Resumo - Concreto

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Concreto é um material de construção proveniente da mistura, em proporção adequada, de:
Aglomerantes; agregados, água, aditivos e adições.
1. Os aglomerantes unem os fragmentos de outros materiais. Geralmente se emprega
cimento Portland, que por ser um aglomerante hidráulico, reage com a água e
endurece com o tempo.
2. Os agregados são partículas minerais que aumentam o volume da mistura,
reduzindo seu custo, além de contribuir para a estabilidade volumétrica do produto
final. Dependendo das dimensões características, dividem-se em dois grupos:
2.1 Agregados miúdos: Areia de origem natural ou resultante do britamento de rochas
estáveis, ou mistura de ambas, cujos grãos passam pela peneira ABNT 4,8 mm e ficam
retidos na peneira ABNT 0,075 mm.
2.2 Agregados graúdos: Pedregulho ou a brita proveniente de rochas estáveis, ou
mistura de ambos, cujos grãos passam por uma peneira de malha quadrada com abertura
nominal de 152 mm e ficam retidos na peneira ABNT 4,8 mm.
Dimensão máxima característica - ABNT NBR 7211:1983 (Agregado para Concreto)
Água: Quantidade mínima para hidratação do cimento: a/c = 0,25 (em massa). Valor
mínimo na prática: a/c = 0,30
A água em excesso provoca poros na pasta de cimento, redução de resistência e aumento
da permeabilidade.
Os aditivos são produtos que, adicionados em pequena quantidade aos concretos de
cimento Portland, modificam algumas propriedades, no sentido de melhorar esses
concretos para determinadas condições.
Os principais tipos de aditivos são:
➔ Plastificantes (P), superplastificantes (SP), hiperplastificantes (HP) (Facilita a
trabalhabilidade);
➔ Retardadores de pega (R), aceleradores de pega (A) (R: aumenta o tempo de
trabalhabilidade, A: acelera a pega);
➔ Incorporadores de ar (IAR) (Mais coesivo, aumenta a resistência, diminui a
segregação);
➔ Combinação de dois efeitos.
As adições constituem materiais que, em dosagens adequadas, podem ser incorporados
aos concretos ou inseridos nos cimentos ainda na fábrica, o que resulta na diversidade de
cimentos comerciais.
Principais: escória de alto forno, cinza volante, sílica ativa de ferro-silício e metacaulinita.
Microsilica: Material mineral 100 vezes mais fino que o cimento. Quando substitui 5 a 10%
do cimento aumenta significativamente sua resistência.
Pasta:
A pasta resulta das reações químicas do cimento com a água. Quando há água em
excesso, denomina-se nata
Argamassa:
Pasta com agregado miúdo.
Concreto simples:
- Boa resistência à compressão;
- Baixa resistência à tração;
- Comportamento frágil.
Concreto armado:
Concreto simples + aço (armaduras passivas).
Concreto protendido:
Concreto armado + cordoalhas (armaduras ativas).
Concreto de Alto Desempenho (CAD):
Um CAD apresenta características diferenciadas do concreto tradicional, e deve ser
entendido como um material que atende a expectativas para fins pré-determinados,
relativos a comportamento estrutural, lançamento, adensamento, estética e durabilidade
frente ao meio ambiente atual e futuro.
Podemos citar:
- Concreto de Alta Resistência (CAR);
- Concreto Autoadensável (CAA).
