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E-BOOK CONCRETO Concreto APRESENTAÇÃO Esta unidade de ensino irá trabalhar o concreto. O estudo do material mais utilizado pelo homem tende a ser extremamente complexo e amplo, porém, o conhecimento básico sobre este interessante material permite nortear os campos em que o tecnologista do concreto deve gastar mais tempo aprofundando-se. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Explicar o que é concreto.• Identificar os principais constituintes do concreto.• Reconhecer as propriedades do concreto.• DESAFIO Um dos pontos mais fracos do concreto é a zona de transição, geralmente é nesse ponto sensível que acontece a ruptura do material. Existe uma explicação bem simples sobre porque isso acontece e também existem algumas formas de diminuir essa fraqueza e tornar o concreto mais forte. Você irá apresentar uma palestra sobre o concreto. Foi lhe pedido que a sua introdução seja sobre o motivo da zona de transição ser geralmente o ponto mais fraco do concreto e para conclusão você deverá citar uma solução bem simples para sanar o problema. O que você diria nessas etapas? INFOGRÁFICO Atualmente dois materiais estruturais são os mais utilizados: o concreto e o aço. Algumas vezes eles se complementam e, outras, competem entre si, de maneira que muitas estruturas de mesmo tipo e função podem ser construídas com qualquer um desses materiais. Observe no infográfico abaixo: CONTEÚDO DO LIVRO O concreto, no sentido mais amplo, é qualquer produto ou massa produzido a partir do uso de um meio cimentante. Nesse sentido, acompanhe o Capítulo 1 do livro "Tecnologia do Concreto". Catalogação na publicação: Ana Paula M. Magnus – CRB 10/2052 N523t Neville, A. M. Tecnologia do concreto [recurso eletrônico] / A. M. Neville, J. J. Brooks ; tradução: Ruy Alberto Cremonini. – 2. ed. – Dados eletrônicos. – Porto Alegre : Bookman, 2013. Editado também como livro impresso em 2013. ISBN 978-85-8260-072-6 1. Engenharia civil. 2. Concreto. I. Brooks, J. J. II. Título. CDU 691.32 A.M. Neville é consultor de Engenharia Civil. Ele foi Vice Presidente da Royal Aca- demy of Engineering, Reitor e Vice-Chanceler da University of Dundee. Tem anos de experiência como professor, pesquisador e consultor em Engenharia Civil e Es- trutural na Europa e América do Norte e no Extremo Oriente. Recebeu inúmeros prêmios e medalhas, e é membro Honorário do American Concrete Institute, da British Concrete Society e do Instituto Brasileiro de Concreto. J.J. Brooks é consultor, ex-professor sênior na Engenharia Civil e de Materiais e Diretor dos Estudos de Pós-Graduação na Escola de Engenharia Civil da University of Leeds. É membro do American Concrete Institute e da International Masonry Society. O leitor deste livro provavelmente é alguém interessado na utilização do concreto em estruturas, sejam pontes, edifícios, rodovias ou barragens. Do ponto de vista dos au- tores, para que seja possível utilizar o concreto de maneira satisfatória, o projetista e o executante devem estar familiarizados com a tecnologia do concreto. Atualmente dois materiais estruturais são os mais utilizados: o concreto e o aço. Algumas vezes eles se complementam e, outras, competem entre si, de maneira que muitas estruturas de mesmo tipo e função podem ser construídas com qualquer um desses materiais. Ainda assim, as universidades e escolas de engenharia ensinam muito menos sobre concreto do que sobre o aço. Isso poderia não ser importante se, na prática, o engenheiro de campo não precisasse saber mais sobre concreto do que aço. Segue uma explicação. O aço é produzido sob condições rigidamente controladas, sempre em um am- biente industrial sofisticado. As propriedades de cada tipo de aço são determinadas em laboratório e apresentadas no certificado do fabricante. Portanto, o projetista de estruturas metálicas precisa somente especificar o aço conforme as normas, e o construtor deve somente garantir que o aço correto seja utilizado e que as conexões entre os elementos sejam adequadamente executadas. Em um canteiro de obras de um edifício em concreto, a situação é totalmente diferente. A qualidade do cimento é garantida pelo fabricante de maneira similar ao aço e, quando um cimento adequado é escolhido, sua qualidade dificilmente será causa de falhas em estruturas de concreto. Entretanto, não é o cimento o material de construção, e sim o concreto. O cimento está para o concreto assim como a farinha está para um bolo, sendo a qualidade do bolo dependente do cozinheiro. É possível obter concreto de qualidade especificada a partir de uma empresa fornecedora de concreto pré-misturado, mas mesmo nesse caso são somente as ma- térias-primas que são adquiridas. O transporte, o lançamento e, acima de tudo, o adensamento influenciam em muito a qualidade final do produto. Além disso, dife- rentemente do aço, as opções de misturas são quase infinitas e, portanto, a seleção não pode ser feita sem um sólido conhecimento das propriedades e do comporta- mento do concreto. Isso é atribuição do projetista e do responsável pela especifica- ção, que determinam a qualidades potenciais do concreto, sendo a competência do 1 Concreto como um Material Estrutural 2 Tecnologia do Concreto executante e do fornecedor que controla a qualidade efetiva do concreto na estrutura acabada. Ou seja, eles devem estar totalmente familiarizados com as propriedades do concreto e com sua produção e lançamento. O que é o concreto? Uma visão geral do concreto como um material nesse momento é difícil, pois não se- rão citados conhecimentos específicos ainda não apresentados. Serão então citadas somente algumas características do concreto. O concreto, no sentido mais amplo, é qualquer produto ou massa produzido a partir do uso de um meio cimentante. Geralmente esse meio é o produto da reação entre um cimento hidráulico e água, mas atualmente mesmo essa definição pode cobrir uma larga gama de produtos. O concreto pode ser produzido com vários tipos de cimento e também conter pozolanas, como cinza volante, escória de alto-forno, sílica ativa, adições minerais, agregados de concreto reciclado, aditivos, polímeros e fibras. Além disso, esses concretos podem ser aquecidos, curados a vapor, auto- clavados, tratados a vácuo, prensados, vibrados por impactos (shock-vibrated), ex- trudados e projetados. Este livro considerará somente a mistura de cimento, água, agregados (miúdos e graúdos) e aditivos. Isso gera imediatamente uma pergunta: qual é a relação entre os constituintes dessa mistura? Existem três possibilidades. Na primeira, o meio cimentício, ou seja, os produtos da hidratação do cimento é considerado o principal material de cons- trução, com os agregados cumprindo o papel de enchimento barato ou mais barato. Na segunda, os agregados graúdos podem ser interpretados como uma espécie de pequenos blocos de alvenaria, unidos pela argamassa, isto é, a mistura de cimento hidratado e agregados miúdos. A terceira possibilidade é entender que o concreto consiste em duas fases: a pasta de cimento hidratada e os agregados e, como resulta- do, suas propriedades são regidas pelas propriedades das duas fases, bem como pelas interfaces entre elas. A segunda e a terceira visão têm algum mérito e podem ser utilizadas para ex- plicar o comportamento do concreto. A primeira, que considera a pasta de cimento diluída pelos agregados, deve ser rejeitada. Suponha que seja possível comprar ci- mento mais barato que os agregados: você usaria uma mistura somente de cimento e água como material de construção? A resposta é um enfático não, porque as alte- rações de volume1 da pasta de cimento hidratada são muito grandes: a retração da pasta de cimento pura é quase dez vezes maior que a retração2 de um concreto com 250 kg de cimento por metro cúbico. Praticamente o mesmo ocorre com a fluência3. Além disso, o calor gerado pela hidratação4 de uma grandequantidade de cimen- to, principalmente em climas quentes5, pode levar à fissuração6. Deve ser destaca- do também que a maioria dos agregados são menos propensos a sofrerem ataques 1 Capítulo 12 2 Capítulo 13 Capítulo 1 Concreto como um Material Estrutural 3 químicos7 que a pasta de cimento, ainda que esta seja bastante resistente. Portanto, independentemente do custo, o uso de agregados no concreto é vantajoso. O bom concreto Vantajoso significa que a influência é boa, e pode ser – na verdade, deve ser – ques- tionado: o que é um bom concreto? É mais fácil anteceder a resposta citando que o concreto ruim, infelizmente, é um material de construção muito comum. Por um concreto ruim entende-se uma substância com consistência9 similar a uma sopa, que endurece com aspecto de uma colmeia10, não homogêneo e fraco. Esse material é produzido simplesmente pela mistura de cimento, agregados e água. O surpreen- dente é que os ingredientes do bom concreto são exatamente os mesmos, e a diferen- ça é relacionada ao know-how. Com esse know-how, pode ser produzido um bom concreto, e existem dois cri- térios pelos quais ele pode ser definido: deve ser satisfatório em seu estado endure- cido11, e em seu estado fresco12, enquanto é transportado da betoneira até o lança- mento nas fôrmas. Em geral, as exigências no estado fresco são que a consistência da mistura seja tal que o concreto possa ser adensado13 com os meios disponíveis no canteiro de obras e que a mistura também seja coesa14 o suficiente para ser trans- portada15 e lançada sem segregação16 com os meios disponíveis. É óbvio que essas exigências não são absolutas, mas dependem de se o transporte é feito por uma ca- çamba com descarga pela parte inferior ou por um caminhão comum (claro que esta última não é considerada uma boa prática). Quanto ao concreto no estado endurecido17, é considerada como exigência usual uma resistência à compressão satisfatória18. A resistência é invariavelmente especificada porque é fácil de ser medida, embora o “número” resultante do ensaio certamente não é o valor da resistência intrínseca do concreto na estrutura, mas so- mente de sua qualidade. Em todo caso, a resistência é uma maneira fácil de verificar o atendimento às especificações19 e obrigações contratuais. Entretanto, também exis- tem outras razões para a preocupação com a resistência à compressão, já que várias propriedades do concreto estão relacionadas a ela, como: massa específica20, imper- meabilidade21, durabilidade22, resistência à abrasão23, resistência ao impacto24, resis- tência à tração25, resistência a sulfatos26 e várias outras, mas não à retração27 e não necessariamente à fluência28. Não está sendo dito que essas propriedades são simples e exclusivamente função da resistência à compressão, e uma questão bem conhecida é se a durabilidade29 é mais bem-assegurada pela especificação da resistência30, da 3 Capítulo 12 4 Capítulo 2 5 Capítulo 9 6 Capítulo 13 7 Capítulo 14 8 Capítulo 3 9 Capítulo 5 10 Capítulo 6 11 Capítulo 6 12 Capítulo 5 13 Capítulo 7 14 Capítulo 5 15 Capítulo 7 16 Capítulo 5 17 Capítulo 6 18 Capítulo 6 19 Capítulo 17 20 Capítulo 6 21 Capítulo 14 22 Capítulo 14 23 Capítulo 11 24 Capítulo 11 25 Capítulo 11 4 Tecnologia do Concreto relação água/cimento31 ou do consumo de cimento32. O ponto é que, de forma muito geral, um concreto de resistência mais elevada tem mais propriedades desejáveis. Um estudo detalhado de tudo isso é sobre o que trata a tecnologia do concreto. Materiais compósitos O concreto tem sido citado como um material bifásico. Agora esse tema será apro- fundado, com ênfase no módulo de elasticidade33 do material compósito. Em termos gerais, um material compósito, constituído por duas fases, pode ter duas formas fundamentalmente diferentes. A primeira delas é um material compósito ideal duro, que tem uma matriz contínua constituída por uma fase elástica com alto módulo de elasticidade e partículas de menor módulo dispersas. O segundo tipo de estrutura é a de um material ideal macio, constituído por partículas elásticas com alto módulo de elasticidade, dispersas em uma fase matriz contínua com módulo mais baixo. A diferença entre os dois casos pode ser grande quando se calcula o módulo de elasticidade do compósito. No caso de um compósito duro, considera-se que a de- formação é constante em qualquer seção transversal, enquanto as tensões nas fases são proporcionais ao seu módulo respectivo. Esse é o caso da Fig. 1.1. (esquerda). Por outro lado, para um material compósito macio, o módulo de elasticidade é calculado a partir da consideração de que a tensão é constante em qualquer seção transversal, enquanto a deformação nas fases é inversamente proporcional ao mó- dulo respectivo. Isso está representado na parte direita da Fig. 1.1, e as equações correspondentes são: para um material compósito duro e para um material compósito macio onde E = módulo de elasticidade do material compósito Em = módulo de elasticidade da matriz Ep = módulo de elasticidade da fase particulada g = fração volumétrica das partículas Não se deve ver de forma ingênua a simplicidade dessas equações e concluir que tudo o que deve ser conhecido é se o módulo de elasticidade do agregado é maior ou menor que o da pasta. O fato é que essas equações representam limites para o módu- lo de elasticidade do compósito. Como na realidade a distribuição dos agregados no concreto é aleatória, sequer os limites podem ser alcançados, tampouco podem ser 26 Capítulo 14 27 Capítulo 13 28 Capítulo 12 29 Capítulo 14 30 Capítulo 6 31 Capítulo 6 32 Capítulo 19 33 Capítulo 12 Capítulo 1 Concreto como um Material Estrutural 5 atendidos os requisitos de equilíbrio e compatibilidade. Para fins práticos, uma apro- ximação razoável é dada pela expressão para os materiais macios para misturas com agregados normais34. Para misturas com agregados leves, a expressão para materiais compósitos duros é mais apropriada. Do ponto de vista científico, existe algo mais a ser dito sobre o enfoque bifásico e que pode ser aplicado para a fase cimentícia sozinha como uma espécie de segun- do passo. A pasta de cimento36 pode ser vista como constituída de grãos duros de cimento anidro em uma matriz macia de produtos de hidratação37. Os produtos de hidratação, por sua vez, consistem em poros capilares38 “macios” em uma matriz dura de gel de cimento39. Equações apropriadas podem ser facilmente apresentadas, mas, para o objetivo atual, é suficiente saber que rígido e macio são termos relativos e não absolutos. Papel das interfaces As propriedades do concreto são influenciadas não somente pelas propriedades de suas fases constituintes, mas também pela existência de suas interfaces. Para analisar esse aspecto, deve-se destacar que o volume ocupado por um concreto fresco ade- quadamente adensado é um pouco maior do que seria o volume compactado dos agregados contidos nesse concreto. Essa diferença significa que não há um contato direto entre as partículas de agregados, mas sim que elas estão separadas umas das Tensão �1 �2 �1 = �2 Fase matriz (a) (b) Fase matriz Fase partí- culas Fase partículas 1 – g 1 – g g g Figura 1.1 Modelos para: (a) material compósito duro e (b) material compósito macio. 