplos: areia medianamente compacta e argila rija) nas primeiras camadas, a sapata será o elemento estrutural adotado. de baixa capacidade de suporte e altacompressibilidade (exemplos: areia fofae argila mole), o projetista poderá optar pelas estacas com blocos de coroamento. O projeto arquitetônico é o primeiro projeto da edi�cação a ser elaborado. Ele auxiliará o projetista estrutural a posicionar as vigas e os pilares, a identi�car onde será necessária a colocação de lajes (pisos e coberturas) e qual tipo de laje usar. Atenção É interessante esconder o máximo possível os elementos estruturais, vigas e pilares dentro dos elementos arquitetônicos, das paredes e do forro de cobertura. Atentar para não posicionar os pilares dentro de vãos como circulação, portas e janelas, nem em locais de passagem de tubulações, como atrás de chuveiros, pias, vasos sanitários etc. A Figura 19 ilustra um exemplo de uma planta baixa de projeto arquitetônico e a Figura 20 mostra uma sugestão para a posição dos elementos estruturais em uma planta de forma para a arquitetura da Figura 19. Vale notar que todos os pilares �caram embutidos nas paredes e não entraram em con�ito com os vãos e possíveis locais de tubulações hidráulicas. Figura 19. Planta baixa - Projeto arquitetônico, com dimensões em cm 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 18/65 Figura 20. Planta de forma – Projeto estrutural,com dimensões em cm (Autora) Vigas: “V” As vigas são representadas pela letra “V”, e os números sequentes, ex.: 14/40, indicam a largura e a altura da viga, respectivamente. Pilares: “P” Os pilares são representados pela letra “P”, e os números abaixo, ex.: 19/19, representam a dimensão da seção transversal. Lajes: “L” Já as lajes são indicadas pela letra “L” e o “h=10” indica a espessura da laje, que nesse projeto é cercada em todo seu perímetro por vigas, ou seja, uma laje maciça. Atenção Todos os elementos são individualizados pelo número na frente da letra. Nesse sistema estrutural ocorre o seguinte processo: 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 19/65 As lajes recebem as cargas/ações de utilização da estrutura e transmitem esses esforços mais a ação do seu peso próprio para as vigas. As vigas recebem as cargas das lajes e, somadas ao peso próprio das vigas, transmitem-nas aos pilares. Os pilares irão transferir as cargas, somadas com o peso próprio dos pilares, para o elemento de fundação. Você sabia Atualmente, no mercado, há diversos softwares e até mesmo pós- graduações que visam à compatibilização de projetos para garantir, por exemplo, que o projeto estrutural não entre em con�ito com o projeto arquitetônico e o projeto hidrossanitário. Pode acontecer da arquitetura ou de outros projetos complementares não atenderem aos requisitos de norma exigidos na elaboração do projeto estrutural. Nessas situações, é aconselhável que o responsável por tais projetos e o engenheiro estrutural se comuniquem a �m de adotar a melhor solução para edi�cação. VERIFICANDO O APRENDIZADO 1. O engenheiro estrutural é o responsável pela escolha dos elementos que irão compor o sistema estrutural do projeto. Daí a importância de o engenheiro conhecer os elementos e suas funções. Marque a opção que apresente informações corretas a respeito do elemento estrutural em questão: As lajes, elementos lineares, são responsáveis por receber as cargas de utilização do piso e transferi-las para as vigas. A) As vigas, elementos lineares, recebem o carregamento apenas das lajes e o transfere para os pilares. B) Os pilares, elementos lineares, precisam ser dimensionados com maior rigor, visto que um erro grosseiro pode levar ao colapso toda a estrutura. C) 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 20/65 Comentário Parabéns! A alternativa "C" está correta. Os pilares são elementos lineares, pois a altura se sobressai em relação às dimensões da seção transversal. Como eles que transmitem a carga de um pavimento para o outro a começar das cargas de cobertura até chegar na fundação, precisam ser dimensionados com maior rigor, pois um erro grosseiro pode levar toda a estrutura ao colapso. 2. No mercado, é possível encontrar diversas ferramentas que auxiliam na compatibilização de projetos para evitar que o projeto estrutural entre em con�ito com outros projetos. Marque a opção que apresenta cuidados a serem tomados na escolha do posicionamento dos elementos estruturais no projeto: Comentário Os blocos de fundação, elementos tridimensionais ou de volume são elementos de fundação que transmitem o carregamento que chega do pilar direto para o solo. São elementos de fundações rasas. D) As sapatas isoladas, elementos bidimensionais, recebem cargas linearmente distribuídas e são muito comuns na fundação de estruturas de contenção. E) O engenheiro estrutural deve encontrar a melhor posição para os elementos estruturais, buscando seguir os requisitos de norma sem se preocupar com os demais projetos da edi�cação. A) Por ser o mais importante quanto à segurança ao risco de colapso da construção, o projeto estrutural deve de�nir o seu sistema baseado no melhor custo-benefício para a implantação da construção. B) O projetista estrutural deve se atentar apenas às posições de vãos, circulações, portas e janelas para não posicionar pilares nesses locais. C) Antes de iniciar o projeto estrutural, o engenheiro deve conhecer o projeto arquitetônico e demais projetos complementares a �m de não posicionar elementos estruturais em locais de con�ito com os demais projetos. D) Caso não seja possível evitar o con�ito entre o projeto estrutural e os demais, o engenheiro estrutural tem a liberdade de fazer as modi�cações necessárias nos demais projetos. E) 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 21/65 Comentário Parabéns! A alternativa "D" está correta. Para dar início ao projeto estrutural, o engenheiro deve conhecer o projeto arquitetônico e demais projetos complementares para evitar posicionar elementos estruturais em locais de vãos, circulações, portas e janelas (que são de�nidos no projeto arquitetônico) e em posições que possam atrapalhar a passagem de alguma tubulação que pode ser água, esgoto, ventilação, cabeamento etc. Dessa forma, evitará posicionar os elementos estruturais em locais de con�ito com os demais projetos. Obrigado pelo feedback! MÓDULO 2 Identi�car as propriedades e características do concreto endurecido e do aço AS PRINCIPAIS PROPRIEDADES E CARACTERÍSTICAS DOS MATERIAIS: CONCRETO ENDURECIDO E AÇO 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 22/65 07:59 O CONCRETO ENDURECIDO E O AÇO O concreto armado é obtido por meio da aderência entre o concreto endurecido e o aço. Essa aderência garante que os materiais trabalhem juntos e tenham a mesma deformação em dado ponto da estrutura, já que ambos apresentam o coe�ciente de dilatação térmica em torno de . O bom funcionamento do sistema é garantido pela complementação das propriedades desses dois materiais. As qualidades do concreto endurecido (durabilidade, resistência à compressão, ao fogo e à água, além do baixo custo) somadas às qualidades do aço (ductilidade e boa resistência a esforços de tração) proporcionam o sucesso do sistema concreto armado. 