Vantagens do Concreto:
- É moldável, permitindo grande variabilidade de formas e de concepções
arquitetônicas;
- Apresenta boa resistência à maioria dos tipos de solicitação, desde que seja
feito um cálculo correto e um adequado detalhamento das armaduras;
- A estrutura é monolítica, com trabalho conjunto, se uma peça é solicitada;
- Baixo custo dos materiais – água e agregados, graúdos e miúdos;
- Baixo custo de mão de obra, pois, em geral, a produção de concreto
convencional não exige profissionais com elevado nível de qualificação;
- Processos construtivos conhecidos e bem difundidos em quase todo o país;
- Facilidade e rapidez de execução, principalmente se forem utilizadas peças
pré-moldadas;
- O concreto é durável e protege as armaduras contra corrosão;
- Os gastos de manutenção são reduzidos, desde que a estrutura seja bem
projetada e adequadamente construída;
- O concreto é pouco permeável à água, quando dosado corretamente e
executado em boas condições de plasticidade, adensamento e cura;
- É um material com bom comportamento em situações de incêndio, desde que
adequadamente projetado para essas situações;
- Possui resistência significativa a choques e vibrações, efeitos térmicos,
atmosféricos e a desgastes mecânicos.
Restrições do concreto:
- Retração e fluência (A fluência é o aumento de uma deformação com o tempo sob a
ação de cargas permanentes)
- Baixa resistência à tração;
- Pequena ductilidade; (capacidade de um material sofrer certa deformação, considerada
permanente, ou seja, plástica antes de chegar ao seu ponto de ruptura).
- Fissuração;
- Peso próprio elevado;
- Custo de formas para moldagem;
- Corrosão das armaduras.
Aplicações do concreto:
É o material estrutural mais utilizado no mundo. Seu consumo anual é da ordem de uma
tonelada por habitante.
Outros materiais como madeira, alvenaria e aço também são de uso comum e há situações
em que são imbatíveis. Porém, suas aplicações são bem mais restritas.
Algumas aplicações:
- Edifícios;
- Galpões e pisos industriais ou para fins diversos;
- Obras hidráulicas e de saneamento;
- Rodovias;
- Estruturas diversas.
Propriedades do concreto:
Massa específica:
Entre 2000 e 2800 kgf/m³ (20 a 28 kN/m³);
Geralmente se emprega 2400 kgf/m³ (24 kN/m³) para concreto sem aço;
Utiliza-se 2500 kgf/m³ (25 kN/m³) para concreto armado
Coeficiente de dilatação térmica:
Admitido com /°C10−5
Resistências:
1. Resistência média: 𝑓𝑚 é dada pela média aritmética das resistências dos
elementos que compõe o lote considerado de material.
2. Resistências características: Os valores característicos 𝑓𝑘 das resistências são os
que, num lote de material, têm uma determinada probabilidade de serem ultrapassados,
no sentido desfavorável para a segurança. Usualmente é de interesse a resistência
característica inferior 𝑓𝑘,𝑖𝑛𝑓, cujo valor é menor que a resistência média 𝑓𝑚 , embora por
vezes haja interesse na resistência característica superior 𝑓𝑘,𝑠𝑢𝑝, cujo valor é maior que
𝑓𝑚.
3. Resistência característica inferior: valor que tem apenas 5% de probabilidade de
não ser atingido pelos elementos de um dado lote de material.
4. Resistência à compressão:
Propriedades do aço:
Massa específica: Adota-se o valor de 7850 kg/m³;
Coeficiente de dilatação térmica: O valor pode ser considerado /°C para intervalos10−5
de temperatura entre – 20°C e 150°C.
Tensão deformação na tração:
Módulos de elasticidade: = 210GPa𝐸
𝐶𝑆
Tipos de armadura:
Armadura passiva: Utilizada no concreto armada;
Armadura ativa: Utilizada no concreto protendido.
Aderência:
Resistência de cálculo:
𝑓𝑑 = 𝑓𝑘γ𝑚
𝑓𝑘 é resistência característica inferior;
c é o coeficiente de ponderação das resistências, sendo: 𝛾𝑚 = 𝛾𝑚1 ∙ 𝛾𝑚2 ∙ 𝛾𝑚3
𝛾𝑚1: Considera a variabilidade da resistência dos materiais envolvidos;
𝛾𝑚2: Considera a diferença entre a resistência do material no corpo de prova e na
estrutura; 𝛾𝑚3: Considera os desvios gerados na construção e as aproximações feitas
em projeto do ponto de vista das resistências.