34 Capítulo 3 35 Capítulo 18 36 Capítulo 2 37 Capítulo 2 38 Capítulo 2 39 Capítulo 2 6 Tecnologia do Concreto outras por uma fina camada de pasta de cimento, ou seja, estão cobertas pela pasta. Essa diferença de volume é tipicamente 3%, às vezes mais. Um corolário dessa observação é que as propriedades mecânicas do concreto, como a rigidez, não podem ser atribuídas às propriedades mecânicas da aglomeração de agregados, mas sim às propriedades individuais das partículas dos agregados e da matriz. Outro corolário é que a interface influencia no módulo de elasticidade do con- creto. A importância das interfaces é apresentada no Capítulo 6 e uma figura nesse capítulo (Fig. 6.11) mostra as relações entre tensão-deformação40para os agregados, a pasta de cimento pura e o concreto. Aqui surge um primeiro paradoxo: o agre- gado sozinho apresenta uma relação tensão-deformação linear, da mesma forma que a pasta de cimento pura; entretanto, o material compósito constituído pelos dois, ou seja, o concreto, tem uma relação curva. A explicação se deve à influência das interfaces, conhecidas como zona de transição (Capítulo 6), no desenvolvimento de microfissuração41 nessas interfaces quando submetidas a carregamentos. Essas microfissuras se desenvolvem progressivamente nas interfaces, em ângulos variáveis com as tensões aplicadas; portanto, ocorre um aumento progressivo na intensidade da tensão localizada e na magnitude da deformação. Assim, a deformação aumenta em uma velocidade maior que a tensão aplicada e a curva tensão-deformação conti- nua a se curvar com um comportamento aparente pseudoplástico. Forma de abordagem do estudo do concreto A apresentação feita introduziu vários termos e conceitos que podem não ser bem claros ao leitor. O melhor procedimento é estudar os capítulos seguintes e então retornar a este. A ordem de apresentação é a seguinte. Inicialmente, os ingredientes do concreto: cimento42, agregados normais43 e água de amassamento44. Em seguida, o concreto no estado fresco45. O capítulo seguinte discute a resistência do concreto, sendo esta, uma das propriedades mais importantes do concreto e sendo sempre destacada na especificação. Tendo sido instituído como produzir concreto e o que é fundamentalmente exigido, abordam-se algumas técnicas: mistura e manuseio47, uso de aditivos para modificar propriedades nesse estágio48 e métodos de tratar os problemas com temperatura49. Nos capítulos seguintes, são tratados o desenvolvimento da resistência50, outras propriedades resistentes além da resistência à compressão e à tração51 e o compor- tamento sob tensão52. Em seguida, aborda-se o comportamento em ambientes nor- mais53, durabilidade54 e, em um capítulo separado, a resistência ao gelo e degelo55. 40 Capítulo 12 41 Capítulo 6 42 Capítulo 2 43 Capítulo 3 44 Capítulo 4 45 Capítulo 5 46 Capítulo 6 47 Capítulo 7 48 Capítulo 8 49 Capítulo 9 Capítulo 1 Concreto como um Material Estrutural 7 Após o estudo das diversas propriedades do concreto, são abordados os ensaios e a verificação da conformidade às especificações57 e finalmente a dosagem58, pois afinal de contas é isso que um engenheiro deve ser capaz de fazer de maneira a es- colher a mistura adequada para um determinado uso. Dois capítulos ampliam o conhecimento sobre materiais menos comuns: o concreto leve59 e os concretos es- peciais60. Como fechamento, são revisadas as vantagens e desvantagens do concreto como material estrutural. 50 Capítulo 10 51 Capítulo 11 52 Capítulo 12 53 Capítulo 13 54 Capítulo 14 55 Capítulo 15 56 Capítulo 16 57 Capítulo 17 58 Capítulo 19 59 Capítulo 18 60 Capítulo 20 61 Capítulo 21 DICA DO PROFESSOR Use a dica do professor para aprender mais: Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! EXERCÍCIOS 1) Os agregados são: A) Enchimentos baratos para o concreto. B) Inertes. C) Apresentam apenas formas arredondadas. D) Lisos. E) Majoradores da retração no concreto. 2) O concreto deve ser: A) Segregado no estado fresco. B) Exsudado no estado fresco. C) Deformáveis no estado endurecido. D) Resistente no estado fresco. E) Trabalhável. 3) Qual dos itens abaixo não pode ser considerado uma propriedade importante do concreto? A) Massa específica. B) Resistência. C) Fluência. D) Resistência a silicatos. E) Módulo de elasticidade. 4) As propriedades do concreto simples não são influenciadas pelo: A) Gel do cimento. B) Poros capilares do cimento. C) Propriedades do aço. D) Propriedades dos agregados. E) Propriedade dos grãos anidros. 5) A mecânica da fratura não estuda: A) Tensões. B) Comportamentos exatos para o concreto. C) Deformações. D) Materiais frágeis. E) Materiais homogêneos. NA PRÁTICA Utiliza-se várias aproximações para prever o comportamento do concreto. Material formado por vários constituintes e muito influenciado por processos como: fabricação, aplicação, tratamentos, etc. Apresenta difícil previsão confiável de suas propriedades sem estudos práticos e ensaios de conformidades, portanto toda sua utilização deve ser acompanhada de um rigoroso controle de qualidade SAIBA MAIS Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Documentário sobre o concreto Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Sistema Construtivo Parede de Concreto Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Portal do Concreto Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! AULA 06 – CURA DO CONCRETO # Materiais de Construção Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! AULA 05 – O QUE É O TRAÇO DO CONCRETO # Materiais de Construção Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Vantagens e Desvantagens do Concreto Armado APRESENTAÇÃO O concreto armado é um material composto, constituído por concreto simples e barras e fios de aço. Seus componentes são dispostos de maneira a utilizar racionalmente e economicamente as resistências próprias de cada um deles, garantindo sua aderência para que funcionem em conjunto. O emprego de materiais com propriedades adesivas e coesivas é muito antigo, os antigos egípcios utilizavam gesso impuro calcinado e os gregos e romanos utilizavam uma mistura de cal, água, pedras e areia. Com o passar dos anos, testes e estudos foram sendo desenvolvidos, tanto para a mistura dos componentes que formam o concreto quanto para a adição do aço no intuito de suprir a deficiência do concreto diante dos esforços de tração. O concreto armado passou a ser amplamente utilizado na construção civil. A resistência à compressão e a moldabilidade do concreto unidos à resistência à tração do aço permitem que sejam executadas as mais diversas formas arquitetônicas sem perdas na eficiência da estrutura. Porém, o concreto armado também possui algumas desvantagens. Seu elevado peso próprio, por exemplo, faz com que o dimensionamento seja mais penalizante, visto que o peso próprio da estrutura também compõe um carregamento sobre ela. Nesta Unidade de Aprendizagem, você vai conhecer os aspectos gerais e o histórico do concreto armado e suas vantagens, suas aplicações e suas desvantagens. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Reconhecer os aspectos gerais e o histórico do concreto armado.• Determinar as principais vantagens da utilização do concreto armado e suas aplicações.• Avaliar as desvantagens do concreto armado.• DESAFIO Você trabalha em uma grande construtora e foi o engenheiro responsável pelo projeto estrutural da ponte em ambiente marítimo. Durante a entrevista, você foi questionado quanto às vantagens da utilização do concreto armado naquela obra. Quais as principais vantagens que você citaria durante a entrevista? Elabore um texto-resposta para esse questionamento com no mínimo 4 vantagens. INFOGRÁFICO Apesar de amplamente utilizado na construção civil, o concreto armado possui algumas desvantagens com relação a alguns desempenhos, custo e comportamento. Veja no infográfico as vantagens e desvantagens da utilização do concreto armado. CONTEÚDO DO LIVRO Embora não seja a única opção, o concreto armado é a técnica mais utilizada em todo o mundo para a construção de estruturas. Esta solução surgiu da necessidade de mesclar a resistência à compressão e a durabilidade da pedra com as características do aço. O resultado é um material que tem como vantagens poder assumir qualquer forma com rapidez e facilidade, além de proporcionar ao metal proteção contra a corrosão. Porém, o concreto armado também traz algumas desvantagens na sua utilização devido às suas características intrínsecas e às suas propriedades.Acompanhe o capítulo Vantagens e desvantagens do concreto armado, base teórica desta Unidade de Aprendizagem. Boa leitura! Concreto Armado Liana Parizotto Catalogação na publicação: Poliana Sanchez de Araujo – CRB 10/2094 P231c Parizotto, Liana. Concreto armado / Liana Parizotto. – Porto Alegre : SAGAH, 2017. 220 p. : il. ; 22,5 cm. ISBN 978-85-9502-090-0 1. Concreto armado – Engenharia civil. I. Título. CDU 624.012.45 Revisão técnica: Shanna Trichês Lucchesi Mestre em Engenharia de Produção (UFRGS) Professora do curso de Engenharia Civil (FSG) Iniciais_Concreto armado.indd 2 09/06/2017 17:36:38 Vantagens e desvantagens do concreto armado Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Reconhecer os aspectos gerais e o histórico do concreto armado. Determinar as principais vantagens da utilização do concreto armado e suas aplicações. Avaliar as desvantagens do concreto armado. Introdução O concreto armado é um material composto, constituído por concreto simples e barras e fios de aço. Seus componentes são dispostos a fim de utilizar, de forma racional e econômica, as resistências próprias de cada um deles, garantindo sua aderência para que funcionem em conjunto. O emprego de materiais com propriedades adesivas e coesivas é de longa data: os antigos egípcios usavam gesso impuro calcinado, enquanto os gregos e romanos empregavam uma mistura de cal, água, pedras e areia. Com o passar dos anos, testes e estudos foram sendo desenvolvidos, tanto para a mistura dos componentes que formam o concreto quanto para a adição do aço, no intuito de suprir a deficiência do concreto frente aos esforços de tração. O concreto armado passou a ser muito utilizado na construção civil. A resistência à compressão e a moldabilidade do concreto, unidas à resistência à tração do aço, permitem que sejam executadas as mais diversas formas arquitetônicas sem perdas na eficiência da estrutura. No entanto, o concreto armado também possui algumas desvantagens. Seu elevado peso próprio, por exemplo, torna o dimensionamento mais penalizante, visto que o peso próprio da estrutura também compõe um carregamento sobre ela. Neste capítulo você vai conhecer os aspectos gerais e o histórico do concreto armado, suas vantagens e desvantagens, e aplicações. U4_C14_ Concreto armado.indd 207 09/06/2017 17:21:03 Aspectos gerais e históricos do concreto armado Denominamos concreto o material de construção composto pela mistura de cimento, agregado graúdo (brita ou cascalho), agregado miúdo (areia) e água. Pelo fato de sua consistência ser plástica quando fresco, é possível moldá-lo em fôrmas de acordo com as dimensões desejadas (PFEIL, 1988). O concreto armado, como o próprio nome indica, é o material formado pela associação do concreto com armaduras (elementos de aço) inseridas em seu interior, sendo utilizado para construir estruturas sujeitas a diferentes tipos de esforços. O concreto é um material que possui elevada resistência à compressão, embora ofereça baixa resistência à tração. Por sua vez, o aço absorve os esforços de tração e serve também para resistir às tensões de compressão (PFEIL, 1988). Uma grande vantagem do concreto armado é que ele alia muito bem as qualidades do concreto (como durabilidade, baixo custo e resistência à com- pressão, ao fogo e à agua) com as qualidades do aço (como ductilidade e resistência à tração e à compressão). Além disso, o aço da armadura inserida no interior do concreto fica protegido da corrosão e das altas temperaturas em caso de incêndio (BASTOS, 2006). Os materiais de construção precisam apresentar, dentre outras caracterís- ticas, resistência e durabilidade, o que explica o porquê de o concreto ser o material mais usado na engenharia. No entanto, uma viga feita em concreto simples sujeita à flexão tem resistência limitada à tração, rompendo brusca- mente após o aparecimento de fissuração. Com a colocação de armaduras na face inferior de vigas, a capacidade resistente é aumentada. Veja na Figura 1a uma viga de concreto simples, a qual sofre ruptura na parte inferior da seção devido à baixa resistência à tração do concreto e, na Figura 1b, uma viga de concreto armado em que as armaduras absorvem os esforços de tração e controlam a abertura de fissuras. Concreto armado 208 U4_C14_ Concreto armado.indd 208 09/06/2017 17:21:04 Figura 1. Vigas de concreto simples (a) e armado (b). Fonte: Adaptada de Bastos (2006, p. 8). As armaduras são empregadas não só para absorver os esforços de tração, mas também para suportar as tensões de cisalhamento causadas ou por esforços cortantes ou por momentos fletores. As armaduras auxiliam o concreto a suportar os esforços de compressão, pois o aço possui um bom comportamento não só à tração (PFEIL, 1988). O concreto e o aço têm em comum duas importantes propriedades físicas que os permitem trabalhar em conjunto de modo solidário (PFEIL, 1988): aderência mútua, a qual impede que haja o escorregamento entre os materiais e permite a transmissão de esforços de um material para o outro; e coeficientes de dilatação praticamente iguais, o que impede que, em caso de variação de temperatura, ocorram deslocamentos relativos entre os materiais, não comprometendo a aderência. Histórico do concreto armado As estruturas em concreto armado são muito utilizadas no mundo todo. Por quê? Porque, em comparação com outros materiais estruturais, além de ser muito fácil obter os materiais que compõem o concreto (cimento, agregados e água), ainda é possível contar com a grande disponibilidade de aço. Entre as aplicações do concreto armado estão os mais variados tipos de construções, 209Vantagens e desvantagens do concreto armado U4_C14_ Concreto armado.indd 209 09/06/2017 17:21:04 por exemplo, edifícios, pontes, viadutos, barragens, pavimentos rodoviários, etc. (BASTOS, 2006). Na antiguidade, madeira, rocha e ferro eram utilizados, e até hoje são encontradas construções com esses tipos de materiais. Os romanos faziam uso de pedras com uma argamassa com propriedades cimentícias contendo cal e pozolana de origem vulcânica, e confeccionaram estruturas de concreto que existem até hoje (PFEIL, 1988). O cimento Portland teve sua produção industrial iniciada somente após 1850, mas foi patenteado um pouco antes, após muitos experimentos em laboratório. O uso do concreto simples foi gradativamente substituindo as construções feitas em alvenaria de pedra (PFEIL, 1988). O chamado cimento armado surgiu na França, em 1849, quando Joseph Lambot construiu um barco de concreto com argamassa de cimento e com telas de fios de aço. Essa foi a primeira peça executada em concreto armado registrada na história. Joseph Monier, um pouco depois, passou a confeccionar vasos de jardim e outras peças com argamassa de cimento Portland e armadura e, posteriormente, reservatórios, escadas e até uma ponte. Em vários países foram feitos ensaios, que contribuíram para que se com- preendesse a real função das armaduras em conjunto com o concreto. Apenas no início do século XX surgiram as primeiras teorias realistas que abordavam o dimensionamento de elementos de concreto armado. A partir de então, ele começou a ser tratado como ciência (BASTOS, 2006). No Brasil, o concreto armado começou a ser utilizado também no início do século XX, no Rio de Janeiro. Após alguns anos, praticamente todos os cálculos estruturais passaram a ser feitos no Brasil e muitas obras de grande porte foram construídas. Vantagens e aplicações do concreto armado Como material de construção, o concreto apresenta uma série de vantagens em comparação a outros materiais. As estruturas também podem ser feitas, por exemplo, em madeira, aço ou alvenaria estrutural, dependendo da fi nalidade da obra e da disponibilidade dos materiais. Porém, conforme mencionado anteriormente, o concreto é o material estrutural mais utilizado no mundo.Vantagens do concreto armado Veja a seguir as principais vantagens do uso de concreto armado: Concreto armado 210 U4_C14_ Concreto armado.indd 210 09/06/2017 17:21:05 custo: os materiais constituintes do concreto, além de possuírem ampla disponibilidade, apresentam baixo custo, como é o caso da água e dos agregados; o aço está disponível mundialmente a preços competitivos; moldabilidade: apresenta enorme facilidade de moldagem e variabi- lidade de formas, favorecendo o projeto arquitetônico; estrutura monolítica: as estruturas são construídas sem a necessidade de ligações, assim, as peças trabalham em conjunto quando solicitadas; resistência mecânica: o concreto armado apresenta excelente desem- penho à compressão e à tração; resistência ao