10−5/℃ Saiba mais Nesse sistema, o aço �ca completamente envolvido pelo concreto, isto é garantido pelo cobrimento mínimo exigido pela ABNT NBR 6118:2014. Desse modo, o concreto protege o aço contra os ataques de substâncias corrosivas e contra as altas temperaturas provenientes de um possível incêndio. A �m de garantir o correto dimensionamento das estruturas de concreto armado, nas seções seguintes serão apresentadas de forma individual as principais propriedades do concreto endurecido e do aço. PROPRIEDADES DO CONCRETO ENDURECIDO javascript:void(0) 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 23/65 São diversos os fatores que in�uenciam as propriedades do concreto endurecido, entre eles: tipo e quantidade de cimento, relação água-cimento, tipos de agregados, forma e direção do corpo de prova, idade do concreto etc. As principais propriedades do concreto endurecido são: resistência à compressão, resistência à tração, diagrama tensão-deformação e módulo de elasticidade, diagrama tensão-deformação na compressão, coe�ciente de Poisson e módulo de elasticidade transversal. Saiba mais Essas propriedades são determinadas a partir de ensaios executados em condições especí�cas de acordo com normas técnicas. Na maioria das vezes, os ensaios são realizados para controle de qualidade do material e em atendimento às especi�cações das normas. Resistência à compressão A resistência à compressão, , é tida como a característica mecânica mais importante do concreto.fc Saiba mais A moldagem dos corpos de prova para a determinação dessa resistência é descrita na ABNT NBR 5730 – Moldagem e cura de corpos de prova cilíndricos ou prismáticos de concreto. O rompimento para determinação, bem comoos cálculos para obter o valor da resistência à compressão é apresentado na ABNT NBR 5739 – Concreto: Ensaio de compressão de corpos de prova cilíndricos. A resistência à compressão do concreto vai aumentando com o tempo até atingir a sua resistência máxima. Você sabia No Brasil, o padrão adotado para o corpo de prova é cilíndrico com 15cm de diâmetro e 30cm de altura, com a idade de referência de 28 dias. 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 24/65 A resistência do concreto à compressão na idade de 28 dias é chamada de resistência característica, .fck Quando não há determinações experimentais para obter o , a ABNT NBR 6118:2014 permite, em caráter empírico, obter esse valor utilizando as seguintes equações: fck β1 = e [s.(1−√ 28t )] β1 = fckj fck Sendo: a idade em dias do corpo de prova; a resistência à compressão do concreto para dias; um parâmetro indicado pela ABNT NBR 6118:2014 em função do cimento utilizado. Os valores para s são apresentados na tabela a seguir: t fckj t s Cimento Valor de CPIII e CPIV 0,38 CPI e CPII 0,25 CPV-ARI 0,20 s Tabela 1. Valores de de acordo com o cimento adotado Extraída de NBR 6118:2014 s Atenção Para a utilização do procedimento de cálculo descrito anteriormente, o ensaio de compressão deve ser feito pelo menos em duas datas: aos dias e aos 28 dias, para con�rmar os valores adotados.t A ABNT NBR 8953:2015 classi�ca os concretos em função da resistência característica à compressão em dois grupos: grupo I para concretos com resistência característica até 50Mpa; e grupo II para resistências maiores a 50MPa. Veja a tabela: 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 25/65 Classes de resistência do grupo I Classes de resistência do grupo II Grupo I de resistência Resistência característica à compressão (MPa) Grupo II de resistência Resistência característica à compressão (MPa) C10 10 C55 55 C15 15 C60 60 C20 20 C70 70 C25 25 C80 80 C30 30 C35 35 C40 40 C45 45 C50 50 Tabela 2. Classes de resistência característica do concreto à compressão Adaptado de NBR 8953:2015 A NBR 6118:2014 é utilizada para o dimensionamento de estruturas em concreto armado até a classe C90, e considera: Classes C10 e C15 Concretos não estruturais. Classes C20 ou superior Concreto armado com armadura passiva. Classes C25 ou superior Concreto armado com armadura ativa. A diferença entre os tipos de armadura será apresentada mais à frente nas propriedades do aço. 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 26/65 Resistência à tração O concreto é um material com baixa resistência à tração e normalmente essa resistência não é considerada nos cálculos para o dimensionamento das estruturas de concreto armado. Porém, faz-se necessário conhecê-la para o estudo da �ssuração e do cisalhamento na peça estrutural. No ensaio de tração por compressão diametral, é aplicada uma carga de compressão perpendicular à seção transversal do corpo de prova cilíndrico (Figura 21). A partir desse ensaio, é possível estimar a resistência à tração pura para os concretos do grupo I como 85% da resistência obtida nesse ensaio. Também é possível estimar a tração pura pelo ensaio de �exo-tração, porém este não é um ensaio prático por conta da di�culdade de executá- lo. Figura 21. Representação esquemática do ensaio de compressão diametral De acordo com a ABNT NBR 6118:2014, a resistência à tração indireta ( ) deve ser obtida pelo ensaio realizado segundo a ABNT NBR 7222, e a resistência à tração na �exão ( ) pela ABNT NBR 12142. E, então, obter a resistência à tração direta ( ) pelas equações: fct,sp fct,f fct 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 27/65 fct = 0,9. fct,sp ou fct = 0,7. fct,f Caso não seja possível a realização dos ensaios para obter os valores de e , o valor médio ou característico ( ) pode ser obtido pelas seguintes equações: fct,sp fct,f fct,m fctk,inf = 0,7. fct,m fctk,sup = 1,3. fct,m Para concretos de classes até C50: fct,m = 0,3. f 2/3 ck Para concretos de classes de C50 até C90: fct,m = 2,12. ln (1 + 0,11. fck) Relembrando e são dados em megapascal (MPa).fct,m fck Comentário Usualmente, o é mais utilizado nas análises estruturais e o é mais utilizado na determinação da armadura mínima. fctk,inf fctk,sup Diagrama tensão-deformação e módulo de elasticidade A resistência dos materiais mostra que a partir da relação entre a tensão ( ) e a deformação ( ) obtida mediante do diagrama do ensaio de compressão do concreto, tem-se o módulo de elasticidade ou módulo de deformação longitudinal ( ). A seguir, vemos o diagrama tensão-deformação do concreto com os respectivos módulos de elasticidade: σ ε E 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 28/65 Figura 22. Diagrama tensão-deformação do concreto Para o concreto armado, são de�nidos os seguintes módulos de elasticidade mostrados na Figura 22: Módulo tangente É dado pelo valor da inclinação da reta tangente à curva em dado ponto. Módulo de deformação tangente na origem ( ) É dado pela inclinação da reta tangente à curva na origem do diagrama. E0 Módulo secante, ou simplesmente módulo de elasticidade ( ) É variável e obtido em cada ponto pela inclinação da reta que une a origem com esse ponto. Ecs Para determinar o módulo secante é utilizada a equação: Ecs = σ ε Para obter módulo de deformação tangente inicial do concreto ( ), considera-se apenas a parte retilínea do diagrama tensão-deformação, caso não exista uma parte retilínea, a expressão é aplicada à tangente da curva na origem. A realização do ensaio para obter o diagrama seguindo a ABNT NBR 8522 deve ocorrer aos 28 dias de Eci 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 29/65 idade do concreto. Na ausência de ensaio, o pode ser determinado pela equação:Eci ; se: 20MPa 50MPa ; se: 55MPa 90MPa Eci = αE. 5600.√fck ≤ fck ≤ Eci = 21,5. 10 3.αE.