As resistências devem ser minoradas pelo coeficiente:
𝛾𝑚 = 𝛾𝑚1. 𝛾𝑚2. 𝛾𝑚3 (𝛾𝑚 = 𝛾c: concreto; 𝛾𝑚 = 𝛾s: aço).
Para mais informações: NBR-6118/14 - tabela 12.1 (Coeficientes de ponderação das
resistências no estado-limite último (ELU)).
Esforços resistentes de cálculo ≥ Esforços solicitantes de cálculo ( ≥ )𝑅
𝑑 
𝑆
𝑑
NBR 6118:2014
Classe de agressividade ambiental;
Correspondência entre a classe de agressividade e a qualidade do concreto;
Correspondência entre a classe de agressividade ambiental e o cobrimento nominal para ∆c
= 10 mm.
Flexão:
• As seções permanecem planas até a ruptura.
• Aderência perfeita entre o aço e concreto não é fissurado.
• A resistência do concreto à tração é desprezada.
• O encurtamento de ruptura à compressão em secções não inteiramente comprimidas é de
3,5%ₒ.
• O encurtamento máximo do concreto em peças totalmentecomprimidas varia entre 3,5%ₒ
e 2 %ₒ.
• O alongamento máximo permitido para a armadura na tração é de 10 %ₒ para evitar
deformação plástica excessiva.
Tensão do concreto:
A distribuição de tensões no concreto é feita de acordo com o diagrama de parábola
retângulo, com tensão de pico igual a 𝛼𝑐 ∙ 𝑓𝑐𝑑.
Valores de cálculo pela NBR 6118:
• Concreto: 𝑓𝑐𝑑 = 𝑓𝑐𝑘/𝛾𝑐 ; 𝛾𝑐 = 1,4
• Aço: 𝑓𝑦𝑑 = 𝑓𝑦𝑘/𝛾𝑠 ; 𝛾𝑠 = 1,15
Em más condições de concretagem 𝛾𝑐 é multiplicado por 1,1.
Altura útil:
Distância da fibra mais comprimida até o centro de gravidade da armadura da seção
transversal do elemento estrutural de concreto armado: 𝑑.
Domínios de deformação:
Os conjuntos de deformações específicas do concreto e do aço, ao longo de uma seção
transversal retangular com armadura simples (só tracionada) submetida a ações normais,
definem seis domínios de deformação.
Deformação plástica excessiva.
Domínio 1: tração não-uniforme, sem compressão (A seção resistente é composta por
aço, não havendo participação do concreto, que se encontra totalmente tracionado,
portanto, fissurado).
Domínio 2: flexão simples ou composta sem ruptura à compressão do concreto (𝜀𝑐 < 3,5%0
e com o máximo alongamento permitido) (A seção resistente é composta por aço
tracionado e concreto comprimido).
Ruptura:
Domínio 3: flexão simples (seção subarmada) ou composta com ruptura à compressão do
concreto e com escoamento do aço (𝜀𝑠 ≥ 𝜀𝑦𝑑) (A ruptura do concreto ocorre
simultaneamente ao escoamento da armadura: situação ideal, pois os dois materiais
atingem sua capacidade resistente máxima).
Domínio 4: flexão simples (seção superarmada) ou composta com ruptura à compressão do
concreto e aço tracionado sem escoamento (𝜀𝑠 < 𝜀𝑦𝑑) (A ruptura é frágil, sem aviso, pois o
concreto se rompe sem que a armadura atinja a sua deformação de escoamento);
Domínio 4a: flexão composta com armaduras comprimidas.
Domínio 5: compressão não uniforme, sem tração.
Na flexão simples é necessária a existência de resultantes normais de compressão
(concreto) e tração (aço) que se anulem (equilíbrio), isso é possível nos domínios 2, 3 e 4,
em que a linha neutra corta a seção (0 ≤ 𝑥 ≤ 𝑑).