fogo: o concreto armado é capaz de resistir a elevadas temperaturas e se manter intacto durante um bom tempo(com relação a outros materiais), podendo suportar o período necessário à evacuação segura de pessoas dos ambientes; resistência à fadiga: principalmente em comparação ao aço, o concreto se comporta melhor quando submetido a carregamentos cíclicos, já que o aço é mais suscetível ao estado de tensões que variam no tempo; resistência a choques e vibrações: por possuírem grande massa e rigidez, as estruturas de concreto minimizam os efeitos de vibrações e oscilações causadas pelo vento ou por ações decorrentes de utilização; durabilidade: as estruturas de concreto, desde que bem projetadas e executadas, possuem boa resistência à ação de intempéries; seu custo de manutenção é baixo, quando avaliado apropriadamente em fase de projeto; as armaduras colocadas no interior do concreto são protegidas pelo meio alcalino promovido por ele, evitando a corrosão do aço quando as barras são posicionadas de maneira correta, obedecendo aos valores mínimos de cobrimento; execução: os processos construtivos de estruturas em concreto armado são muito conhecidos e difundidos, além de apresentarem facilidade e rapidez de execução; mão de obra: não são necessários profissionais com elevados níveis de qualificação, nem equipamentos avançados. Aplicações do concreto armado Veja agora as principais aplicações do concreto armado: edifícios: podem ser totalmente construídos em concreto armado, ou apenas alguns de seus elementos, com o concreto sendo moldado no local ou com estruturas pré-moldadas; 211Vantagens e desvantagens do concreto armado U4_C14_ Concreto armado.indd 211 09/06/2017 17:21:05 galpões: são construídos com estruturas pré-moldadas de concreto armado, prontas para serem montadas no local da obra; pisos industriais: são placas de concreto armado com telas soldadas para ambientes como estacionamentos, depósitos, armazéns, quadras esportivas, postos de gasolina, entre outros locais sujeitos a carrega- mentos intensos e que precisam apresentar alta resistência; obras rodoviárias: é possível usar o concreto armado na construção de pavimentos, pontes, viadutos, passarelas, túneis, galerias, estruturas de contenção, etc.; obras hidráulicas e de saneamento: o concreto armado é uma opção viável na construção de reservatórios, estações de tratamento, tubos, barragens, canais, etc.; estruturas variadas: torres, chaminés, postes, elementos de cobertura, silos, dormentes, piscinas, etc., são outras estruturas que contam com a utilização do concreto armado na sua construção. Veja alguns exemplos de estruturas em concreto armado nas figuras a seguir. Na Figura 2 há um edifício de concreto armado em construção; na Figura 3, uma ponte construída em concreto armado; e, na Figura 4, uma edificação com o uso de estruturas pré-moldadas de concreto armado. Figura 2. Exemplo de um edifício sendo construído em concreto armado. Fonte: Marykit / Shutterstock,com. Concreto armado 212 U4_C14_ Concreto armado.indd 212 09/06/2017 17:21:06 Figura 3. Exemplo de uma ponte construída em concreto armado. Fonte: Fotoluminate LLC / Shutterstock.com. Figura 4. Exemplo de uma edificação sendo construída com estruturas pré-moldadas de concreto armado. Fonte: Budimir Jevtic / Shutterstock.com. Desvantagens do concreto armado Você já teve a oportunidade de conhecer as inúmeras vantagens do concreto armado no item anterior. No entanto, você vai ver agora algumas das prin- cipais desvantagens do uso de concreto armado e que são importantes para 213Vantagens e desvantagens do concreto armado U4_C14_ Concreto armado.indd 213 09/06/2017 17:21:06 que você tome uma decisão acertada sobre usá-lo ou não no projeto em que você está trabalhando: massa específica: provavelmente a maior desvantagem do concreto armado é o seu valor de massa específica bastante elevado (2500 kg/m³); é possível afirmar que o concreto armado apresenta baixa resistência por unidade de volume em comparação com o aço, pois são necessários grandes volumes de estruturas de concreto (e, consequentemente, pesos elevados) para suportar os carregamentos; reformas e demolições: de fato, é um tanto difícil realizar reformas, reforços e remodelagem de peças de concreto armado; desempenho térmico e acústico: o concreto armado não possui um desempenho tão bom quando se trata de transmissão de calor e de som; fôrmas e escoramentos: como o concreto armado é moldado no local e na hora da construção (a não ser no caso de estruturas pré-moldadas), é necessário o uso de fôrmas e de escoramentos, o que representamais custos; produção: por ser muitas vezes produzido in loco, a resistência final do concreto pode ser afetada devido a erros durante os processos de mistura e cura, ou mesmo durante o lançamento e adensamento; fissuração: a retração (isto é, a redução de volume do concreto por perda de umidade) e a fluência (ou seja, a deformação lenta de estruturas sujeitas a cargas de longa duração) são os dois fenômenos responsáveis pelo aparecimento de fissuras no concreto e serão detalhados a seguir. Fissuração no concreto armado A existência da fi ssuração em estruturas de concreto armado se deve ao fato de o concreto apresentar baixa resistência a esforços de tração. Esse fenômeno, apesar de indesejável, é absolutamente natural, mas devem ser respeitados os limites estabelecidos por norma. As causas principais do aparecimento de fi ssuras no concreto armado são (PFEIL, 1988): a retração do concreto, que nada mais é do que a redução do volume quando há rápida evaporação da água na mistura fresca; e as solicitações atuantes que geram esforços normais de tração. Concreto armado 214 U4_C14_ Concreto armado.indd 214 09/06/2017 17:21:06 É possível evitar ou minimizar a retração do concreto com a adoção de algumas medidas de proteção durante a fase de endurecimento do concreto fresco. A cura do concreto− cuja finalidade é evitar que a água da mistura evapore − deve ser realizada para que se mantenha úmida a superfície de concreto nas suas primeiras idades. Você também pode usar uma armadura suplementar, chamada armadura de pele, que vai contribuir para a diminuição das fissuras por retração, absorvendo os esforços (BASTOS, 2006). Como a evaporação acontece na superfície do concreto, a retração será maior nessa região do que no interior da estrutura, originando tensões de retração capazes de provocar fissuras. O encurtamento da peça provocado pela retração vai depender de alguns fatores, como (BASTOS, 2006): a espessura dos elementos: quanto menor for a espessura, maior será a superfície de contato da peça com o ambiente em relação ao seu volume, e maior será a retração; a composição química do cimento: cimentos com maior resistência e com endurecimento acelerado provocam maior retração; a quantidade de cimento: quanto maior for a quantidade, maior será a retração; a relação água/cimento: quanto maior for essa relação, maior será a retração; a umidade ambiente: se a umidade estiver alta, a evaporação ficará dificultada e a retraçãoserá menor; a temperatura ambiente: quanto maior for a temperatura, maior será a retração. É um pouco mais complicado impedir as fissuras causadas por tensões de tração porque as deformações do concreto e do aço são incompatíveis (o aço é muito mais tolerante aos alongamentos de tração). Para evitar a fissuração do concreto, seria necessário aplicar tensões baixas de tração na peça e armaduras, o que seria antieconômico. Assim, já que não podemos eliminar as fissuras, pelo menos buscamos diminuir seu aparecimento. Você já deve ter visto que as fissuras do concreto armado causam alguns efeitos prejudiciais ligados à estética, à insegurança aos usuários e, principal- mente, à redução da proteção das armaduras (pela oxidação delas em contato com a água e o ar) (PFEIL, 1988). Para evitar isso, são estipulados valores aceitáveis de fissuras, de acordo com os estados limites de serviço (ELS) apresentados em norma, em função do ambiente em que a estrutura vai se encontrar (BASTOS, 2006). 215Vantagens e desvantagens do concreto armado U4_C14_ Concreto armado.indd 215 09/06/2017 17:21:07 Para saber mais sobre os estados limites de serviço relativos à formação de fissuras (ELS-F) e à abertura de fissuras (ELS-W), consulte o item 17.3 da norma ABNT NBR 6118:2014 “Projeto de estruturas de concreto – Procedimento”. Veja a relação das fissuras com os componentes do cimento no vídeo “Por que o concreto fissura?” (ANDRADE, 2016), disponível no link ou código a seguir: https://goo.gl/0EVCU2 Concreto armado 216 U4_C14_ Concreto armado.indd 216 09/06/2017 17:21:07 1. Com relação às características do concreto armado, assinale a alternativa correta: a) O concreto armado possui elevada resistência à compressão e baixa resistência à tração. b) As armaduras colocadas na parte inferior de vigas de concreto absorvem os esforços de tração de uma peça sujeita à flexão e controlam o aparecimento de fissuras. c) As armaduras de peças de concreto armado se limitam a absorver os esforços gerados por solicitações normais de tração. d) Por serem materiais distintos, deve-se ter cuidado ao utilizar o concreto e o aço em conjunto. e) O concreto armado surgiu apenas no século XX, que foi quando passou a ser utilizado também no Brasil. 2. Com relação às vantagens na utilização do concreto armado, assinale a alternativa correta: a) O concreto armado, por ser moldável, permite que sejam feitas reformas e demolições com facilidade. b) Pelo fato de as estruturas de concreto serem monolíticas, elas apresentam facilidade de serem moldadas. c) Os processos de construção de estruturas de concreto armado são conhecidos, e a sua execução não exige uma mão de obra com elevado nível de qualificação. d) Apesar de a durabilidade do concreto ser muito boa, o custo de manutenção de estruturas em concreto armado é alto. e) As peças de concreto armado possuem grande massa e rigidez, por isso são bastante resistentes ao fogo. 3. Com relação às aplicações do concreto armado, assinale a resposta correta: a) Os edifícios de concreto armado só podem ser realizados em concreto moldado no local. b) Na construção de reservatórios, não é recomendada a utilização de concreto armado, devido a sua porosidade e permeabilidade. c) Normalmente, os pavilhões industriais não são construídos em concreto armado, pois sua agressividade química é muito elevada. d) Os pavimentos rodoviários não possuem armadura e podem ser realizados em concreto, mas nunca armado. e) Os pisos de postos de gasolina e de estacionamentos são exemplos de pisos realizados em concreto armado. 4. Com relação às desvantagens da utilização do concreto armado, assinale a alternativa correta: a) Seu elevado peso próprio é uma das principais desvantagens no concreto armado, pois esse fato pode ser penalizante na execução. 217Vantagens e desvantagens do concreto armado U4_C14_ Concreto armado.indd 217 09/06/2017 17:21:08 b) O fato de o concreto produzido não atingir a resistência prevista em projeto é uma desvantagem que não pode ser evitada. c) Não existem concretos com bom desempenho térmico e acústico, e essa é uma desvantagem intrínseca do material. d) A necessidade de um sistema de fôrmas e escoramentos é uma desvantagem das estruturas de concreto armado que pode ser evitada pela utilização de elementos pré-moldados. e) A fissuração de elementos de concreto armado é uma desvantagem inevitável e não pode ser controlada. 5. A fissuração dos elementos de concreto armado é uma desvantagem que, se não controlada, pode comprometer a durabilidade da estrutura. Com relação à fissuração dos elementos de concreto armado, assinale a alternativa correta: a) As principais causas do aparecimento de fissuras nos elementos de concreto armado são a expansão e as solicitações normais de tração. b) Quanto maior for a espessura do elemento, maior será a retração e a possibilidade de fissuração. c) A retração do concreto pode ser evitada ou minimizada com a adoção de algumas medidas de proteção durante a fase de endurecimento do concreto fresco. d) Para evitar a fissuração do concreto por tensões de tração, seria necessário aplicar tensões elevadas de tração na peça e armaduras. e) Os principais efeitos prejudiciais das fissuras do concreto armado estão ligados à estética e à sensação de insegurança aos usuários. Concreto armado 218 U4_C14_ Concreto armado.indd 218 09/06/2017 17:21:08 ANDRADE, S. Por que o concreto fissura? [S.l.]: Canal do Youtube Por dentro da Engenha- ria Civil, 2016. Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=8yohIzMKCRE>. Acesso em: 30 abr. 2017. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 6118:2014. Projeto de estruturas de concreto – procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 2014. BASTOS, P. S. S. Fundamentos do concreto armado. Bauru: UNESP, 2006. Notas de aula. Disponível em: <http:// http://coral.ufsm.br/decc/ECC1006/Downloads/FUNDAMEN- TOS.pdf>. Acesso em: 29 abr. 2017. PFEIL, W. Concreto armado 1: introdução. 5. ed. Rio de Janeiro: LTC, 1988. Leitura recomendada PINHEIRO, L. B.; MUZARDO, C. D.; SANTOS, S. P. Estrutura de concreto. Campinas: Uni- camp, 2014. cap. 2. Disponível em: <http://www.fec.unicamp.br/~almeida/ec702/ EESC/Concreto.pdf>. Acesso em: 27 abr. 2017. 219Vantagens e desvantagens do concreto armado U4_C14_ Concreto armado.indd 219 09/06/2017 17:21:09 Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para esta Unidade de Aprendizagem. Na Biblioteca Virtual da Instituição, você encontra a obra na íntegra. Conteúdo: DICA DO PROFESSOR O vídeo apresenta algumas considerações quanto às desvantagens do concreto armado. Assista! Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! EXERCÍCIOS 1) Com relação às características do concreto armado, assinale a alternativa correta: A) a) O concreto armado possui elevada resistência à compressão e baixa resistência à tração. B) b) As armaduras colocadas na parte inferior de vigas de concreto absorvem os esforços de tração de uma peça sujeita à flexão e controlam o aparecimento de fissuras. C) c) As armaduras de peças de concreto armado se limitam a absorver os esforços gerados por solicitações normais de tração. D) d) Por serem materiais distintos, deve-se ter cuidado ao utilizar o concreto e o aço em conjunto. E) e) O concreto armado surgiu apenas no século XX, que foi quando passou a ser utilizado também no Brasil. 2) Com relação às vantagens na utilização do concreto armado, assinale a alternativa correta. A) a) O concreto armado, por ser moldável, permite que sejam feitas reformas e demolições com facilidade. B) b) Pelo fato de as estruturas de concreto serem monolíticas, elas apresentam facilidade em serem moldadas. C) c) Os processos de construção de estruturas de concreto armado são conhecidos e a sua execução não exige uma mão de obra com elevado nível de qualificação. D)d) Apesar de a durabilidade do concreto ser muito boa, o custo de manutenção de estruturas em concreto armado é alto. E) e) Peças de concreto armado possuem grande massa e rigidez, por isso são bastante resistentes ao fogo. 3) Com relação às aplicações do concreto armado, assinale a resposta correta. A) a) Edifícios de concreto armado só podem ser realizados em concreto moldado no local. B) b) Na construção de reservatórios não é recomendada a utilização de concreto armado, devido a sua porosidade e sua permeabilidade. C) c) Normalmente, pavilhões industriais não são construídos em concreto armado, pois sua agressividade química é muito elevada. D) d) Pavimentos rodoviários não possuem armadura, podem ser realizados em concreto, mas nunca armado. E) e) Pisos de postos de gasolina e estacionamentos são exemplos de pisos realizados em concreto armado. 