( fck 10 + 1,25) 1/3 ≤ fck ≤ Em que: e são dos em MPa. é um coe�ciente que varia de acordo com a natureza do agregado utilizado para a composição do traço do concreto. Seus valores são apresentados na tabela a seguir: Eci fck αE Natureza do agregado Valor de Basalto e diabásico 1,2 Granito e gnaisse 1,0 Calcário 0,9 Arenito 0,7 αE Tabela 3. Valores de de acordo com a natureza do agregado do traço do concreto Adaptado da ABNT NBR 6118:2014 αE O módulo de deformação secante ( ) também pode ser determinado por meio de ensaios descritos na NBR 8522, ou obtido por meio da equação: Ecs Ecs = αi.Eci = (0,8 + 0,2. fck80 ).Eci ≤ Eci Sendo: αi = 0,8 + 0,2. fck 80 ≤ 1,00 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 30/65 A ABNT NBR 6118:2014 apresenta valores estimados e arredondados que podem ser utilizados no projeto estrutural quando o granito é o agregado graúdo da composição do traço do concreto. Tais valores são apresentados a seguir: Classe de resistência C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C60 C70 C80 C90 (GPa) 25 28 31 33 35 38 40 42 43 45 47 (GPa) 21 24 27 29 32 34 37 40 42 45 47 0,85 0,86 0,88 0,89 0,90 0,91 0,92 0,95 0,98 1,00 1,00 Eci Ecs αi Tabela 4. Valores estimados de módulos de elasticidade em função do , com utilização de granito como agregado graúdo Extraído de ABNT NBR 6118:2014 fck Para um concreto com idade inferior a 28 dias, o módulo de elasticidade pode ser calculado utilizando as expressões a seguir: ; para os concretos comde 20MPa a 45MPaEci(t) = [ fckj fc ] 0,5 .Eci fck ; para os concretos com de 50MPa a 90MPaEci(t) = [ fckj fc ] 0,3 .Eci fck Em que: é a estimativa do módulo de elasticidade do concreto em uma idade entre 7 dias e 28 dias; é a resistência característica à compressão do concreto na idade em que se pretende estimar o módulo de elasticidade em MPa. Eci(t) fckj Diagrama tensão-deformação na compressão O diagrama tensão-deformação do concreto, obtido no ensaio de compressão simples, é não linear desde o início do carregamento. De acordo com a ABNT NBR 6118:20014, para análises de dimensionamento pode-se adotar o diagrama da Figura 23, que apresenta o diagrama tensão-deformação para o concreto na compressão. A expressão para tensão de compressão ( ) é dada por:σc 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 31/65 σc = 0,85. fcd. [1 − (1 − εcεc2 ) n ] Em que representa a tensão resistente de cálculo para o concreto e o coe�ciente de ponderação de carregamento para o concreto ( ) é igual a 1,4. fcd = fck γc γc Figura 23. Diagrama tensão-deformação do concreto na compressão Os valores da deformação especí�ca de encurtamento do concreto no início do patamar plástico ( ), da deformação especí�ca de encurtamento do concreto na ruptura ( ) e do índice variam de acordo com o grupo das classes do concreto e são apresentados a seguir: εc2 εcu n Grupo I (de C20 até C50) εc2 = 2 ‰ εcu = 3,5‰ n = 2 Grupo II (de C55 até C90) εc2 = 2‰+ 0,085‰. (fck − 50) 0,53 εcu = 2,6‰+ 35‰. [(90 − fck)/100] 4 n = 1,4 + 23,4. [(90 − fck)/100] 4 Atenção Vale ressaltar que, para obter a equação da curva superior da Figura 23, é preciso substituir o por .0,85. fcd fck javascript:void(0) 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 32/65 Como a distribuição de tensões no concreto é feita de acordo com o diagrama parábola-retângulo, com tensão de pico igual a , esse diagrama pode ser substituído pelo retângulo de profundidade , e o valor do parâmetro pode ser tomado igual a: 0,85. fcd y = λ.x λ ; para λ = 0,8 fck ≤ 50MPa ; para λ = 0,8 − (fck − 50)/400 fck > 50MPa Diagrama tensão-deformação na tração De acordo com a ABNT NBR 6118:2014, para o concreto não �ssurado, submetido a tensões de tração, pode ser adotado o diagrama bilinear seguinte: Figura 24. Diagrama tensão-deformação do concreto na tração Coe�ciente de Poisson e módulo de elasticidade transversal Ao aplicar uma força uniaxial sobre uma peça de concreto, ocorre uma deformação longitudinal na direção da carga e, simultaneamente, uma deformação transversal com sinal contrário. A propriedade do material que relaciona essas deformações é o coe�ciente de Poisson ( ).υ 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 33/65 De acordo com a ABNT NBR 6118:2014, quando as tensões de compressão são menores que , e as tensões de tração são menores que , pode-se adotar o valor de 0,2 para o coe�ciente de Poisson ( ), e o valor do módulo de elasticidade transversal ( ) pode ser calculado pela equação: 0,5. fc fct υ Gc Gc = Ecs 2,4 Ou seja: Gc = Ec 2.(1+υ) PROPRIEDADES DO AÇO O aço, na estrutura de concreto armado, pode ser usado em forma de barras, �os e/ou cordoalhas (caso de concreto protendido). A ABNT NBR 7480 �xa as condições exigíveis na encomenda, fabricação e fornecimentos desses materiais. Conforme a função dentro da estrutura de concreto armado, o aço pode ser classi�cado como de armadura ativa ou de armadura passiva. Armadura ativa Também conhecida como armadura de protensão, é constituída por barra, �os isolados ou cordoalhas; são aplicadas forças de protensão ao aço, ou seja, é a armadura à qual se aplica um pré- alongamento inicial. Armadura passiva É a que não recebe essa força de protensão. Exemplo: As armaduras do concreto armado convencional. As propriedades mecânicas mais importantes de um aço para a utilização em concreto armado são obtidas no ensaio de tração e são elas: Resistência característica de escoamento Limite de resistência Alongamento na ruptura 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 34/65 A resistência característica de escoamento do aço à tração ( ) corresponde à tensão do �nal do limite elástico e início do escoamento do aço no diagrama tensão-deformação. Ou seja, a partir dessa tensão, o aço sofre grandes deformações plásticas, o que não é desejável na estrutura. Por isso, para os aços, a tensão limite considerada em projeto é a tensão de escoamento e não a tensão de ruptura do material. Os �os são produtos com diâmetro nominal menor ou igual a 10mm obtidos por processo de tre�lação ou algum processo equivalente. São classi�cados comercialmente como aço CA-60, isto é, aço para concreto armado com tensão de escoamento característica ( ) igual a 600MPa. São considerados aços com ductilidade normal. As barras devem ser obrigatoriamente fabricadas por laminação a quente, sendo classi�cadas em aço CA-25 (aço para concreto armado com de 250MPa) e em aço CA-50 (aço para concreto armado com de 500MPa) e considerados aços de alta ductilidade. Para garantir a aderência ao concreto, as barras apresentam superfícies irregulares (quanto maior a irregularidade, maior será o coe�ciente de aderência ( )). Veja as características do aço quanto às irregularidades nas superfícies: fyk (ϕ ≤ 10mm) fyk fyk fyk η1 Aço CA-50 É provido, obrigatoriamente, de nervuras transversais obliquas. Aço CA-60 Pode ser liso, entalhado ou nervurado. Aço CA-25 Deve ser obrigatoriamente liso, desprovido de quaisquer tipos de nervura ou entalhe. Clique nas �guras abaixo. Figura 25. Barras de aço nervuradas para concreto armado Figura 26. Barra lisa para concreto armado Vale lembrar que até as barras lisas apresentam irregularidades na superfície, porém mais discretas. Os aços CA-25 e CA-50 apresentam o patamar de escoamento bem de�nido no diagrama tensão-deformação à tração, já o aço CA-60 não tem patamar de�nido, portanto, para o CA-60, o valor adotado para o é o da tensãofyk javascript:void(0) javascript:void(0) 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 35/65 correspondente à deformação especí�ca permanente de 2‰. A ABNT NBR ISO 6892-2:2013 descreve como devem ser efetuados os ensaios de tração para a determinação do diagrama tensão-deformação do aço, bem como deve ser realizada a determinação dos valores característicos de resistência ao escoamento ( ), da resistência à tração ( ) e da deformação na ruptura ( ). A deformação especí�ca de cálculo ( ) nos aços com patamar de escoamento de�nido, CA-25 e CA-50, é dada pela expressão: fyk fstk εuk εyd εyd = fyd Es Sendo: o módulo de elasticidade do aço que equivale a 210GPa; é a tensão de escoamento de cálculo do aço, que é adotada como sendo , com o fator de ponderação de carga para o aço ( ) igual a 1,15. No diagrama tensão-deformação de aços para armaduras passivas, ou seja, aços para a utilização em concreto armado, é possível observar que o é referente à inclinação da reta abaixo da resistência ao escoamento do aço: Es fyd fyk/γs γs Es Figura 27. Diagrama tensão-deformação para aços de armaduras passivas 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 36/65 VERIFICANDO O APRENDIZADO 1. Conhecer as propriedades do concreto para o dimensionamento de estruturas em concreto armado garante ao projetista estrutural a correta aplicação das equações e formulações inerente aos cálculos das peças estruturais. A seguir são apresentadas algumas informações arespeito da propriedade de resistência do concreto. Marque a opção correta: Comentário Parabéns! A alternativa "A" está correta. A ABNT NBR 5730 – Moldagem e cura de corpos de prova cilíndricos ou prismáticos de concreto descreve que, para obter a resistência à compressão do concreto, é realizado o ensaio de compressão simples com corpos de prova com 15cm de diâmetro e 30cm de altura. 