Condições de ductilidade:
Para que as vigas e lajes tenham um comportamento dúctil adequado, a posição da linha
neutra no ELU, deve obedecer os seguintes limites:
- 𝒙/𝒅 ≤ 𝟎, 𝟒𝟓, para concretos com 𝒇𝒄𝒌 ≤ 𝟓𝟎 MPa;
- 𝑥/𝑑 ≤ 0,35, para concretos com 50 < 𝑓𝑐𝑘 ≤ 90 MPa.
Condições de Equilíbrio para um Corpo Rígido:
Para a i-ésima partícula de um corpo rígido, há duas forças que atuam na partícula:
• esforços externos, que representam, por exemplo, os efeitos das forças gravitacionais,
elétricas, magnética ou das forças de contato entre a i-ésima partícula e os corpos ou
partículas vizinhos não incluídos no corpo.
• esforços internos resultantes, que são provocados pela interação com as partículas
adjacentes.
Força normal:
Força normal ou axial:
Força cortante ou cisalhante:
Momento fletor:
Diagrama de esforços internos em vigas:
Dizer que um corpo está em equilíbrio estático significa que ele não pode mover e nem
girar, ou seja, ele está em repouso.
Convenção de sinais:
Aspecto geral das curvas nos diagramas:
• Estados Limites de uma estrutura: Estados a partir dos quais a estrutura apresenta
desempenho inadequado às finalidades da construção.
• Estados Limites Últimos (ELU): Estados que, pela sua simples ocorrência, determinam a
paralisação, no todo ou em parte, do uso da construção.
• Estados Limites de Serviço (ELS): Estados que, por sua ocorrência, repetição ou
duração, causam efeitos estruturais que não respeitam as condições especificadas para o
uso normal da construção, ou que são indícios de comprometimento da durabilidade da
estrutura.
Ações e Segurança Definições:
• Ações: Causas que provocam esforços ou deformações nas estruturas.
• Ações Permanentes: Ações que ocorrem com valores constantes ou de pequena
variação em torno de sua média, durante praticamente toda a vida da construção. A
variabilidade das ações permanentes é medida num conjunto de construções análogas.
• Ações Variáveis: Ações que ocorrem com valores que apresentam variações
significativas em torno de sua média, durante a vida da construção.
• Ações Excepcionais: Ações excepcionais são as que têm duração extremamente curta e
muito baixa probabilidade de ocorrência durante a vida da construção, mas que devem ser
consideradas nos projetos de determinadas estruturas.
Consideram-se como ações permanentes:
• ações permanentes diretas: os pesos próprios dos elementos da construção,
incluindo-se o peso próprio da estrutura e de todos os elementos construtivos permanentes,
os pesos dos equipamentos fixos e os empuxos devidos ao peso próprio de terras não
removíveis e de outras ações permanentes sobre elas aplicadas;
• ações permanentes indiretas: a protensão, os recalques de apoio e a retração dos
materiais.
As ações variáveis são classificadas em:
• ações variáveis normais: ações variáveis com probabilidade de ocorrência
suficientemente grande para que sejam obrigatoriamente consideradas no projeto das
estruturas de um dado tipo de construção;
• ações variáveis especiais: nas estruturas em que devam ser consideradas certas ações
especiais, como ações sísmicas ou cargas acidentais de natureza ou de intensidade
especiais, elas também devem ser admitidas como ações variáveis. As combinações de
ações em que comparecem ações especiais devem ser especificamente definidas para as
situações especiais consideradas.
Consideram-se como excepcionais as ações decorrentes de causas tais como explosões,
choques de veículos, incêndios, enchentes ou sismos excepcionais. Os incêndios, ao invés
de serem tratados como causa de ações excepcionais, também podem ser levados em
conta por meio de uma redução da resistência dos materiais constitutivos da estrutura.