4) Com relação às desvantagens da utilização do concreto armado, assinale a alternativa correta. A) a) Seu elevado peso próprio é uma das principais desvantagens no concreto armado, pois esse fato pode ser penalizante na execução. B) b) O fato de o concreto produzido não atingir a resistência prevista em projeto é uma desvantagem que não pode ser evitada. C) c) Não existem concretos com bom desempenho térmico e acústico, essa é uma desvantagem intrínseca do material. D) d) A necessidade da utilização de um sistema de fôrmas e escoramentos é uma desvantagem das estruturas de concreto armado que pode ser evitada pela utilização de elementos pré-moldados. E) e) A fissuração de elementos de concreto armado é uma desvantagem inevitável e não pode ser controlada. 5) A fissuração dos elementos de concreto armado é uma desvantagem que, se não controlada, pode comprometer a durabilidade da estrutura. Com relação à fissuração dos elementos de concreto armado, assinale a alternativa correta. A) a) As principais causas do aparecimento de fissuras nos elementos de concreto armado são a expansão e as solicitações normais de tração. B) b) Quanto maior a espessura do elemento, maior será a retração e a possibilidade de fissuração. C) c) A retração do concreto pode ser evitada ou minimizada com a adoção de algumas medidas de proteção durante a fase de endurecimento do concreto fresco. D) d) Para se evitar a fissuração do concreto por tensões de tração, seria necessário que fossem aplicadas tensões elevadas de tração na peça e armaduras. E) e) Os principais efeitos prejudiciais das fissuras do concreto armado estão ligados à estética e à sensação de insegurança aos usuários. NA PRÁTICA O concreto armado pode ser utilizado como material estrutural em toda a construção civil, como edificações, obras de saneamento, estações de tratamento de água, sistemas de esgotos, barragens, usinas hidrelétricas, prédios, pontes, viadutos, etc. Com alterações na composição do concreto também podem ser fabricados concretos com propriedades diferentes das convencionais, que podem ser necessárias em algumas obras específicas. SAIBA MAIS Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Alvenaria estrutural e estrutura aporticada de concreto armado: estudo econômico comparativo de edificações esbeltas Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Avaliação dos aspectos técnicos e econômicos entre estruturas pré-fabricadas e moldadas in loco Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Como tratar as fissuras no concreto Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Protensão: Materiais e disposições construtivas APRESENTAÇÃO O sistema de protensão consiste basicamente em colocar e tracionar cordoalhas (cabos de aço) dentro da estrutura, aumentando-se a capacidade portante do elemento. Essas cordoalhas tracionadas geram esforços contrários aos esforços criados pelo peso próprio e/ou pelas cargas empregadas, influenciando, assim, no desempenho final, por sobreposição dos efeitos. Para realizar o processo de protensão, acondicionam-se bainhas metálicas à estrutura, por onde passam os cabos a serem protendidos. Nesta Unidade de Aprendizagem, você verá a protensão com aderência inicial, protensão com aderência posterior e protensão sem aderência ou não aderente. Bons estudos. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Expressar o funcionamento dos sistemas de protensão.• Identificar os materiais utilizados em estruturas protendidas.• Construir a disposição (o traçado geométrico) da estrutura em protensão.• DESAFIO O uso de armaduras protendidas em estruturas vem sendo feito com maior ascendência nas últimas décadas, principalmente, para a construção de silos, tanques, pontes e viadutos. Como a própria palavra já menciona, “protensão” ou “pré-tensão” é o processo pelo qual se aplicam tensões de compressão prévia na peça concretada. Você, na qualidade de Engenheiro Civil, é contratado pela empresa Sinuz, que produz concreto protendido, e esta deseja que você realize o traçado geométrico. Como engenheiro, você salienta a importância real desse traçado, que ela deve ser realizada para uma determinada estrutura, independentemente do elemento a ser avaliado. Acompanhe na imagem a seguir a planta baixa. INFOGRÁFICO Em relação ao sistema construtivo, quando se utiliza o concreto protendido, existem vantagens e desvantagens, o engenheiro projetista deve conhecer essas particularidades para conseguir aproveitar ao máximo esse sistema e mesmo saber quando utilizar estruturas em concreto armado convencional e estruturas em concreto protendido. Veja, no Infográfico a seguir, as vantagens e desvantagens do uso do concreto prontedido. CONTEÚDO DO LIVRO Usualmente, a resistência do concreto empregado em peças protendidas é superior quando comparado com a resistência de peças de concreto armado, os materiais empregados, como a bainha, são empregadas nos casos de protensão sem aderência e com aderência posterior; a injeção de calda de cimento protege a armadura contra corrosão, entre outras características; com isso, é importante o detalhamento dos materiais construtivos do concreto protendido. Este capítulo apresentará as características do concreto e do aço empregados em estruturas protendidas. Também, os materiais empregados em bainhas, injeção de calda de cimento e ancoragens nos sistemas de protensão e nas operações de protensão. Leia mais no capítulo Protensão: matreriais e disposições construtivas, que faz parte do livro Estrutura em concreto armado e é base teórica desta Unidade de Aprendizagem. Boa leitura. ESTRUTURAS EM CONCRETO ARMADO Priscila Correa Revisão técnica: André Luís Abitante Engenheiro Civil Mestre em Engenharia e Ciência dos Materiais, ênfase em Controle de Processos Shanna Trichês Lucchesi Mestre em Engenharia de Produção Professora do curso de Engenharia Civil Catalogação na publicação: Karin Lorien Menoncin CRB-10/2147 C825e Correa, Priscila Marques. Estruturas em concreto armado / Priscila Marques Correa ; [revisão técnica : André Luís Abitante, Shanna Trichês Lucchesi]. – Porto Alegre : SAGAH, 2018. 160 p. : il. ; 22,5 cm ISBN 978-85-9502-301-7 1. Engenharia civil. 2. Concreto armado. I. Título. CDU 624.012.45 NOTA As Normas ABNT são protegidas pelos direitos autorais por força da legislação nacional e dos acordos, convenções e tratados em vigor, não podendo ser reproduzidas no todo ou em parte sem a autorização prévia da ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. As Normas ABNT citadas nesta obra foram reproduzidas mediante autorização especial da ABNT. Protensão: materiais e disposições construtivas Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Determinar como funciona o sistema de protensão. Identi� car quais materiais são utilizados em estruturas protendidas. Detalhar o traçadogeométrico da estrutura em protensão. Introdução Neste texto, você vai ver como funciona o sistema de protensão e os materiais utilizados em estruturas protendidas. Além disso, você vai es- tudar detalhadamente o traçado geométrico da estrutura de protensão. Sistema de protensão O sistema de protensão (ou protendido) tem sido uma solução para engenhei- ros e arquitetos, quando se trata das limitações de projetos de construção e execução de estruturas de concreto leves, sem sacrifi car a sua resistência. O uso de armaduras protendidas em estruturas vem crescendo nas últimas décadas, principalmente para a construção de silos, tanques, pontes e viadutos. Como a própria palavra já menciona, protensão ou pré-tensão é o processo pelo qual se aplicam tensões de compressão prévia na peça concretada. Para um melhor entendimento, imagine uma pessoa carregando vários cadernos sobrepostos. Para que eles sejam erguidos até o alcance da estante sem que caiam, ela precisará aplicar uma força horizontal, que gera uma força de atrito entre as fileiras; essas forças são capazes de superar o peso próprio U N I D A D E 3 do conjunto. A aplicação dessa força é entendida como força de protenção, ou seja, cria pré-tensões contrárias àquelas forças de operação. Na Figura 1, observa-se um exemplo de estrutura protendida (laje). Em função de esse tipo de estrutura apresentar aços de rigidez elevada, por exemplo, CP190, esses elementos apresentam maior durabilidade e resistência. Figura 1. Laje de concreto protendido. Fonte: Lopes ([2017]). Protensão aplicada ao concreto O concreto é um dos materiais mais usados na construção civil, e sua produção tem um custo relativamente baixo. A principal característica desse material é apresentar resistência a compressão axial; porém, a sua resistência a tração é baixa, podendo chegar a 10% da resistência a compressão. Dependendo do traço utilizado, o concreto pode sofrer tração, ocasionando fi ssuras e reduzindo a quase zero a resistência a tração. Como o concreto trabalha de maneira distinta a compressão e tração, dependendo da solicitação, é necessária uma compressão prévia — ou seja, protensão — nas regiões em que as solicitações produzem tensões de tração. A protensão no concreto é uma forma de introduzir nas vigas esforços prévios que reduzam as tensões de tração no material, quando solicitado em Protensão: materiais e disposições construtivas2 serviço. Utilizam-se cabos de aço de elevada resistência, os quais devem estar tracionados e ancorados no concreto. Na Figura 2, observa-se uma viga de concreto armado, sujeita a esforço de flexão. É possível verificar que, na parte superior da viga, ocorre a compressão e, na inferior, um esforço de tração. Percebe-se que ocorre a fissuração, mas não a ruptura total, devido à resistência da armadura de aço. Figura 2. Viga de concreto armado convencional. Fonte: Martins ([200-?]). Na Figura 3, observa-se uma aplicação de tensão prévia na viga de concreto, mediante o uso de cabos de aço tracionados e ancorados nas extremidades do elemento. O esforço ocasionado pela ancoragem do cabo denomina-se protensão. Figura 3. Aplicação de uma protensão. Fonte: Martins ([200-?]). Sistemas com armaduras pré-tracionadas Os sistemas com armaduras pré-tracionadas são mais adequados para insta- lações fi xas (fábricas). Nesse sistema, ocorre um pré-alongamento da arma- dura, no qual se utilizam apoios independentes do elemento estrutural. Esse pré-tracionamento da armadura ocorre antes do lançamento do concreto. 3Protensão: materiais e disposições construtivas Após a cura do concreto, a ligação da armadura com os apoios é desfeita e a ancoragem ocorre por aderência. Na Figura 4, tem-se a representação de três vigas simultaneamente pré- -tracionadas. O processo é dividido em seis etapas: 1. As armaduras são colocadas. 2. É realizada a fixação das armaduras. 3. A fixação é feita por meio de um dispositivo mecânico. 4. A placa de ancoragem da esquerda é fixa e a da direita é móvel. Ao longo do curso, estica-se a armadura, empurrando a placa móvel, a qual é fixada posteriormente por calços. 5. Mantêm-se as armaduras esticadas. 6. É feita a compactação do concreto nas formas, envolvendo as armaduras protendidas, as quais se aderem. Após a cura, a tensão é lentamente retirada das armaduras. Figura 4. Protensão de três vigas simultaneamente. Fonte: Martins ([200-?]). Sistemas com armaduras pós-tracionadas Os sistemas com armaduras pós-tracionadas são muito utilizados quando a protensão é realizada em obra. Nesse sistema, ocorre um pré-alongamento da armadura após a cura do concreto, em que os apoios são partes do próprio elemento. A seguir, a aderência é atingida permanentemente, por meio de bainhas. Esse sistema é classifi cado conforme os tipos de cabos, os seus percursos na viga, os tipos e os posicionamentos das ancoragens, entre outros. Protensão: materiais e disposições construtivas4 Protensão com aderência inicial Esse tipo de protenção é aplicado para a fabricação de pré-moldados de con- creto protendido. A armadura ativa é posicionada, ancorada em blocos nas cabeceiras e tracionada. Posteriormente, coloca-se a armadura passiva, para então ocorrer o lançamento do concreto e seu adensamento. Depois da cura do concreto, retiram-se as formas e o equipamento que mantinha os cabos tracionados. Com isso, os fi os são cortados, transferindo a força de protensão para o concreto por meio da aderência, que deve estar desenvolvida. Protensão com aderência posterior A protensão é aplicada sobre uma peça com concreto no estado endurecido, e a aderência ocorre por meio da injeção de uma pasta de cimento no interior das bainhas, com auxílio da bomba injetora. Geralmente os cabos são pós- -tracionados; quando a força de protensão é atingida, ocorre o ancoramento dos cabos (por cunhas metálicas ou argamassa de elevada resistência). Protensão sem aderência A protensão é aplicada sobre o concreto já endurecido, não ocorrendo aderência entre os cabos e o concreto. A falta de aderência ocorre apenas para a armadura ativa, visto que a passiva sempre estará aderente ao concreto (Figura 5). Figura 5. Protensão sem aderência. Fonte: Veríssimo e Cesar Junior (1998). 5Protensão: materiais e disposições construtivas Características referentes à aderência No Brasil, não é comum o uso de protensão sem aderência e, ao contrário dos Estados Unidos, a norma não versa sobre esse assunto. Não há uma padro- nização entre os países sobre a questão da aderência, pois tanto o concreto protendido aderido como o não aderido têm suas particularidade. No protendido não aderido, as perdas por atrito são menores e há maior rapidez e facilidade em posicionar os cabos, com uma maior excentricidade. No caso do protendido com aderência, ocorre um aumento da capacidade das seções no estado limite último, a falha de um cabo tem consequências restritas e ocorre uma melhoria do comportamento da peça entre os estágios de fi ssuração e de ruptura. Como observado na Figura 6, a aderência da armadura influencia no comportamento de fissuração do concreto, pois, quando não há aderência dos cabos, forma-se um maior número de fissuras de grande abertura. Quando a viga apresenta uma menor abertura, a armadura está mais protegida contra a corrosão. Figura 6. Viga de concreto: A) com aderência; B) sem aderência. Fonte: Veríssimo e Cesar Junior (1998). Protensão: materiais e disposições construtivas6 A protensão nas vigas de concreto melhora a resistência quanto às solicitações de flexão e de cisalhamento. Materiais utilizados em concreto protendido O concreto protendido é composto pelos seguintes materiais: concreto simples, aço não protendido, aço protendido, ancoragem e bainhas metálicas. Concreto O emprego da protensão requer técnicas mais elaboradas do que as utilizadas para o concreto armado não protendido. Nesse sentido, o controle de qualidade é necessário do início ao fi m doprocesso. A principal propriedade mecânica do concreto é a resistência a compressão axial ( fck). Essa resistência é determinada em ensaios de ruptura de corpos de prova normatizados. Por exemplo, o concreto não protendido apresenta uma resistência na faixa de 20 a 30 MPa, quando, nos concretos com protensão, a resistência é em torno de 30 a 40 MPa. Geralmente é utilizado o cimento Portland CPIV, mas, em casos de con- cretos especiais, como o concreto de alta resistência (CAR), é necessário o uso de cimentos especiais, como o cimento de alta resistência inicial (CPV). Armaduras não protendidas Para as armaduras não protendidas, é comum utilizar vergalhões, que são usa- dos em concreto armado. No caso de estruturas protendidas, essas armaduras recebem as qualifi cações de convencionais ou suplementares. Os aços utilizados como armadura convencional são designados pela sigla CA (concreto armado), seguida pelo valor do limite de escoamento em kgf/mm². Armaduras protendidas Os aços utilizados para a produção de armaduras de protensão são classifi - cados como: 7Protensão: materiais e disposições construtivas Fios trefilados de aço carbono, com diâmetros variando entre 3 mm a 8 mm (Figura 7). Figura 7. Fios trefilados. Fonte: Alibaba (2017). Cordoalhas, constituídas por fios trefilados, enrolados em forma de hélice, podendo ser com dois, três ou sete fios. A classificação quanto à resistência a tração dos aços utilizados para a produção das cordoalhas é CP-190 e CP-210 (Figura 8). Figura 8. Cordoalha. Fonte: MFRural (2016). Protensão: materiais e disposições construtivas8 Barras de aço-liga, laminadas a quente, com diâmetro superior a 12 mm (Figura 9). Figura 9. Barra de aço-liga. Fonte: Belians (2017). As principais propriedades mecânicas dos aços de protensão são: Limite de elasticidade de 0,01%. Limite de escoamento de 0,2%, após descarga. Os aços de protensão devem ser tracionados com a maior tensão possível, para que não ocorra uma redução da tensão aplicada, após determinado tempo. Em geral, a perda não pode ultrapassar 20%. Bainhas para armaduras pós-tracionadas Bainhas são tubos nos quais as armaduras de protensão são posicionadas, podendo ser com aderência posterior ou também sem aderência (Figura 10). São fabricadas em aço laminado, com diferentes espessuras, variando entre 0,1 a 0,35 mm, e costurados em hélice. Para criar aderência, as bainhas são pre- enchidas com argamassas. Elas devem atender aos seguintes quesitos: a) Ter uma boa barreira, para evitar a entrada da pasta para seu interior. b) Ter tamanho suficiente para comportar os cabos e a passagem da pasta de injeção. 