2. As propriedades mecânicas mais importantes de um aço para a utilização em concreto armado são obtidas no ensaio de tração por meio do diagrama tensão- deformação. Marque a opção que apresenta de forma correta uma informação obtida a partir desse ensaio: Para obter a resistência à compressão do concreto, é realizado o ensaio de compressão simples com corpos de prova com 15cm de diâmetro e 30cm de altura. A) A resistência característica à compressão do concreto é obtida para a idade de 14 dias do concreto. B) As classes de resistência do concreto são separadas em dois grupos. O grupo I para concretos com resistência à compressão menores que 60MPa e o grupo II com resistência a compressão maior que 60MPa. C) A ABNT NBR 6118:2014 exige que a resistência característica do concreto seja determinada por ensaios experimentais para o concreto com idade de 28 dias. D) A resistência à tração do concreto é tão importante quanto a resistência à compressão para o dimensionamento de estruturas de concreto armado. E) A resistência ao escoamento característica do aço é menor do que a resistência de cálculoA) 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 37/65 Comentário Parabéns! A alternativa "B" está correta. No diagrama tensão-deformação (Figura 27), é possível observar que o E é referente à inclinação da reta abaixo da resistência ao escoamento do aço. s Obrigado pelo feedback! MÓDULO 3 Interpretar os métodos de dimensionamento de estruturas para os Estados Limites Último e de Serviço A resistência ao escoamento característica do aço é menor do que a resistência de cálculo.A) O módulo de elasticidade do aço é a inclinação da reta abaixo da resistência ao escoamento característica do aço. B) A resistência ao escoamento do aço é equivalente a tensão para a qual ocorre a ruptura do corpo de prova. C) O módulo de elasticidade equivale a tensão a partir da qual o grá�co do diagrama tensão- deformação passa a se comportar como uma reta. D) A tensão do �nal do limite elástico é maior do que a tensão de escoamento do aço.E) 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 38/65 O DIMENSIONAMENTO ESTRUTURAL PELOS MÉTODOS: ESTADO LIMITE ÚLTIMO E ESTADO LIMITE DE SERVIÇO MÉTODO DOS ESTADOS LIMITES O engenheiro estrutural, ao fazer o dimensionamento da estrutura de concreto armado, deve se preocupar em garantir a segurança e a estabilidade da edi�cação durante a execução após a conclusão, quando todas as cargas de utilização serão impostas à estrutura, e durante toda a vida útil da edi�cação. Além disso, deve estar atento a proporcionar um conforto às pessoas que irão utilizar a edi�cação, de forma que não ocorram �ssuras inaceitáveis e deslocamentos excessivos. O dimensionamento das estruturas tem como �nalidade comprovar que a forma, as dimensões e os materiais utilizados no elemento estrutural são capazes de resistir aos esforços mais desfavoráveis, ou seja, resistir à situação com maior carregamento na estrutura sem entrar em colapso, �ssuração ou deformação. 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 39/65 O Método dos Estados Limites é o método descrito pela ABNT NBR 6118:2014 para o dimensionamento dos elementos estruturais e apresenta alguns requisitos de qualidade que a estrutura, o projeto e a avaliação de conformidade do projeto devem apresentar: Clique nas barras para ver as informações. ESTRUTURA PROJETO Em relação ao projeto, os requisitos de qualidade estão ligados à solução adotada, que deve ser realizada levando em consideração o projeto arquitetônico, os demais projetos complementares (elétrico, hidráulico e outros), a funcionalidade da estrutura, e requisitos exigidos pelo contratante do projeto. Esses requisitos devem ser estabelecidos em comum acordo com o projetista estrutural. O projeto estrutural �nal deve ser composto por desenhos, especi�cações e critérios de projetos de forma clara, correta, consistente e de acordo com as exigências das normas em vigor. REQUISITOS DE DURABILIDADE Com o objetivo de termos um cálculo estrutural satisfatório e com segurança adequada quanto à ruptura e ao serviço na fase de execução e durante toda a vida útil da edi�cação, a ABNT NBR 6118:2014 estabelece procedimentos a serem adotados no dimensionamento das peças estruturais e da estabilidade global da estrutura. A norma separa o dimensionamento de estruturas em concreto armado em dois Estados Limites: Estado Limite Último (ELU) Relacionado ao colapso, ou qualquer outra forma de ruína da estrutura que ocasione a paralisação do uso da estrutura. Estado Limite de Serviço (ELS) Relacionado ao conforto do usuário, à durabilidade, à aparência e a boa utilização das estruturas. Para um estudo mais especí�co, nas seções seguintes serão apresentadas as de�nições e os métodos de cálculo para os Estados Limites, os Estados Limites Último e os Estados Limites de Serviço. MÉTODO DE CÁLCULO PARA OS ESTADOS LIMITES No método de cálculo dos Estados Limites, faz-se a majoração dos esforços que são aplicados à estrutura. Os esforços majorados são chamamos de solicitações de cálculo e, para a segurança da estrutura, é preciso garantir que tais solicitações sejam menores do que as solicitações que levam a estrutura à ruptura, as quais são 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 40/65 chamadas de solicitações últimas, ou seja, que fazem a estrutura atingir um Estado Limite Último. Enquanto os esforços são majorados, as resistências dos materiais são minoradas por coe�cientes de ponderação (que serão de�nidos no tópico 4), no caso do aço pelo do concreto pelo . Essas ponderações são realizadas para aumentar a segurança da edi�cação e cobrir possíveis falhas que, embora devam ser evitadas a todo custo, podem ocorrer durante a etapa de construção ou até mesmo na fase de projeto. O trabalho com a�nco do engenheiro calculista e do engenheiro responsável técnico pela execução da obra garante a mitigação de possíveis falhas que possam colocar em risco a segurança e a estabilidade da estrutura. γs γc Engenheiro projetista O engenheiro projetista deve estar atento às especi�cações de cálculo da estrutura e às propriedades características dos materiais para não cometer erros no dimensionamento dos elementos estruturais. Além disso, deve realizar com maior zelo possível os detalhamentos do projeto para evitar falhas na execução da obra. Engenheiro técnico O engenheiro técnico responsável pela execução da obra deve realizar o controle de qualidade dos materiais recebidos na obra e veri�car se tais materiais estão de acordo com as especi�cações do projeto. Ele também deve garantir que a execução do sistema estrutural (dimensões e materiais) esteja alinhada com o de�nido em projeto. A �gura a seguir ilustra a veri�cação da armação de uma laje de acordo com o projeto estrutural: 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 41/65 Figura 28. Veri�cação se a armação da laje está conforme o projeto Por conta dos fatos descritos até aqui e outros não abordados, para o dimensionamento no método do Estado Limite, iremos sempre considerar os valores de cálculo dos esforços resistentes ( ) e os valores de cálculodos esforços solicitantes ( ). Rd Sd Resumindo Toda ação atuante na estrutura será majorada, enquanto toda ação resistente será minorada. O dimensionamento será realizado considerando que as ações resistentes são maiores ou iguais às ações solicitantes, como mostra a expressão seguinte: Rd ≥ Sd O método do Estado Limite é chamado de semiprobabilístico por ser um processo simpli�cado de veri�cação da segurança, visto que uma análise probabilística que previsse todos os problemas de forma completa seria difícil e complicada. Por �m, esse método consiste em adotar os valores característicos de cálculo para as resistências e solicitações e assim cobrir os demais elementos de incerteza existentes no cálculo estrutural. 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 42/65 Saiba mais O item 12.2 da ABNT NBR 6118:2014 demonstra como os valores característicos são transformados em valores característicos de cálculo. Em suma, os valores característicos de cálculo ( ) podem ser obtidos pela expressão:fd fd = fk γm Em que: é a resistência característica inferior; é o coe�ciente de ponderação das resistências, que é obtido pela equação: fk γm γm = γm1. γm2. γm3 Sendo: a parcela do coe�ciente de ponderação das resistências que considera a variabilidade dos materiais envolvidos. a parcela do coe�ciente de ponderação das resistências que considera a diferença entre a resistência do material do corpo de prova e da estrutura. a parcela do coe�ciente de ponderação das resistências que considera os desvios gerados na construção e as aproximações feitas em projeto do ponto de vista da resistência. γm1 γm2 γm3 Dica O coe�ciente de ponderação varia de acordo com as combinações das ações. A tabela a seguir apresenta os valores fornecidos pela ABNT NBR 6118:2014 para os coe�cientes de ponderação 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 43/65 do concreto ( ) e do aço ( ) para os tipos de combinações normais, especiais ou de construção e excepcionais:γc γs Combinações Concreto ( ) Aço ( ) Normais 1,4 1,15 Especiais ou de construção 1,2 1,15 Excepcionais 1,2 1,00 γc γs Tabela 5. Valores dos coe�cientes e Extraído de ABNT NBR 6118:2014 γc γs Para a execução de elementos estruturais em que sejam previstas más condições de transporte ou adensamento manual, concretagem de�ciente por concentração de armadura, ou outras condições desfavoráveis, o coe�ciente deverá ser multiplicado por 1,1.γc Atenção Vale ressaltar que tais coe�cientes não se aplicam aos elementos pré-fabricados ou pré-moldados, e que os valores para esse sistema podem ser encontrados na ABNT NBR 9026:2006. De forma geral, as peças pré-fabricadas apresentam os coe�cientes de ponderação menores porque o seu processo de fabricação é mais con�ável. ESTADOS LIMITES ÚLTIMO (ELU) O Estado Limite Último (ELU) está relacionado ao colapso ou a qualquer outra forma de ruína da estrutura, seja parcial, seja global, que determine a paralização de uso da estrutura em parte ou no total. A segurança das estruturas de concreto armado deve ser veri�cada quanto aos seguintes ELU: Perda do equilíbrio da estrutura, admitida como corpo rígido. Exemplo: muros. Esgotamento da capacidade resistente da estrutura em seu todo ou em parte devido às solicitações normais e tangenciais. Exemplo: lajes e vigas. Esgotamento da capacidade resistente da estrutura, considerando os efeitos de segunda ordem. Exemplo: pilares. 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 44/65 Provocado por solicitações dinâmicas devido a vibrações excessivas e fadiga. Exemplo: ginásios e estádios. Colapso progressivo. Exemplo: pilar e laje. Esgotamento da capacidade resistente da estrutura devido à exposição ao fogo, como mostra a ABNT NBR 15200:2012. Esgotamento da capacidade resistente da estrutura devido às ações sísmicas, como mostra a ABNT NBR 15421:2006. Outros que possam ocorrer, eventualmente, em casos especiais. Na Figura 29, veri�ca-se o colapso do elemento estrutural. Nessa situação, ocorreu a ruptura parcial do sistema estrutural, ou seja, apenas uma peça, no caso o pilar, sofreu ruptura. Nesses casos, deve-se acionar imediatamente o engenheiro calculista, de preferência o responsável pelo projeto da estrutura, para tomar as devidas providências. 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 45/65 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 46/65 Figura 29. Colapso do elemento estrutural O dimensionamento realizado pelo Estado Limite Último está diretamente relacionado às solicitações atuantes na estrutura. Por exemplo, no caso de vigas, temos: ELU-M É a veri�cação do ELU para o momento �etor. ELU-V É a veri�cação do ELU para força cortante. ELU-T É a veri�cação do ELU para o momento torsor. ESTADOS LIMITES DE SERVIÇO (ELS) Os Estados Limites de Serviço (ELS) são aqueles relacionados ao conforto do usuário e à durabilidade, aparência e boa utilização das estruturas. De acordo com a ABNT NBR 6118:2014, as estruturas em concreto armado exigem a veri�cação dos seguintes Estados Limites de Serviço: Estado Limite de Formação de Fissuras (ELS-F) Estado em que há o início da formação de �ssuras. Admite-se que este Estado Limite é atingido quando a tensão de tração máxima na seção transversal for corresponder a resistência do concreto à tração na �exão ( ). É quando ocorrem as primeiras trincas na estrutura, ou seja, quando o momento atuante passa a ser maior do que o momento de �ssuração. fct,f Estado Limite de Abertura de Fissuras (ELS-W) Estado em que as �ssuras se apresentam com aberturas iguais aos máximos especi�cados. Para estruturas de concreto armado, a ABNT NBR 6118:2014 admite que a abertura máxima característica ( ) das �ssuras, desde que não exceda a ordem de 0,2mm a 0,4mm sob ação das combinações frequentes, não tem importância signi�cativa na corrosão das armaduras passivas. wk Estado Limite de Deformação Excessiva (ELS-DEF) Estado em que as deformações atingem os limites estabelecidos para a utilização normal. Neste caso, devem ser analisadas as combinações de ações empregadas, as características geométricas das seções, os efeitos da �ssuração e da �uência do 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 47/65 ca acte st cas geo ét cas das seções, os e e tos da ssu ação e da uê c a do concreto e as �echas limites que estão relacionadas com a função e o tipo do elemento estrutural. Estado Limite de Vibrações Excessivas (ELS-VE) Estado em que as vibrações atingem os limites estabelecidos para a utilização da norma da construção. Não é possível evitar a abertura de �ssuras em estruturas de concreto armado em elementos nos quais exista tensão de tração devido ao carregamento direto ou por restrição à deformação imposta. As �ssuras também podem ocorrer por retração plástica ou térmica e expansão em função das reações químicas internas do concreto nas primeiras idades por consequência da hidratação do cimento. A seguir, vemos um conjunto de �ssuras que ocasionou a corrosão da armadura com consequente desplacamento do concreto. Isto é, o concreto armado perdeu a propriedade de aderência entre o aço e o concreto. Cabe ao engenheiro estudar os motivos que levaram a estrutura a tal consequência e apresentar soluções para o fato. 