9Protensão: materiais e disposições construtivas Figura 10. Bainha metálica. Fonte: Bastos (2015). Ancoragem Uma forma simples e econômica de fi xação dos fi os e das cordoalhas é por meio de cunhas e portas-cunha. As cunhas se apresentam de duas formas: bi ou tripartidas (Figura 11). Figura 11. Elemento de ancoragem. Fonte: Bastos (2015). Protensão: materiais e disposições construtivas10 Traçado geométrico da estrutura em protensão Estrutura protendida com armaduras pré-tracionadas Em estruturas protendidas com armaduras pré-tracionadas, o traçado geomé- trico é simples, em decorrência do processo construtivo. As armaduras podem ser retilíneas ou poligonais (Figura 12). Figura 12. Estrutura protendida com armadura pré-tracionada. Fonte: Hanal (2005). Estrutura protendida com armaduras pós-tracionadas Nas estruturas protendidas com armaduras pós-tracionadas, colocadas no interior de bainhas fl exíveis, os cabos podem assumir uma forma qualquer. Entretanto, deve-se evitar um elevado número de curvas, para reduzir as perdas por atrito. Figura 13. Estrutura protendida com armadura pós-tracionada. Fonte: Hanal (2005). 11Protensão: materiais e disposições construtivas Acesse o link para conhecer mais sobre os fundamentos do concreto protendido Hanal (2005). https://goo.gl/QYmTwN 1. São características das estruturas de concreto protendido: a) o elevado custo de produção. b) a baixa resistência a tração. c) a concretagem feita em camadas e adoção de enchimento com concreto celular. d) a integração entre elementos de enchimento e pré- moldados, eliminação das tensões transversais e facilidade de moldagem. e) a ausência de fissuração, resistência a ambientes agressivos e obtenção de grandes vãos. 2. Com relação às cordoalhas de aço para concreto protendido, conforme o número de fios, estas se classificam em: a) cordoalha com quatro fios e cordoalha com oito fios. b) cordoalha com cinco fios e cordoalha com dez fios. c) cordoalha com três fios e cordoalha com sete fios. d) cordoalha com seis fios e cordoalha com doze fios. e) cordoalha com quatro fios e cordoalha com nove fios. 3. Com relação às cordoalhas de aço para concreto protendido, conforme a resistência à tração, estas se classificam em: a) CP-190 e CP-210. b) CP-500 e CP-600. c) CP-150 e CP-200. d) CP-170 e CP-250. e) CP-400 e CP-550. 4. Em uma estrutura de concreto protendido, o elemento construtivo que envolve e protege a armadura ativa é denominado: a) ancoragem. b) bainha. c) cordoalha. d) estribo. e) forma. 5. Para a execução de uma passarela sobre uma via urbana, com vão livre de 10 m e gabarito acima de 5 m, com custo de manutenção mínimo e previsto para até 20 anos, deve-se utilizar: a) qualquer tipo de estrutura. b) concreto armado. c) aço. d) aço ou concreto armado. e) concreto protendido. Protensão: materiais e disposições construtivas12 ALIBABA. Fios atrelados. 2017. Disponível em: <https://portuguese.alibaba.com/pro- duct-detail/hot-sale-2-3mm-carbon-steel-spring-wires-cold-drawn-high-carbon- -spring-steel-wire-1914014032.html>. Acesso em: 21 dez. 2017. BASTOS, P. S. dos S. Concreto protendido. 2015. Disponível em: <http://wwwp.feb. unesp.br/pbastos/Protendido/Ap.%20Protendido.pdf>. Acesso em: 21 dez. 2017. BELIANS. Barra dywidag COFRESA (Pack). 2017. Disponível em: <https://belians.com/es/ chapas-de-muro/196-barra-dywidag-cofresa>. Acesso em: 21 dez. 2017. HANAL, J. B. de. Fundamentos do concreto protendido. São Carlos: [s.n.], 2005. Disponível em: <http://www.set.eesc.usp.br/mdidatico/protendido/arquivos/cp_ebook_2005. pdf>. Acesso em: 21 dez. 2017. LOPES, M. Concreto protendido reduz custos, materiais e tempo de obra. [2017]. Dis- ponível em: <http://www.temsustentavel.com.br/concreto-protendido-e-custos- -materiais/#comments>. Acesso em: 21 dez. 2017. MARTINS, F. Conceito de concreto protendido. [200-?]. Disponível em: <https://goo.gl/ dCwen3>. Acesso em: 21 dez. 2017. MFRURAL. Cordoalhas para currais. 2016. Disponível em: <http://www.mfrural.com. br/detalhe/cordoalhas-para-currais-166489.aspx>. Acesso em: 21 dez. 2017. VERISSIMO, G. de S.; CESAR JUNIOR, K. M. L. Concreto protendido: fundamentos básicos. 2017. Disponível em: <http://wwwp.feb.unesp.br/lutt/Concreto%20Protendido/CP- -vol1.pdf>. Acesso em: 21 dez. 2017. Leitura recomendada QCONCURSOS.COM. Questões de concursos. [200-?]. Disponível em: <https://goo.gl/ jiaV82>. Acesso em: 21 dez. 2017. 13Protensão: materiais e disposições construtivas Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para esta Unidade de Aprendizagem. Na Biblioteca Virtual da Instituição, você encontra a obra na íntegra. Conteúdo: DICA DO PROFESSOR O uso de armaduras protendidas em estruturas vem sendo usada com maior ascendência nas últimas décadas, principalmente para a construção de silos, tanques, pontes e viadutos. Como a própria palavra já menciona, “protensão” ou “pré-tensão” é o processo pelo qual se aplicam tensões de compressão prévia na peça concretada. Acompanhe, na Dica do Professor, as vantagens e desvantagens na utilização do concreto protendido CP, que devem ser levadas em consideração na execução de um projeto, assim como as características do aço utilizado. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! EXERCÍCIOS 1)Um engenheiro quer fazer uma edificação e deseja utilizar o concreto protendido. Qual proposição ele deve seguir para poder realizar esse tipo de técnica com segurança? A) a) Pode-se executar qualquer tipo de estrutura utilizando os mesmos vergalhões do concreto armado convencional. B) b) A resistência da armadura utilizada em concreto armado convencional e concreto armado protendido deve ser igual, sendo que a resistência do concreto utilizado deve ser maior. C) c) A posição das armaduras no elemento estrutural depende do diagrama de esforços cortantes. Assim, quanto maior o esforço cortante maior será a tensão. D) d) Os cabos de aço não precisam atravessar toda a estrutura para se utilizar a técnica de protensão. E) e) As cordoalhas devem ter resistência superior à resistência do aço comum utilizado no concreto armado convencional: em torno de 1900 MPa. 2) Em relação à elaboração de um projeto de uma estrutura protendida, deve-se seguir alguns preceitos para um bom desempenho. Quais são eles? A) a) O traçado geométrico deve seguir a linha de esforços cortantes. B) b) Em uma viga contínua, tem-se regiões de momentos negativos. Assim, nesses locais, deve-se colocar a cordoalha de protensão, com o intuito de reduzir os efeitos das tensões de tração na região superior. C) c) Em vigas nas quais é executado o concreto protendido com aderência, o número de fissuras é menor, com a vantagem das fissuras serem menores. D) d) Em vigas em que é executado o concreto protendido sem aderência, o número de fissuras é maior; contudo, as fissuras são maiores também. E) e) As bainhas de protensão são elementos fabricados em concreto, por onde as armaduras são posicionadas. 3) Quando se utiliza a técnica da protensão, existem vantagens e desvantagens. Nas questões a seguir, estão listadas algumas vantagens e algumas desvantagens. Qual questão está correta? A) a) Uma das desvantagens do concreto protendido é que não se pode reduzir a geometria das seções. B) b) A grande vantagem é que o aço utilizado é mais barato que o aço utilizado em concreto convencional. C) c) Consegue-se vencer vãos maiores com a utilização do concreto protendido. D) d) Não é necessário nenhum equipamento especial. E) e) Tem como desvantagem a redução na capacidade portante em relação a efeitos oriundos de cargas móveis. 4) Em relação às possibilidades existentes para o concreto protendido, assinale a resposta correta. A) a) A protensão com aderência inicial consiste em colocar a protensão antes de colocar a carga no elemento estrutural. B) b) Em relação à protensão com aderência inicial, as barras são alongadas antes de colocar na forma e soltas logo após a concretagem. C) c) Na protensão com aderência posterior, devem-se alongar as cordoalhas após a concretagem. D) d) Na protensão com aderência posterior, devem-se alongar as cordoalhas após o concreto estar endurecido. E) e) Após o alongamento das armaduras, o processo de protensão está completo. 5) Em relação à protensão, devem-se ter como parâmetros corretos: A) a) O concreto utilizado para a técnica da protensão deve ter baixa resistência. b) O traçado geométrico da estrutura de protensão deve ser sempre retilíneo, de forma a manter sempre as cordoalhas bem esticadas, quanto mais esticadas maior capacidade B) portante. C) c) A calda de cimento é utilizada para melhorar a capacidade portante do concreto. D) d) A calda de cimento melhora a capacidade da cordoalha para suportar os efeitos da corrosão. E) e) O diagrama tensão x deformação do aço designado para o concreto protendido é igual ao diagrama tensão x deformação do aço utilizado no concreto convencional. NA PRÁTICA Para se produzir o efeito de protensão, devem-se tensionar as cordoalhas de aço com ajuda de equipamentos apropriados para isso. Para se realizar esse processo, deve-se esperar para que o concreto atinja uma resistência mínima. Dessa forma, existem diversos tipos de macacos hidráulicos que podem fazer essa protenção. É importante entender quais materiais devem ser utilizados nessa técnica de alongar cordoalhas e fios de aço. José é um estudante de engenharia e foi a campo para conhecer melhor os materiais utilizados nesse processo. Acompanhe, na imagem a seguir, os materiais que José conheceu e sua importância SAIBA MAIS Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: O que é concreto protendido Neste vídeo, você verá uma explicação sobre como é a aplicação do concreto protendido e em que obras você pode utilizar. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Materiais utilizados no concreto protendido Neste vídeo, você verá que os Equipamentos de Protensão WCH são superiores em tecnologia e segurança, com baixo custo operacional. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Controle tecnológico do concreto APRESENTAÇÃO Você sabia que, dos materiais empregados em construções, o concreto é mundialmente um dos mais utilizados, sendo empregado desde construções de estradas até usinas nucleares? Estima-se que seu consumo por habitante gire em torno de 1,9 toneladas por ano, 11 bilhões de toneladas de concreto consumidas anualmente. Isso se explica pela excelente resistência à água, tornando- se ideal para construção de estruturas para o seu controle, armazenamento e transporte; pela facilidade na obtenção dos seus elementos constituintes; e pelo baixo custo aliado a uma rápida disponibilidade do material para a obra. Um concreto mal elaborado ou trabalhado pode acarretar em severos problemas em edificações, gerando estruturas em que precocemente são diagnosticadas patologias. Por isso a importância do estudo do controle tecnológico do concreto, a partir de normas que estabelecem métodos de ensaios que levarão a uma adequada durabilidade, resistência mecânica, trabalhabilidade e vida útil. Nesta Unidade de Aprendizagem, você vai estudar o controle tecnológico do concreto, reconhecendo a importância de sua aplicação. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Reconhecer a importância do controle tecnológico do concreto.• Selecionar as formas de armazenamento dos itens que compõem o concreto.• Reconhecer os ensaios aplicados ao concreto.• DESAFIO Você foi contratado para gerenciar uma construção na Alameda dos Anjos, e definiu que o consumo de cimento deveria ser de quinze sacos por semana. Na segunda-feira, chegou na obra o primeiro lote com trinta sacos de cimentos, e na quarta-feira chegou o segundo lote com mais sessenta sacos. Veja como o mestre-de-obras guardou os sacos: Com base na norma NBR, aponte os acertos e erros do mestre-de-obras ao acondicionar os lotes de cimento. Em seguida, indique as correções a serem feitas para adequar o recebimento à norma. INFOGRÁFICO A ASCC (American Society for Concrete Construction) estima que seja gasto de 10 a 15% do custo total da estrutura para corrigir e efetuar retrabalhos sobre o concreto, a fim de obter-se um nível aceitável de qualidade. Neste infográfico, você verá os principais itens que influenciam na qualidade do concreto, divididos em influências externas e influência dos Materiais Constituintes do Concreto (MCCs). CONTEÚDO DO LIVRO Leia o capítulo Controle Tecnológico do Concreto e veja os fatores envolvidos no uso do concreto, tais como os cuidados no armanezamento dos materiais que o compõe, o controle no recebimento e o ensaio de compressão. Boa leitura! MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO André Luis Abitante Ederval de Souza Lisboa Gustavo Alves G. de Melo Catalogação na publicação: Poliana Sanchez de Araujo – CRB 10/2094 L769m Lisboa, Ederval de Souza. Materiais de construção : concreto e argamassa [recurso eletrônico] / Ederval de Souza Lisboa, Edir dos Santos Alves, Gustavo Henrique Alves Gomes de Melo. – 2. ed. – Porto Alegre :SAGAH, 2017. Editado como livro impresso em 2017. ISBN 978-85-9502-013-9 1. Materiais de construção. 2. Concreto. 