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 48/65 Figura 30. Abertura de �ssura com desplacamento do concreto Atenção 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 49/65 É importante que o engenheiro calculista se atente para o fato de dimensionar os elementos de forma que as �ssuras não adquiram aberturas inaceitáveis. Elas podem tornar o concreto permeável e permitir a entrada de água, umidade e/ou de agentes químicos até atingir as armaduras, fazendo com que o concreto perca a propriedade de proteger a armadura contra corrosão, incêndio etc. A ABNT NBR 8681:2003 apresenta três maneiras de combinar as ações para o dimensionamento quanto ao ELS: combinações quase permanentes, combinações frequentes e combinações raras, de acordo com o tempo de permanência da ação na estrutura. Comentário Tais combinações serão vistas em detalhe no módulo 4. VERIFICANDO O APRENDIZADO 1. O engenheiro estrutural, ao fazer o dimensionamento da estrutura de concreto armado, deve se preocupar em garantir a segurança e a estabilidade da edi�cação durante a execução e a vida útil dessa estrutura. Além disso, deve estar atento a proporcionar um conforto às pessoas que irão utilizar a edi�cação de forma que não ocorram �ssuras inaceitáveis e deslocamentos excessivos. Para tanto, a ABNT NBR 6118:2014 apresenta alguns requisitos de qualidade relacionados à qualidade da estrutura, ao desempenho em serviço e à durabilidade. Marque a opção que apresenta a a�rmativa correta: Para garantir a qualidade da estrutura, é necessário que essa seja projetada para ter capacidade resistente, desempenho em serviço e durabilidade durante, apenas, a fase de execução da obra. A) O engenheiro estrutural deve de�nir, sem considerar outros projetos, a solução a ser adotada para o sistema estrutural independente das exigências impostas pelo contratante do projeto. B) A qualidade voltada para a capacidade resistente da estrutura está diretamente ligada à segurança estrutural, ou seja, ao sistema estrutural, que deve ser adequado às solicitações/esforços a que estará submetido durante sua fase de execução. C) 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 50/65 Comentário Parabéns! A alternativa "D" está correta. A ABNT NBR 6118:2014 apresenta que os requisitos de durabilidade consistem na estrutura apresentar segurança, estabilidade e aptidão em serviço durante o período correspondente a sua vida útil, sob as condições ambientais e funcionais previstas na fase inicial da elaboração do projeto. 2. O dimensionamento das estruturas tem como �nalidade comprovar que a forma, dimensões e materiais utilizados no elemento estrutural são capazes de resistir aos esforços mais desfavoráveis, ou seja, resistir à situação com maior carregamento na estrutura sem entrar em colapso, �ssuração ou deformação. Os Estados Limites apresentados pela ABNT NBR 6118:2014 têm a �nalidade de proporcionar ao engenheiro uma solução adequada ao projeto e se divide em dois grupos: Estado Limite Último e Estado Limite de Serviço. Marque a opção que apresenta a a�rmativa correta sobre o método de cálculo desses Estados Limites. Os requisitos de durabilidade consistem em a estrutura apresentar segurança, estabilidade e aptidão em serviço durante o período correspondente à sua vida útil, sob as condições ambientais e funcionais previstas na fase inicial da elaboração do projeto. D) O projeto estrutural �nal deve ser composto por desenhos, especi�cações e critérios de projetos de forma clara, correta e consistente, não é importante veri�car as exigências das normas em vigor. E) Para o cálculo dos Estados limites é considerada uma majoração da resistência e uma minoração das cargas atuantes na estrutura a �m de adequar o projeto às situações reais de construção de obras. A) É também conhecido como um método semiprobabilístico por ser um método completo que prevê todos os problemas que podem vir a ocorrer durante a elaboração do projeto estrutural e durante a construção da edi�cação. B) Os coe�cientes de ponderação para resistência e cargas consideram a variabilidade dos materiais envolvidos, a diferença entre a resistência do material do corpo de prova e na estrutura, os desvios gerados na construção e as aproximações feitas em projeto. C) O engenheiro estrutural pensando em conjunto com o engenheiro responsável técnico pela execução do projeto estrutural consegue evitar todos os problemas relacionados à execuçãoD) 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 51/65 Comentário Parabéns! A alternativa "C" está correta. A ABNT NBR 6118:2014 determina que os coe�cientes de ponderação para resistência e cargas apresentam parcela para considerar a variabilidade dos materiais envolvidos, a diferença entre a resistência do material do corpo de prova e os desvios gerados na construção e as aproximações feitas em projeto do ponto de vista da resistência. Obrigado pelo feedback! MÓDULO 4 Classi�car as ponderações e as combinações a serem utilizadas no dimensionamento das estruturas da obra e da elaboração do projeto, podendo não adotar os coe�cientes de ponderação. Para o dimensionamento no método do Estado Limite, são considerados os valores de característicos dos esforços resistentes e os valores característicos dos esforços solicitantes. E o dimensionamento será realizado considerando que as ações resistentes são maiores. E) 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 52/65 COMO MONTAR AS COMBINAÇÕES DE ACORDO COM AS AÇÕES E OS COEFICIENTES DE PONDERAÇÃO 06:55 AÇÕES: TIPOS, COEFICIENTES DE PONDERAÇÃO E COMBINAÇÕES Com a �nalidade de obter uma solução desejável para o projeto estrutural, é necessário que o engenheiro tenha domínio sobre os tipos de elementos estruturais, as propriedades dos materiais constituintes do concreto armado (aço e concreto), o método de cálculo a ser adotado para o dimensionamento da estrutura e das ações atuantes na estrutura. Para realizar as considerações necessárias na escolha das ações a adotar no projeto estrutural, é necessário que seja de�nido primeiramente a �nalidade não só de cada pavimento da edi�cação, como também de cada cômodo do projeto, pois as cargas a serem consideradas em uma edi�cação residencial são diferentes das ações a serem consideradas em edi�cações comerciais, por exemplo. Até mesmo dentro da mesma �nalidade, nesse caso residencial, devem-se considerar cargas diferentes entre alguns ambientes, por exemplo, quarto e varanda não apresentam o mesmo valor de carregamento. 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 53/65 E não é apenas a �nalidade da construção e a utilização do ambiente que vão de�nir a ação �nal a ser adotada como incidente na estrutura. Tão importante quanto estas, tem-se as ações cujas cargas são de�nidas em função do sistema construtivo adotado. Exemplo É necessário de�nir se a estrutura será em concreto armado, madeira ou aço; se as paredes serão em blocos cerâmicos, de concreto ou gesso acartonado; se a espessura do reboco será 1,0cm, 2,0cm, ou 2,5cm; se o forro do teto será de gesso, madeira ou em policloreto de vinila (PVC); se a cobertura será em laje impermeabilizada, telha cerâmica ou telha colonial. En�m, são inúmeras as formas construtivas e inúmeros os sistemas construtivos que uma edi�cação pode apresentar. A ABNT NBR 6120:2019 é uma excelente referência para o engenheiro de�nir as cargas a serem adotadas no projeto estrutural. A seguir vemos o peso a ser considerado para alguns materiais e alguns sistemas construtivos. Vale ressaltar que esta tabela é simplória, serve apenas para exempli�cação, e que a norma é bem mais abrangente. Material Peso especí�co aparente [kN/m³] Rochas naturais Granito, sienito,pór�ro 27 a 30 (28,5) Basalto, diorito, gabro 27 a 31 (29) Mármore e calcáreo 28 Madeiras (Umidade de 12%) Angelim pedra, cafearana 7 Eucalipto, tatajuba 10 Ipê, jatobá, sucupira 11 Alvenaria de vedação Espessura nominal do elemento (cm) Peso - espessura de revestimento por face [kN/m²] 0cm 1cm 2cm Bloco cerâmico vazado (Furo horizontal – ABNT NBR 15270- 1) 9 0,7 1,1 1,6 11,5 0,9 1,3 1,7 14 1,1 1,5 1,9 Composição de telhados Peso na superfície horizontal [kN/m²] γap 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 54/65 Com telhas cerâmicas em geral (exceto tipo germânica e colonial) e estrutura de madeira com inclinação ≤ 40%. 0,7 Com telhas cerâmicas (tipo germânica e colonial) e estrutura de madeira com inclinação ≤ 40%. 0,85 Com telhas de �brocimento tipo canaleta (com espessura 8mm) e estrutura de madeira. 0,35 Tabela 6. Exemplos de cargas para materiais e sistemas construtivos Adaptada da ABNT NBR 6120:2019 No estudo das ações que agem na estrutura, tão importante quanto saber qual o valor das cargas é identi�car o tipo, ou seja, a classi�cação desse carregamento, seus coe�cientes de ponderação e as combinações a serem aplicadas para cada dimensionamento do Estado limite em questão. Comentário Com o objetivo de um melhor esclarecimento, nas seções seguintes serão apresentados os tipos, os coe�cientes de ponderação e as combinações das ações atuantes em um sistema estrutural. TIPOS DE AÇÕES ATUANTES EM UM SISTEMA ESTRUTURAL A ABNT NBR 6118:2014 diz que é necessário considerar todas as ações, ou seja, esforços, que possam gerar efeitos, sejam eles de produzir um estado de tensão ou de deformação na estrutura, levando em consideração os possíveis Estados Limites Últimos ou Estados Limites de Serviço. Para essa norma, as ações são classi�cadas em permanentes, variáveis e excepcionais. Já a ABNT NBR 6120: 2019 classi�ca as cargas apenas em duas categorias: permanente ( ) e acidental ( ). A seguir são apresentadas as de�nições e exemplos de cada uma dessas ações. g q Ações permanentes ( ) As ações permanentes são aquelas que ocorrem com valores constantes ou com pequenas variações em torno da média durante toda a sua vida útil. Elas podem ser divididas em ações permanentes diretas e ações permanentes indiretas. São representadas pela letra . g g Clique nas barras para ver as informações. AÇÕES PERMANENTES DIRETAS AÇÕES PERMANENTES INDIRETAS 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 55/65 As ações permanentes indiretas não são calculadas como as ações permanentes diretas. Elas são as ações devido à retração e �uência do concreto, recalques de apoio (deslocamento da fundação devido a movimento do solo), imperfeições geométricas e proteção. Ações variáveis ( ) As ações variáveis apresentam uma variação signi�cativa em torno da média durante a vida útil da construção. Também são separadas em diretas e indiretas e podem ser �xas, móveis, estáticas ou dinâmicas, pouco variáveis ou muito variáveis. q Clique nas barras para ver as informações. AÇÕES VARIÁVEIS DIRETAS AÇÕES VARIÁVEIS INDIRETAS Ações excepcionais As ações excepcionais correspondem a ações de duração extremamente curta e de muito baixa probabilidade de ocorrência durante a vida útil da edi�cação, mas que devem ser consideradas no projeto de determinadas estruturas. Exemplo Ações decorrentes de explosões, choques de veículos, incêndios, enchentes e abalos sísmicos. Cada um desses exemplos é tratado em normas brasileiras especí�cas. COEFICIENTES DE PONDERAÇÃO DAS AÇÕES Os coe�cientes de ponderação das ações são os coe�cientes que transformam as ações e resistências características em ações e resistências de cálculo. Os valores característicos ( ) das ações são estabelecidos em função da variabilidade de suas intensidades, e os valores de cálculo ( ) são obtidos a partir de valores representativos, ou seja, são valores obtidos a partir de multiplicação do seu valor pelos respectivos coe�cientes de ponderação das ações ( ), como mostra a expressão seguinte: Fk FD γf 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 56/65 FD = Fk. γf Segundo a ABNT NBR 6118:2019, as ações precisam ser majoradas pelo coe�ciente de ponderação , que é obtido por meio da multiplicação de outros três coe�cientes, como mostra a equação a seguir: γf γf = γf1. γf2. γf3 Em que: considera a variabilidade das ações. considera a simultaneidade de atuação das ações e pode ser: , cujos valores são apresentados na Tabela 9. considera os possíveis desvios gerados nas construções e as aproximações realizadas no projeto do ponto de vista das solicitações. γf1 γf2 γf2 = ψ0, ψ1 ou ψ2 γf3 Coe�cientes de ponderação para os Estados Limites Últimos Os coe�cientes de ponderação também são conhecidos como coe�cientes de segurança, visto que aumentam a segurança do projeto, e seu desdobramento em coe�cientes parciais permite a discriminação em função das características dos diferentes tipos de estruturas, materiais, sistemas construtivos etc. Assim como as ações, os coe�cientes podem ser identi�cados por símbolos para representar a ação considerada. Assim, são nomeados como: para as ações permanentes. γg para as ações variáveis diretas (acidentais). γq para proteção.γp para efeitos de deformações impostas (ações indiretas). γε A tabela a seguir apresenta os valores do coe�ciente para as ações permanentes e variáveis que serão utilizadas neste conteúdo. γf = γf1. γf3 Combinações de ações Ações Permanentes ( ) Variáveis ( ) Desfavorável Favorável Geral Temperatura g q 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 57/65 Normais 1,4 1,0 1,4 1,2 Especiais ou de construção 1,3 1,0 1,2 1,0 Excepcionais 1,2 1,0 1,0 0 Tabela 8. Valores do coe�ciente para as ações permanentes e variáveis Adaptado de ABNT NBR 6118:2014 γf = γf1. γf3 Ações Cargas acidentais de edifícios Locais em que não há predominância de pesos de equipamentos que permanecem �xos por longos períodos, nem de elevadas concentrações de pessoas, como é o caso de edifícios residenciais. 0,5 0,4 0,3 Locais em que há predominância de pesos de equipamentos que permanecem �xos por longos períodos, ou de elevadas concentrações de pessoas, como é o caso de edifícios comerciais, de escritórios, estações e edifícios públicos. 0,7 0,6 0,4 Biblioteca, arquivos, o�cinas e garagens. 0,8 0,7 0,6 Vento Pressão dinâmica do vento nas estruturas em geral. 0,6 0,3 0 γf2 ψ0 ψ2 ψ3 Tabela 9. Valores do coe�ciente Extraído de ABNT NBR 6118:2014 γf2 é o fator de redução de combinação para o Estado Limite Último.ψ0 é o fator de redução de combinação frequente para o Estado Limite de Serviço.ψ1 é o fator de redução de combinação quase permanente para o Estado Limite de Serviço. ψ2 Vale ressaltar que, a ABNT NBR 6118:2014 fala sobre casos especiais em que são permitidos outros valores para os coe�cientes apresentados nas Tabelas 8 e 9 e que não são mencionados aqui. 