3. Argamassa. Engenharia. I. Alves, Edir dos Santos. II. Melo, Gustavo Henrique Alves Gomes de. III. Título. CDU 691.3:62 Controle tecnológico do concreto Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deverá apresentar os seguintes aprendizados: � Identificar a importância do controle tecnológico do concreto. � Selecionar as formas de armazenamento dos itens que compõem o concreto. � Reconhecer os ensaios aplicados ao concreto. Introdução Dos materiais empregados em construções, o concreto é mundial- mente um dos mais utilizados, sendo empregado desde construções de estradas até usinas nucleares. Estima-se que seu consumo por habitante gire em torno de 1,9 tonelada por ano, 11 bilhões de tone- ladas de concreto consumidas anualmente (perdendo em consumo apenas para a água), dentre os motivos que levam a esses números se destacam: a excelente resistência à água, tornando-se ideal para construção de estruturas para controle, armazenamento e transporte da água; a facilidade na obtenção dos seus elementos constituintes; e o baixo custo aliado a uma rápida disponibilidade do material para a obra. Um concreto mal elaborado e/ou trabalhado pode acarretar em sé- rios problemas em edificações, gerando estruturas que precocemen- te serão diagnosticadas patológicas. Por isso, é muito importante que você, como profissional da área, estude o controle tecnológico do concreto, a partir de normas que estabelecem métodos de ensaios que culminarão numa durabilidade, resistência mecânica, trabalhabi- lidade e vida útil adequada. Acesse as publicações da Associação Brasileira de Patologia das Construções (2016) para ver mais sobre patologia nas construções. Fatores que influenciam a qualidade do concreto As edificações, com os seus mais variados itens, tendem a requerer concreto com propriedades específicas. Após a determinação das características do concreto, a efetiva qualidade se dá com o controle da mistura, transporte, lançamento, adensamento, desforma e cura, propiciando condições para a ob- tenção de um material uniforme, com as propriedades exigidas, ao fim que se destina, e da forma mais econômica. Somente com o controle tecnológico é possível se certificar sobre o de- sempenho das estruturas, de modo a garantir o padrão de qualidade solicitado em projeto e normas técnicas. O controle propicia a detecção de não confor- midades, viabilizando eventuais intervenções corretivas nas estruturas. A ASCC (AMERICAN SOCIETY FOR CONCRETE CONSTRUCTION, 2016) estima que seja gasto de 10 a 15% do custo total da estrutura para cor- rigir e efetuar retrabalhos sobre o concreto a fim de obter-se um nível acei- tável de qualidade. Veja na Figura 1 os principais itens que influenciam na qualidade do concreto, divididos em influências externas e influência dos materiais constituintes do concreto (MCCs). Materiais de construção: concreto e argamassa180 Figura 1. Fatores que influenciam a qualidade do concreto. Fonte: Capuruço (2010, p. 11). Acesse o Manual do concreto dosado em central (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DAS EM- PRESAS DE SERVIÇOS DE CONCRETAGEM NO BRASIL, 2007) para ter mais informações de concreto dosado em centrais. Controle tecnológico do concreto 181 Cuidados no armazenamento dos materiais componentes do concreto O controle do concreto não se deve ser realizado somente após a mistura, para uma qualidade do produto final é imprescindível que os materiais constituintes do concreto também recebam cuidados adequados antes mesmo de sua mistura. A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), através da norma ABNT NBR 12655:2015 orienta acerca dos cuidados com esses materiais: Documentação: A norma estabelece um período mínimo de cinco anos de armazenamento dos documentos comprobatórios da origem e características dos materiais. Eles devem ser separados identificados e armazenados em locais adequados, de acordo com o tipo, a marca, e a classe do produto. Cimento: Devem ser acondicionados em ambientes fechados, livre da ação de chuvas ou névoas; empilhados no limite máximo de quinze sacos para períodos de utilização de até quinze dias ou limite máximo de dez sacos, para períodos maiores; não podem estar em contato direto com o solo, e sim posicionados sobre paletes ou estrado de madeira, evitando dessa forma a umidade prove- niente do solo. Para os casos de utilização do cimento a granel, este deve ser armazenado em silos estanques, com aberturas para carregamento, descarregamento, ins- peção e respiradouro com filtro. As características do material devem estar em local visível e de fácil acesso. Agregados: Não é indicado o contato direto dos agregados com o solo, de modo a evitar a contaminação com outros sólidos ou líquidos que possam comprometer a durabilidade do concreto e causar a corrosão da armadura. Devem ser acondi- cionados sobre uma base que permita escoar a água livre, a fim de eliminá-la. Água: A água deve ser armazenada em recipientes estaques e que possam ser fe- chados, isso para se evitar eventuais contaminações com outras substâncias que comprometam a durabilidade do concreto e causem a corrosão da armadura. Aditivos: Os aditivos devem ser armazenados segundo as especificações dos fabricantes. Materiais de construção: concreto e argamassa182 Sílica ativa, metacaulim e outros materiais pozolânicos: Assim como os agregados, não é indicado o contato direto com o solo, de modo a evitar a contaminação com outros sólidos ou líquidos que possam comprometer a durabilidade do concreto e causar a corrosão da armadura. Devem ser acondicio- nados sobre uma base que permita escoar a água livre, a fim de eliminá-la. Concreto normal (C): 2000 kg/m³ < massa específica seca < 2800 kg/m³ Concreto leve (CL): massa específica seca < 2000 kg/m³ A ABNT, através da norma ABNT NBR 7211:2015, determina os limites má- ximos aceitáveis de substâncias nocivas no agregado miúdo conforme Tabelas 1 e no agregado graúdo conforme Tabela 2, ambos com relação à massa do material. Tabela 1. Limites máximos aceitáveis de substâncias nocivas no agregado miúdo com relação à massa do material. Fonte: Associação Brasileira de Normas Técnicas (2015b, p. 6). Controle tecnológico do concreto 183 Tabela 2. Limites máximos aceitáveis de substâncias nocivas no agregado graúdo com relação à massa do material. Fonte: Associação Brasileira de Normas Técnicas (2015b, p. 9). Acesse a Revista Areia e Brita (2007) para ver mais sobre agregados. Controle no recebimento No recebimento do concreto, ou elaboração na obra, os testes também são muito importantes, dentre os mais conhecidos está o de determinação da con- sistência pelo abatimento do tronco de cone, mais conhecido como slump test, conforme a ABNT NBR NM 67:1998. Com esse ensaio é possível verificar a consistência do concreto, pois ela influência, entre outras coisas, na trabalha- bilidade do concreto. Neste ensaio, o concreto é inserido dentro de uma forma tronco-cônica em três camadas igualmente adensadas, cada uma com 25 golpes. Após o material alcançar a extremidade superior do cone (região de menor diâmetro), a forma é retirada lentamente, num movimento vertical, em seguida é medida a diferença entre a altura da forma e a altura da massa de concreto depois de assentada. A Figura 2 a seguir ilustra o ensaio mencionado. Materiais de construção: concreto e argamassa184 Figura 2. Ilustração do ensaio de abatimento do tronco de cone. Fonte: Allen e Iano (2013, p. 525). Veja na Figura 3 a seguir os tipos de resultados que podem ser encontrados no ensaio de abatimento de tronco de cone e na Tabela 3 o tipo de trabalhabi- lidade em relação ao valor do abatimento. Figura 3. Abatimento verdadeiro, cisalhamento e colapso. Fonte: Neville (2016, p. 200). Tipo de trabalhabilidade Abatimento (mm) Abatimento zero 0 Muito baixa 5-10 Baixa 15-30 Média 35-75 Alta 80-155Muito alta 160 ao colapso Tabela 3. Tipos de trabalhabilidade e variações do abatimento. Fonte: Adaptada de Neville (2016, p. 200). Controle tecnológico do concreto 185 Ensaio de compressão Vários ensaios podem ser utilizados para verificar a qualidade do concreto, e dentre os mais difundidos se destaca o de avaliação da resistência à com- pressão. A norma ABNT NBR 5739:2007 trata do procedimento para mol- dagem e cura de corpos de prova de concreto e a norma ABNT NBR 5738:2015 trata dos ensaios de compressão de corpos de prova cilíndricos de concreto. Veja na Figura 4 um corpo de prova cilíndrico para análise, e a na Figura 5 um corpo de prova sendo submetido ao ensaio de compressão. Figura 4. Corpo de prova cilíndrico para ensaio de compressão. Materiais de construção: concreto e argamassa186 Figura 5. Corpo de prova sendo submeti- do ao ensaio de compressão. Outros tipos de ensaios em concreto Existem muitos outros importantes ensaios já consolidados que podem ser reali- zados em concreto, como: ensaio do fator de compactação, ensaio de fluidez da ASTM, ensaio de remoldagem, ensaio Vebe, ensaio da mesa de espalhamento, ensaio de penetração de bola e ensaio de adensabilidade, ensaio K de Nasser, en- saio Tattersall, ensaio de dureza superficial pelo esclerômetro de reflexão, ensaio de arrancamento (pull-out test), ensaio de fratura interna, ensaio de arrancamento do tipo break-off, ensaio de arrancamento do tipo pull-off, ensaio de velocidade de propagação de onda ultrassônica. Há também muitos outros em estágio de desenvolvimento, como radiografia de raios gama ou raios X de alta energia (para identificar vazios), radiometria (para calcular a massa específica), transmissão ou reflexão de nêutrons (para estimar o teor de umidade do concreto) e o radar de penetração na superfície (para detectar vazios, fissuras ou descamação). Controle tecnológico do concreto 187 Acesse o site do Instituto Brasileiro do Concreto (2016) para ter mais informações do concreto no Brasil. 1. Sobre a documentação referente aos materiais constituintes do concreto, assinale a alternativa correta: a) A norma estabelece um período máximo de cinco anos de ar- mazenamento dos documentos comprobatórios da origem e características dos materiais. b) A norma estabelece um período máximo de dois anos de arma- zenamento dos documentos comprobatórios da origem e características dos materiais. c) A norma estabelece um período mínimo de dois anos de arma- zenamento dos documentos comprobatórios da origem e características dos materiais. d) A norma estabelece um período mínimo de dez anos de arma- zenamento dos documentos comprobatórios da origem e características dos materiais. e) A norma estabelece um período mínimo de cinco anos de arma- zenamento dos documentos comprobatórios da origem e características dos materiais. 2. Sobre os cuidados no armazena- mento dos agregados, assinale a alternativa correta: a) Podem estar em contato direto com o solo, apesar do risco de contaminação com outros sólidos ou líquidos que possam compro- meter a durabilidade do concreto e causar a corrosão da armadura. b) Não podem estar em contato direto com o solo, apesar de não haver risco de contaminação com outros sólidos ou líquidos que possam comprometer a dura- bilidade do concreto e causar a corrosão da armadura. c) Podem estar em contato direto com o solo, pois nunca há risco de contaminação com outros sólidos ou líquidos que possam comprometer a durabilidade do concreto e causar a corrosão da armadura. d) Não podem estar em contato direto com o solo, e sim posicio- nados sobre paletes ou estrado de madeira, evitando dessa forma a umidade proveniente do solo. e) Devem ser acondicionados sobre uma base que permita escoar a água livre, a fim de eliminá-la. 3. Assinale a alternativa correta sobre os limites aceitáveis de substâncias nocivas no agregado miúdo com relação à massa do material. a) A quantidade máxima é de Materiais de construção: concreto e argamassa188 1% para materiais carbonosos, quando do concreto aparente. b) A quantidade máxima é de 0,5% de materiais carbonosos, quando do concreto não aparente. c) A quantidade mínima é de 1% de materiais carbonosos, quando do concreto não aparente. d) A quantidade máxima é de 5% de torrões de argila e materiais friáveis. e) A quantidade máxima é de 3% de torrões de argila e materiais friáveis. 4. Sobre o ensaio de determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone, mais conhecido como slump test, assinale a alternativa correta. a) O concreto é inserido dentro de uma forma cilíndrica em três camadas igualmente adensadas, cada uma com 25 golpes. b) O concreto é inserido dentro de uma forma tronco-cônica em seis camadas igualmente adensadas, cada uma com 25 golpes. c) O concreto é inserido dentro de uma forma tronco-cônica em três camadas igualmente adensadas, cada uma com 75 golpes. d) Após a massa de concreto al- cançar a extremidade superior do cone (região de menor diâmetro), a forma deve ser retirada rapida- mente. e) Com esse ensaio é possível se ve- rificar a consistência do concreto, sendo que esta influencia entre outras coisas, na trabalhabilidade do concreto. 5. Assinale a alternativa correta sobre os tipos de trabalhabilidade e variações do abatimento. a) Para um abatimento de 4 mm a trabalhabilidade é classificada como muito baixa. b) Para um abatimento de 170 mm a trabalhabilidade é classificada como alta. c) Para um abatimento de 17 mm a trabalhabilidade é classificada como média. d) Para um abatimento de 75 mm a trabalhabilidade é classificada como alta. e) Para um abatimento de 29 mm a trabalhabilidade é classificada como baixa. Controle tecnológico do concreto 189 ALLEN, E.; IANO, J. Fundamentos da engenharia de edificações: materiais e métodos. 5. ed. Porto Alegre: Bookman, 2013. 1008 p. AMERICAN SOCIETY FOR CONCRETE CONSTRUCTION. Site. St. Louis: ASCC, 2016. Disponível em: <https://www.ascconline.org> Acesso em: 31 dez. 2016. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE EMPRESAS DE SERVIÇO DE CONCRETAGEM DO BRASIL. Manual do concreto dosado em central. São Paulo: ABESC, 2007. Disponível em: < http:// www.abesc.org.br/assets/files/manual-cdc.pdf > Acesso em: 31 dez. 2016. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 5738:2015 versão corrigi- da:2016. Concreto - Procedimento para moldagem e cura de corpos de prova. Rio de Janeiro: ABNT, 2015. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 5739:2007. Concreto - Ensaios de compressão de corpos-de-prova cilíndricos. Rio de Janeiro: ABNT, 2007. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 7211:2015. Agregados para concreto - Especificação. Rio de Janeiro: ABNT, 2015b. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 12655:2015. Concreto de cimento Portland – Preparo, controle, recebimento e aceitação — Procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 2015a. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR NM 67:1998. Concreto - Deter- minação da consistência pelo abatimento do tronco de cone. Rio de Janeiro: ABNT, 1998. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE PATOLOGIA DAS CONSTRUÇÕES. Site. Porto Alegre: ALCONPAT BRASIL, 2016. Disponível em: <http://alconpat.org.br/publicacoes/>. Acesso em: 11 jan. 2017. CAPURUÇO, F. R. P. Controle tecnológico do concreto: direitos e deveres. In: ENCONTRO UNIFICADO DA CADEIA PRODUTIVA DAS INDÚSTRIAS DE CONSTRUÇÃO – MINASCON, 7., 2010, Belo Horizonte. Apresentação... Belo Horizonte: ABECE, 2010. INSTITUTO BRASILEIRO DO CONCRETO. Site. São Paulo: IBRACON, 2016. Disponível em: <http://www.ibracon.org.br>. Acesso em: 25 dez. 2016. NEVILLE, A. M. Propriedades do concreto. 5. ed. Porto Alegre: Bookman, 2016. REVISTA AREIA & BRITA. São Paulo: ANEPAC, 2007. Leitura recomendada NEVILLE, A. M.; BROOKS, J. J. Tecnologia do concreto. 2. ed. Porto Alegre: Bookman, 2013. Referências Materiais de construção: concreto e argamassa190 DICA DO PROFESSORVeja, na Dica do Professor, como é feito o ensaio de determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone, mais conhecido como slump test. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! EXERCÍCIOS 1) Sobre a documentação referente aos materiais constituintes do concreto, assinale a alternativa correta: A) A norma estabelece um período máximo de cinco anos de armazenamento dos documentos comprobatórios da origem e características dos materiais. B) A norma estabelece um período máximo de dois anos de armazenamento dos documentos comprobatórios da origem e características dos materiais. C) A norma estabelece um período mínimo de dois anos de armazenamento dos documentos comprobatórios da origem e características dos materiais. D) A norma estabelece um período mínimo de dez anos de armazenamento dos documentos comprobatórios da origem e características dos materiais. E) A norma estabelece um período mínimo de cinco anos de armazenamento dos documentos comprobatórios da origem e características dos materiais. 2) Sobre os cuidados no armazenamento dos agregados, assinale a alternativa correta: Podem estar em contato direto com o solo, apesar do risco de contaminação com outros sólidos ou líquidos que possam comprometer a durabilidade do concreto e causar a A) corrosão da armadura. B) Não podem estar em contato direto com o solo, apesar de não haver risco de contaminação com outros sólidos ou líquidos que possam comprometer a durabilidade do concreto e causar a corrosão da armadura. C) Podem estar em contato direto com o solo, pois nunca haverá riscos de contaminação com outros sólidos ou líquidos que possam comprometer a durabilidade do concreto e causar a corrosão da armadura. D) Não podem estar em contato direto com o solo, e sim posicionados sobre paletes ou estrado de madeira, evitando, dessa forma, a umidade proveniente do solo. E) Devem ser acondicionados sobre uma base que permita escoar a água livre, a fim de eliminá-la. 3) Assinale a alternativa correta sobre os limites aceitáveis de substâncias nocivas no agregado miúdo com relação à massa do material. A) A quantidade máxima é de 1% para materiais carbonosos, nos casos de concreto aparente. B) A quantidade máxima é de 0,5% de materiais carbonosos, nos casos de concreto não aparente. C) A quantidade mínima é de 1% de materiais carbonosos, nos casos de concreto não aparente. D) A quantidade máxima é de 5% de torrões de argila e materiais friáveis. E) A quantidade máxima é de 3% de torrões de argila e materiais friáveis. 4) Sobre o ensaio de determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone, mais conhecido como slump test, assinale a alternativa correta: A) O concreto é inserido dentro de uma forma cilindrica em três camadas igualmente adensadas, cada uma com 25 golpes. B) O concreto é inserido dentro de uma forma tronco-cônica em seis camadas igualmente adensadas, cada uma com 25 golpes. C) O concreto é inserido dentro de uma forma tronco-cônica em três camadas igualmente adensadas, cada uma com 75 golpes. D) Após a massa de concreto alcançar a extremidade superior do cone (região de menor diâmetro), a forma deve ser retirada rapidamente. E) Com esse ensaio é possível se verificar a consistência do concreto, sendo que esta influencia, entre outras coisas, na trabalhabilidade do concreto. 5) Assinale a alternativa correta sobre os tipos de trabalhabilidade e variações do abatimento: A) Para um abatimento de 4 mm, a trabalhabilidade é classificada como muito baixa. B) Para um abatimento de 170 mm, a trabalhabilidade é classificada como alta. C) Para um abatimento de 17 mm, a trabalhabilidade é classificada como média. D) Para um abatimento de 75 mm, a trabalhabilidade é classificada como alta. E) Para um abatimento de 29 mm, a trabalhabilidade é classificada como baixa. NA PRÁTICA Tanto o concreto feito no local (obra) como o recebido de empresas de concretagem precisam ter as características necessárias para se atingir o nível de aceitação. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! SAIBA MAIS Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Controle Tecnológico do Concreto Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Fundamentos da engenharia de edificações: materiais e métodos. Allen, Edward; Iano, Joseph Instituto Brasileiro do Concreto Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Associação Brasileira de Patologia das Construções Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Manual do concreto dosado em central Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Revista Areia e Brita Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! O que é o fck do concredo? # MateriaisdeConstrução Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Concretagem: Cura e controle tecnológico APRESENTAÇÃO O concreto é o material de construção mais consumido do mundo. Sua utilização na construção civil é decorrente de uma combinação de fatores tecnológicos e econômicos, destacando-se sua natureza inicialmente fluida e seu subsequente processo de endurecimento (conhecido como cura) decorrente das reações de hidratação do cimento. Essas características permitem que a moldagem de corpos com elevada resistência e geometrias variáveis seja realizada de maneira simples e com custos relativamente reduzidos. Nesta Unidade de Aprendizagem, você vai conhecer os cuidados no processo de cura do concreto, os métodos utilizados para avaliar a trabalhabilidade do concreto antes da concretagem e a metodologia utilizada para o controle tecnológico da resistência do concreto. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Nomear os cuidados no processo de cura do concreto.• Explicar o método utilizado para avaliar a trabalhabilidade do concreto: o teste de slump.• Identificar as características dos testes de controle de resistência do concreto.• DESAFIO A trabalhabilidade é um conceito que determina a facilidade com a qual um concreto pode ser manipulado sem segregação nociva. Para avaliar essa propriedade, aplica-se o teste de slump na chegada do concreto à obra. As duas figuras a seguir apresentam os resultados de dois testes de slump de concretos com traços diferentes. INFOGRÁFICO Para conferir se o concreto utilizado na construção possui a resistência solicitada em projeto, devem ser realizados ensaios de compressão com corpos de prova confeccionados com o mesmo concreto utilizado na obra. Os corpos são moldados na própria obra e os ensaios devem ser realizados em laboratórios com os equipamentos adequados e credenciados pelo Inmetro. O Infográfico a seguir apresenta as etapas de moldagem e rompimento dos corpos de prova. No estado endurecido, a resistência à compressão é a propriedade mais importante para a constatação da uniformidade e da conformidade do concreto durante a construção, estando presente em muitas normas como requisito mínimo de qualidade ou critério de aceitação. Assim, no ensaio de resistência à compressão, a propriedade analisada é a capacidade do corpo de prova de resistir às cargas submetidas antes da sua ruptura. CONTEÚDO DO LIVRO No capítulo a seguir, pertencente ao livro "Construção Civil", você é apresentado a algumas características do processo de cura do concreto, à importância do teste de slump (que avalia a trabalhabilidade do concreto) e à metodologia para o controle tecnológico da resistência do concreto. Inicie sua leitura no item Cuidados no processo de cura do concreto e finalize-a em Controle por amostragem total. Boa leitura! CONSTRUÇÃO CIVIL Alessandra Martins Cunha André Luís Abitante Caroline Schneider Lucio Lélis Espartel Ronei Tiago Stein Vinicius Simionato Catalogação na publicação: Poliana Sanchez de Araujo – CRB 10/2094 C756 Construçãocivil / Alessandra Martins Cunha ... [et al.]. – Porto Alegre : SAGAH, 2017. 352 p. : il. ; 22,5 cm. ISBN 978-85-9502-048-1 1. Construção civil. 2. Indústria da construção. I. Cunha, Alessandra Martins. CDU 69 Concretagem: cura e controle tecnológico Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Nomear cuidados necessários no processo de cura do concreto. Explicar o método utilizado para avaliar a trabalhabilidade do concreto: teste de slump. Identi� car as características dos testes de controle de resistência do concreto. Introdução O concreto é o material de construção mais consumido no mundo. Sua utilização na construção civil é decorrente de uma combinação de fatores tecnológicos e econômicos. Nesse sentido, se destaca sua natureza inicialmente fluida e o subsequente processo de endurecimento (conhecido como cura) decorre das reações de hidratação do cimento. Essas características permitem que a moldagem de corpos com elevada resistência e geometrias variáveis seja realizada de maneira simples e com custos relativamente reduzidos (ISAIA, 2011). Neste texto, você vai conhecer os cuidados necessários no processo de cura do concreto. Também vai aprender sobre os métodos utilizados para avaliar a trabalhabilidade do concreto antes da concretagem. Além disso, se familiarizará com a metodologia utilizada para o controle tecnológico da resistência do concreto. Cuidados no processo de cura do concreto A cura do concreto é uma operação que pretende evitar a perda rápida de água e garantir a continuidade das reações de hidratação do cimento nas primeiras idades do concreto, quando sua resistência ainda é pequena. A perda de água ocorre por vários motivos, tais como exposição ao sol, vento, exsudação, etc. Esses fatores provocam um processo cumulativo de fi ssuração. A cura inadequada causará redução da resistência e da durabilidade do con- creto, provocando fi ssura e deixando a camada superfi cial fraca, porosa e permeável, vulnerável à entrada de substâncias agressivas provenientes do meio ambiente. O fator mais importante na cura do concreto é promover uma ação que garanta água sufi ciente para que todo o processo de reação química do cimento se complete. O endurecimento do concreto ocorre por um processo químico de hidratação. A hidratação é a reação entre cimento e água que dá origem às características de pega e endurecimento. O processo de hidratação que ocorre no interior do concreto lhe garante resistência e estabilidade dimensional. De um modo geral, você pode considerar que a contenção das retrações hidráu- lica e térmica pode minimizar o efeito da primeira. A térmica é controlada pela diminuição da temperatura, e a hidráulica pela reposição da água evaporada do concreto. O cuidado com proteções nos primeiros dias permite um aumento na capacidade resistente do concreto nesse período e, consequentemente, uma diminuição na retração do material. Algumas técnicas são empregadas no processo de cura do concreto. As mais comuns são: Água: molhagem direta (mangueiras, aspersores, regadores, etc.), que consiste em molhar a superfície exposta diversas vezes nos primeiros dias após a concretagem; ou indireta (mantas de feltro, sacos de aniagem ou geotêxtis), que consiste na proteção com tecidos umedecidos. Produtos químicos: formadores de película (película de cura) que impermeabilizam a superfície do concreto, evitando a saída de água. Cobertura das peças concretadas (lonas impermeáveis): protege o concreto da ação do vento, já que ele, em alguns casos, é o maior responsável pela evaporação água). Construção civil 118 Cura a vapor: como uma elevação na temperatura de cura do concreto aumenta sua velocidade de crescimento de resistência, o ganho de resistência pode ser acelerado pela cura a vapor. O vapor, à pressão atmosférica, ou seja, quando a temperatura é menor que 100°C, é úmido. Assim, o processo pode ser considerado como um caso especial de cura úmida, sendo conhecido como cura a vapor. Cura ativa: interferência na velocidade de hidratação do cimento por meio do processo de cura (gelo). Em concretagens que envolvam grandes volumes de concreto, como barragens e blocos de fundação, a substituição de parte da água de amassamento por gelo, associada ao rebaixamento da temperatura dos agregados, minimiza os efeitos da retração térmica. Você deve tomar cuidados específicos em elementos com algumas particularidades. Destacam-se as seguintes recomendações: a cura do concreto deve ser feita logo após o endurecimento superficial da peça; no caso de superfícies horizontais (vigas, lajes, chão, etc.), o processo de cura deve ser feito de duas a quatro horas depois de aplicado o concreto; no caso das superfícies verticais (pilares, colunas, muros, etc.), é necessário saturar as formas com água antes do lançamento do concreto. Após a concretagem é importante manter as formas umedecidas por pelo menos sete dias. Molhar as formas antes do lançamento do concreto não serve para facilitar a desmon- tagem das mesmas, como muitos pedreiros costumam falar, mas sim para ajudar no processo de cura do concreto. A norma ABNT NBR 14931:2004 estabelece que, enquanto não atingir endu- recimento satisfatório, o concreto deve ser curado e protegido contra agentes 119Concretagem: cura e controle tecnológico prejudiciais. Isso serve para evitar a perda de água pela superfície exposta. Também é útil para assegurar uma superfície com resistência adequada e a formação de uma capa superfi cial durável. Não são citados prazos mínimos de cura. É feita uma recomendação em função da resistência, sendo estabelecido que elementos estruturais de superfície devem ser curados até que atinjam resistência característica à compressão (fck), de acordo com a ABNT NBR 12655:2015, igual ou maior que 15 MPa. Salvo em casos específi cos, esse processo deve levar de sete a 14 dias, dependendo de condições climáticas (temperatura, umidade do ar, vento), dimensões dos elementos concretados, resistência do concreto, composição do concreto e agressividade do meio ambiente durante o uso (esgoto, contato com água do mar, etc.). Na Tabela 1, você pode ver o período mínimo de proteção requerido por diferentes cimentos e condições de cura: Construção civil 120 Fonte: Neville e Brooks (2013, p. 179). Período mínimo de cura de proteção para temperatura média da superfície do concreto (dias) Condições de cura Tipo de cimento Entre 5 a 10°C Qualquer temperatura, t* entre 10 a 25°C Boa: úmida e protegida (umidade relativa > 80%, protegida do sol e vento) Todos tipos Nenhuma exigência especial Média: entre boa e ruim Portland de classe 42,5 ou 52,5 e Portland resistente a sulfatos de classe 42,5 4 60/(t + 10) Todos os tipos, exceto os acima 6 80/(t + 10) Ruim: seca ou não protegido (umidade relativa < 50%, não protegida do vento e sol) Portland, classes 42,5 e 52,5 e Portland resistente a sulfatos de casse 42,5 6 80/(t + 10) Todos os tipos, exceto os acima 10 140/(t + 10) * t = temperatura (°C) na fórmula para calcular o período mínimo de proteção, em dias Tabela 1. Recomendações de período mínimo de cura. 121Concretagem: cura e controle tecnológico Concreto fresco: controle da trabalhabilidade (teste de slump) Na chegada do caminhão em obra ou na fase de transporte do local de produção para o lançamento do concreto, se deve controlar a trabalhabilidade deste. Isso é feito por meio do ensaio de abatimento pelo tronco de cone (conhecido como teste de slump). Ele é realizado conforme a ABNT NBR NM 67:1998 e serve também como um indicador de homogeneidade do concreto. Para saber mais sobre a metodologia utilizada na execução do teste, leia o texto da norma ABNT NBR NM 67:1998: Concreto – Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone. Para produção em obra, se deve realizar o testede slump sempre que houver alteração na umidade dos agregados, no início de cada jornada de trabalho e em trocas de turno da equipe de produção. Ele também deve ser feito quando houver interrupção da concretagem por um período igual ou superior a duas horas e sempre que forem moldados corpos de prova para controle da resistência à compressão (ISAIA, 2011). Construção civil 122 Figura 1. Ferramentas utilizadas para o teste de slump. Fonte: suriya wongwai / Shutterstock.com Figura 2. Resultado da aplicação do teste de slump. Fonte: SUMITH NUNKHAM / Shutterstock.com 123Concretagem: cura e controle tecnológico Controle da resistência do concreto: testes de compressão Você deve executar o controle da resistência do concreto segundo orientações da ABNT NBR 12655:2015. O concreto a ser utilizado na obra deverá ser dividido em lotes (porções defi nidas identifi cadas pelas peças estruturais a serem concretadas). Todo concreto que compõe um lote deve ser produzido nas mesmas condições (mesmos materiais, traço, equipe, trabalhabilidade) a fi m de tornar o lote homogêneo. Para os testes que avaliam a resistência do concreto, os corpos de prova que irão para o ensaio devem obedecer às recomendações da ABNT NBR 5738:2015 e o rompimento de acordo com a ABNT NBR 5739:2007. O plano de amostragem é definido de acordo com o volume do concreto a ser utilizado e o tipo da peça estrutural, de acordo com a ABNT NBR 12655:2015. É preciso moldar os corpos de prova na sombra e imediatamente cobri-los com material impermeável para minimizar efeitos da evaporação. Após 24 horas da moldagem, se pode retirá-los das formas e transportá-los de maneira adequada para os laboratórios de ensaio. Caso fiquem no canteiro de obras, devem ficar em cura submersa, protegidos do sol e de outras fontes de calor e contaminações externas. Para cada idade de ensaio, se devem executar dois corpos de prova idênticos. O valor da resistência a ser considerado na caracterização de uma unidade de produção, em uma determinada idade, será sempre o mais alto obtido do ensaio de um par de corpos de prova. Construção civil 124 Sempre haverá diferença na resistência individual medida nos corpos de prova que compõem o exemplar. Essa diferença é devida a pequenas alterações no procedimento de moldagem, no adensamento das camadas, no transporte, etc. Assim, é considerada a maior resistência encontrada entre os dois corpos de prova, pois se entende que a menor resistência do outro é devida a essas pequenas falhas na produção do corpo de prova. A ABNT NBR 12655:2015 admite como limite para constituição dos lotes 50 m³ para peças comprimidas e 100 m³ para peças flexionadas. Um lote deve ser utilizado em um único pavimento do edifício, podendo, dependendo do volume, se estabelecer mais de um lote por andar. Definidos os lotes, se deve estabelecer o plano de amostragem, que é a definição da quantidade de exemplares a serem ensaiados em uma determinada idade e do modo