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 58/65 Para paredes estruturais com espessura ( ) entre 12cm e 20cm e pilares com largura inferior a 19cm, o coe�ciente de ponderação deverá ser majorado. Essa correção se deve a probabilidade de ocorrência de desvios relativos signi�cativos e falhas de construção para pilares com espessuras menores. A seguir, vemos os valores do coe�ciente adicional ( ) para pilares e pilares-parede: b γn ≥ 19 18 17 16 15 14 1,00 1,05 1,10 1,15 1,20 1,25 b (cm) γn Tabela 10. Valores do coe�ciente adicional para pilares e pilares-parede Adaptada de ABNT NBR 6118:2014 γn Assim,como em pilares e pilares-parede, em lajes com balanço e espessura ( ) inferiores a 19cm, os esforços solicitantes de cálculo também devem ser multiplicados pelo coe�ciente de ajustamento ( ). Veja: h γn ≥ 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 1,00 1,05 1,10 1,15 1,20 1,25 1,30 1,35 1,40 1,45 h (cm) γn Tabela 11. Valores do coe�ciente adicional para lajes em balanço Adaptada de ABNT NBR 6118:2014 γn Coe�cientes de ponderação para os Estados Limites de Serviço O coe�ciente de ponderação das ações para os ELS é igual a , ou seja:γf2 γf = γf2 Em que: O varia conforme a veri�cação a ser realizada, sendo , para combinações raras; , para combinações frequentes; , para combinações quase permanentes. γf2 γf2 = 1, γf2 = ψ1 γf2 = ψ2 COMBINAÇÕES DE AÇÕES As ações são consideradas no cálculo das estruturas em uma combinação. Para que a combinação seja considerada uma ação variável como a principal, admite-se que ela atue com valor característico ( ), e as demais, entendidas como secundárias, atuem com valores reduzidos de combinação, tendo seu valor multiplicado Fqk 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 59/65 por um coe�ciente ( ). Um carregamento é de�nido pela combinação das ações que têm probabilidades não desprezíveis de atuarem simultaneamente sobre a estrutura durante um período estabelecido. ψ0 Comentário Para o estudo das combinações, vamos separar em combinações para os Estados Limites Últimos e para os Estados Limites de Serviço. Combinações de ações para os ELU As combinações para os ELU são divididas em combinações últimas normais, combinações últimas especiais ou de construção e combinações últimas excepcionais. Nas combinações últimas normais, em cada combinação devem ser consideradas as ações permanentes e a ação variável principal com seus valores característicos, e as demais ações variáveis com seus valores reduzidos de combinação. A expressão seguinte é para o esgotamento da capacidade resistente para elementos estruturais de concreto armado: Fd = γg.Fgk + γεg.Fϵgk + γq(Fq1k +∑ψ0j.Fqjk) + γεq.ψ0ε.Fεqk Em que: é o valor de cálculo das ações para a combinação última. representa as ações permanentes diretas. representa as ações indiretas permanentes. representa as ações variáveis diretas. As combinações últimas especiais ou de construção apresentam a equação como a expressão anterior descrita para as combinações últimas normais. Para as últimas especiais, também devem estar presentes as ações permanentes, porém a ação variável considerada é a especial, quando existir, com seus valores característicos e as demais ações variáveis com seus valores reduzidos de combinação. Já nas combinações últimas excepcionais devem �gurar as ações permanentes e a ação variável excepcional, quando existir, com seus valores representativos e as demais ações variáveis com seus valores reduzidos de combinação, como mostra a expressão: Fd Fgk Fεk Fqk Fd = γg.Fgk + γεg.Fϵgk + Fq1exc + γq∑ψ0j.Fqjk + γεq.ψ0ε.Fεqk 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 60/65 Em que representa as ações variáveis excepcionais.Fq1exc Combinações de ações para os ELS São classi�cadas de acordo com sua permanência na estrutura e veri�cadas como combinações quase permanente, frequentes e raras. As combinações quase permanentes podem atuar durante grande parte do período de vida da estrutura, e sua consideração pode ser necessária na veri�cação do Estado Limite de deformações excessivas (ELS-DEF). Essa combinação é representada pela seguinte equação: Fd,ser = ∑Fgi,k +∑ψ2j.Fqj,k Em que: é o valor de cálculo das ações para combinações de serviço é o fator de redução de combinação quase permanente para o Estado Limite de Serviço. As combinações frequentes repetem-se muitas vezes durante o período de vida útil da estrutura. Sua consideração pode ser necessária na veri�cação dos Estados Limites de formação de �ssuras (ELS-F), de abertura de �ssuras (ELS-W), de vibrações excessivas (ELS-VE), além de deformações excessivas decorrentes de vento ou temperatura que podem comprometer as vedações. A expressão para essa combinação é dada por: Fd,ser ψ2 Fd,ser = ∑Fgi,k + ψ1.Fq1,k +∑ψ2j.Fqj,k Em que: é o valor característico das ações variáveis principais diretas. é o fator de redução de combinação frequente para o Estado Limite de serviço. Já as combinações raras ocorrem algumas vezes durante o período de vida da estrutura, e sua consideração pode ser necessária na veri�cação do Estado Limite de formação de �ssuras (ELS-F). Essa combinação é obtida pela equação: Fq1,k ψ1 Fd,ser = ∑Fgi,k + Fq1,k +∑ψ1j.Fqj,k EXEMPLO DE APLICAÇÃO PRÁTICA 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 61/65 A viga “V1” do projeto estrutural de uma residência é biapoiada. As cargas permanentes ( ) e variáveis ( ) da viga são mostradas na �gura a seguir. Determine para a V1 as forças de cálculo a serem consideradas no dimensionamento para o ELU e para o ELS-DEF: g q Figura 32. Viga com carregamentos Clique na barra para ver as informações. SOLUÇÃO VERIFICANDO O APRENDIZADO 1. Para um correto dimensionamento das estruturas, é necessário considerar todas as ações ou esforços que possam gerar efeitos na estrutura, sejam eles de produzir um estado de tensão ou de deformação. As normas técnicas brasileiras vigentes classi�cam as ações em permanentes, variáveis e excepcionais. Marque a alternativa que apresenta de forma correta informações sobre as ações nas estruturas: Para garantir a qualidade da estrutura, é necessário que ela seja projetada para ter capacidade resistente, desemprenho em serviço e durabilidade durante, apenas, a fase de execução da obra. A) O engenheiro estrutural deve de�nir, sem considerar outros projetos, a solução a ser adotada para o sistema estrutural, independentemente das exigências impostas pelo contratante do projeto. B) A qualidade voltada para a capacidade resistente da estrutura está diretamente ligada à segurança estrutural, ou seja, o sistema estrutural, que deve ser adequado às li it õ / f t á b tid d t f d ã C) 28/04/2022 02:25 Estruturas de Concreto Armado https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_7020119/temas/1/conteudos/1 62/65 Comentário Parabéns! A alternativa "D" está correta. As ações permanentes são aquelas que ocorrem com valores constantes ou com pequenas variações em torno da média durante toda a sua vida útil. Elas podem ser divididas em ações permanentes diretas e ações permanentes indiretas. As ações permanentes diretas são provenientes do peso próprio da estrutura, de elementos construtivos permanentes como as paredes, pisos e revestimentos, de peso de equipamentos e máquinas �xos, de empuxo de terra etc. 2. A in�uência de todas as ações que produzem efeitos signi�cativos para a segurança do sistema estrutural deve ser considerada na elaboração do projeto estrutural levando em consideração os Estados Limites Últimos e os de serviço. Os coe�cientes de ponderação aumentam a segurança do projeto, pois majoram as ações no sistema estrutural. Sobre os coe�cientes de ponderação, marque a opção correta: solicitações/esforços a que estará submetido durante sua fase de execução. Os requisitos de durabilidade consistem em a estrutura apresentar segurança, estabilidade e aptidão em serviço durante o período correspondente a sua vida útil, sob as condições ambientais e funcionais previstas na fase inicial da elaboração do projeto. D) O projeto estrutural �nal deve ser composto por desenhos, especi�cações e critérios de projetos de forma clara, correta e consistente, não é importante veri�car as exigências das normas em vigor. E) O desdobramento dos coe�cientes de segurança em coe�cientes parciais di�culta a discriminação das parcelas em função
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