como os resultados serão analisados. Os dois planos principais utilizados são o de amostragem parcial, em que o concreto que compõe o lote terá apenas uma parcela das unidades de produto amostradas, e o de amostragem total, no qual se deve avaliar a totalidade das unidades do produto. A escolha recai então sobre o aspecto econômico, uma vez que, quanto maior o volume de concreto, mais onerosa será a amostragem total. Outro critério que você deve levar em conta é a utilização da peça estrutural a ser concretada: para elementos importantes como pilares, mesmo demandando pequenos volumes de concreto, sugere-se o uso de amostragem total. Controle por amostragem parcial São previstas duas situações quando a escolha é por amostragem parcial: quando o número de exemplares está entre 6 e 20, o valor estimado da resis- tência característica (fckest) é defi nido por: fckest = 2 × f 1 + f 2 + ··· + fm – 1 m – 1 – fm 125Concretagem: cura e controle tecnológico Onde: fi = resistência do exemplar na idade considerada m = n/2, adotando-se a parte inteira f1, f2,... fn = valores das resistências dos exemplares em ordem crescente Para saber mais sobre as metodologias de amostragem, leia a norma ABNT NBR 12655:2015: Concreto de cimento Portland – Preparo, controle, recebimento e aceitação – Procedimento. Você não deve tomar para fckest valores inferiores a ψ6·f1, em que f1 é a menor resistência de todos os exemplares e ψ6 é um valor obtido da Tabela 2, em que A, B e C são classifi cações da norma para as condições de produção do concreto. Fonte: Associação Brasileira de Normas Técnicas (2015). Condição de preparo Número de exemplars (n) 2 3 4 5 6 7 8 10 12 14 ≥ 16 A 0,82 0,86 0,89 0,91 0,92 0,94 0,95 0,97 0,99 1,00 1,02 B ou C 0,75 0,80 0,84 0,87 0,89 0,91 0,93 0,96 0,98 1,00 1,02 NOTA: Os valores de n entre 2 e 5 são empregados para os casos excepcionais. Tabela 2. Valores tabelados para o coeficiente ψ6. Quando n ≥ 20, adota-se: fckest = fcm-1,65 · Sd, em que: fcm = resistência média dos n exemplares que compõem a amostra Sd = desvio padrão amostral para n-1 resultados Construção civil 126 Controle por amostragem total São moldados corpos de prova de todas as betoneiras, e o cálculo do valor estimado da resistência característica é dado por: a) Para n < 20: fckest = f1, em que: n = número de exemplares f1 = menor valor da resistência à compressão da série de exemplares do mesmo lote fckest = valor estimado da resistência característica à compressão b) Para n ≥ 20: fckest = fi, em que: i = 0,05 · n, adotando-se o número inteiro imediatamente superior quando i for fracionário. 127Concretagem: cura e controle tecnológico ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 5739:2007. Concreto – Ensaios de compressão de corpos-de-prova cilíndricos. Rio de Janeiro: ABNT, 2007. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 5738:2015. Concreto – Procedimento para moldagem e cura de corpos de prova. Rio de Janeiro: ABNT, 2015. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 12655:2015. Concreto de cimento Portland – Preparo, controle, recebimento e aceitação – Procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 2015. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 14931:2004. Execução de estruturas de concreto – Procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 2004. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR NM 67:1998. Concreto – Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone. Rio de Janeiro: ABNT, 1998. ISAIA, G. C. Concreto: ciência e tecnologia. São Paulo: Martins Fontes, 2011. v. 1. NEVILLE, A. M.; BROOKS, J. J. Tecnologia do concreto. 2. ed. Porto Alegre: Bookman, 2013. Leituras recomendadas ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 12654:2000. Controle tecnológico de materiais componentes do concreto. Rio de Janeiro: ABNT, 2000. NEVILLE, A. M. Propriedades do concreto. 5. ed. Porto Alegre: Bookman, 2015. 129Concretagem: cura e controle tecnológico Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para esta Unidade de Aprendizagem. Na Biblioteca Virtual da Instituição, você encontra a obra na íntegra. Conteúdo: DICA DO PROFESSOR O vídeo a seguir aborda os passos para a execução do teste de slump. Trata-se de um ensaio bastante simples, porém muito difundido pela sua funcionalidade para avaliar a trabalhabilidade do concreto e evitar falhas na concretagem. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! EXERCÍCIOS 1) Em relação à cura do concreto, assinale a alternativa correta: A) a) É o processo de adicionar água no caminhão betoneira, antes da concretagem, para atingir a trabalhabilidade desejada. B) b) Durante o processo de cura úmida, deve-se manter a superfície do concreto seca. C) c) O objetivo da cura é promover uma ação que garanta água suficiente para que todo o processo de reação química do cimento se complete. D) d) A cura térmica consiste em aspergir um produto que forme uma película na superfície do concretoe que impeça a evaporação da água do concreto. E) e) Quanto maiores as dimensões do elemento concretado, menos se deve preocupar com a cura. Dentre os diversos testes realizados para a avaliação de propriedades do concreto, o teste que avalia se o concreto possui as condições de trabalhabilidade de acordo com 2) a necessidade da obra é: A) a) O teste de compressão. B) b) O teste de granulometria. C) c) A avaliação de traço. D) d) O abatimento ou teste de slump. E) e) O teste de dosagem. 3) Após a concretagem, deve ser efetuado o processo de cura do concreto. Esse processo tem por finalidade: A) a) Manter a trabalhabilidade do concreto. B) b) Evitar o endurecimento precoce do concreto. C) c) Evitar a evaporação da água que deverá hidratar o cimento. D) d) Aumentar a resistência superficial. E) e) Aumentar a resistência à tração do concreto. 4) Sobre a cura do concreto é correto afirmar: A) a) Para se obter um bom concreto, a cura não é necessária nas primeiras idades. B) b) A função principal da cura é promover a limpeza do concreto. C) c) O objetivo da cura é manter o concreto saturado. D) d) Caso a umidade do ar seja elevada, de no mínimo 30%, não é necessário realizar o procedimento de cura. E) e) A cura apenas não é necessária em condições de clima pouco úmido e temperatura variável. 5) As especificações a respeito do controle tecnológico do concreto possuem suas diretrizes na ABNT NBR 12655: 1996 - Concreto: preparo, controle e recebimento. Sobre esse assunto, assinale a alternativa correta: A) a) A resistência do concreto não é influenciada pela relação água/cimento nele contida. B) b) A idade do concreto não influencia sua resistência, ainda que ocorra a hidratação do cimento. C) c) O teste de slump é o principal teste para avaliar a resistência do concreto, de acordo com a norma vigente. D) d) Deve-se sempre executar dois corpos de prova idênticos, para serem rompidos na mesma idade. E) e) Elementos como pilares não necessitam de controle tecnológico em seu concreto. NA PRÁTICA Ferramenta bastante simples, porém vital para o rastreamento dos lotes de concreto utilizados é o croqui conhecido como mapeamento de concretagem. Por meio desse simples croqui, o profissional que acompanha a concretagem desenha sobre a planta a área correspondente ao concreto oriundo de cada caminhão/betonada. Desse modo, caso os ensaios de resistência (que serão executados dias após a concretagem) apontem anomalias no concreto, a equipe de obra poderá facilmente localizar a região em que esse concreto foi utilizado. É função do engenheiro de obras coordenar a equipe que irá executar a concretagem e organizar a documentação dessa, garantindo, assim, a correta execução dessa etapa. Uma documentação que comprove as boas práticas utilizadas no processo de concretagem serve como garantia ao engenheiro de obras e também pode ser utilizada para mitigar possíveis problemas encontrados nos resultados obtidos nos ensaios à compressão do concreto, uma vez que os resultados desses procedimentos só serão conhecidos dias depois da execução da estrutura. SAIBA MAIS Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Precisa mesmo molhar a laje? A cura do concreto! Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Olha o que acontece se não molhar a laje feita com concreto usinado Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! O processo executivo de cura do concreto e a sua importância como qualificador do material Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Cura do concreto Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Análise da influência do tipo de cura na resistência à compressão de corpos-de-prova de concreto Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Influência do processo de cura em concreto convencional em seis idades Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! A importância do controle tecnológico na fase estrutural em obras de edificações Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Tecnologia do Concreto ISBN Resistência do concreto APRESENTAÇÃO A resistência do concreto pode ser considerada como a sua propriedade mais importante, apesar de que outras características, como durabilidade, impermeabilidade e estabilidade de volume tenham também um papel de destaque no comportamento mecânico deste material. A resistência, por estar diretamente ligada à estrutura da pasta de cimento, a qual normalmente dá uma ideia geral da qualidade do concreto. Nesta Unidade de Aprendizagem, você vai conhecer algumas características gerais do comportamento do concreto quando submetido a tensões. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Diferenciar o comportamento do concreto submetido a tensões de tração e compressão.• Determinar as características gerais do comportamento do concreto submetido a tensões.• Identificar os principais fatores que afetam a resistência do concreto.• DESAFIO O concreto é um material com resistência à compressão muito superior à sua resistência à tração, sendo utilizado principalmente de maneira a explorar esta qualidade com relação a determinada solicitação axial. Entretanto, em um elemento em estado duplo ou triplo de tensões ou em compressão uniaxial, a tensão ao longo da borda de uma falha interna é de tração em alguns pontos, de modo que a ruptura pode ocorrer. A figura a seguir apresenta alguns exemplos de fissurção observados em elementos cúbicos de concreto submetidos a diferentes estados de tensões: compressão uniaxial, compressão biaxial e tração uniaxial. INFOGRÁFICO O infográfico a seguir apresenta algumas relações dos principais fatores influentes na resistência do concreto. Confira! Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! CONTEÚDO DO LIVRO O material disponibilizado para estudo destaca algumas propriedades da resistência do concreto. Leia os tópicos do livro "Tecnologia do concreto", iniciando seus estudos no tópico Relação entre a resistência à compressão e a resistência à tração e siga até Aderência à armadura. Boa leitura! Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! DICA DO PROFESSOR O vídeo a seguir apresenta algumas características gerais do comportamento do concreto, quando submetido a tensões. Assista! Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! EXERCÍCIOS 1) De acordo com a NBR 6118/2014 – Projeto de Estruturas de Concreto – Procedimento, os valores das tensões resistentes de cálculo são estabelecidos, em cada caso particular, a partir das teorias de resistência dos elementos estruturais considerados. Com base nesta norma, determine o valor da resistência de cálculo (fcd ) a ser adotado para um concreto de fck = 40 MPa, sob condições normais de carregamento, considerando o fator de segurança adequado para este caso. A) fcd = 28,6 MPa. B) fcd = 33,3 MPa. C) fcd = 34,8 MPa. D) fcd = 40 MPa. E) fcd = 56 MPa Em uma edificação, foi executada a concretagem de um pavimento há exatamente duas semanas. Deseja-se determinar a resistência atingida pelo concreto até o momento, de maneira a verificar a possibilidade de retirada do escoramento para 2) utilização em outro ponto da mesma obra. Para a elaboração deste concreto, foi utilizado um cimento CP II e, como critério de projeto, foi considerado um valor de resistência do concreto aos 28 dias igual a fck = 35 MPa. Com base na NBR 6118/2014 – Projeto de Estruturas de Concreto – Procedimento, determine o valor da resistência de cálculo (fcd) atingida até o momento. A) fcd = 17,5 MPa. B) fcd = 22,5 MPa. C) fcd = 25 MPa. D) fcd = 26,3 MPa. E) fcd = 35 MPa. 3) Utilizando como base os critérios para avaliação da resistência à tração do concreto, expostos no item 8.2.5 da NBR 6118/2014 – Projeto de Estruturas de Concreto– Procedimento, na falta de ensaios específicos, determine qual seria a resistência característica à tração superior e inferior de um concreto com fck = 30 MPa. A) fctk,inf = 1,8 MPa; fctk,sup = 3,3 MPa. B) fctk,inf= 2 Mpa; fctk,sup = 3,8 MPa. C) fctk,inf = 2,3 MPa; fctk,sup= 4,2 MPa. D) fctk,inf= 2,5 MPa; fctk,sup = 4,6 MPa. E) fctk,inf= 2,7 MPa; fctk,sup = 4,9 MPa. 4) Quando não forem feitos ensaios e não existirem dados mais precisos sobre o concreto usado na idade de 28 dias, pode-se estimar o valor do seu módulo de elasticidade utilizando como base os critérios expostos no item 8.2.8 da NBR 6118/2014 – Projeto de Estruturas de Concreto – Procedimento. Determine qual seria o módulo de elasticidade estimado para um concreto com fck = 60 MPa, considerando o uso do basalto como agregado graúdo. A) Eci = 47,4 GPa. B) Eci = 49,5 GPa. C) Eci = 49,9 GPa. D) Eci = 52,1 GPa. E) Eci = 60 GPa. 5) Quando não forem feitos ensaios e não existirem dados mais precisos sobre o concreto em uma idade menor que 28 dias, pode-se estimar o valor do seu módulo de elasticidade utilizando como base os critérios expostos no item 8.2.8 da NBR 6118/2014 – Projeto de Estruturas de Concreto – Procedimento. Determine qual seria o módulo de elasticidade estimado para um concreto produzido com cimento CP V-ARI, com fck = 70 MPa, em uma idade de 21 dias (três semanas), considerando o uso de granito como agregado graúdo. A) Eci (21) = 40 GPa. B) Eci (21) = 41 GPa. C) Eci (21) = 42 GPa. D) Eci (21) = 43 GPa. E) Eci (21) = 44 GPa. NA PRÁTICA Você sabia que para suprir a deficiência do concreto inserimos o aço? Sendo a sua função básica absorver estes esforços excedentes de tração. Por exemplo, no caso de vigas simplesmente apoiadas, sob a ação de cargas verticais dirigidas de cima para baixo, a armadura deve ser colocada na face inferior da laje, conforme apresenta a figura a seguir. Para que o concreto e o aço trabalhem de forma solidária, deve ser garantida uma boa aderência entre estes dois materiais, sendo criada pela rugosidade das barras de aço e também pela introdução de saliências na superfície das barras. SAIBA MAIS Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118/2014: Projeto de estruturas de concreto — Procedimento. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Segurança e Estados Limites Ações nas Estruturas de Concreto Armado APRESENTAÇÃO Para garantir a segurança das estruturas de concreto armado é necessário que cada um de seus elementos seja dimensionado no estado limite último, garantindo a sua resistência ao colapso, e verificado no estado limite de serviço, que impõe limites quanto a sua utilização, como deformações e fissurações excessivas, por exemplo. Em ambos os casos, o valor da resistência do elemento deve ser superior ao valor da dos esforços pela qual ela está sendo solicitada, levando em consideração os coeficientes que ponderam as resistências e os coeficientes que majoram as solicitações. As solicitações nos elementos são geradas pelas ações que podem ocorrer sobre a estrutura durante a sua vida útil. Essas ações podem ser de naturezas diferentes, por isso devem ser consideradas conforme seus valores, sua duração e sua probabilidade de ocorrência e combinadas com seus respectivos coeficientes conforme o estado limite analisado, obtendo-se assim o valor a ser comparado com a resistência do concreto armado. Nesta Unidade de Aprendizagem, você vai conhecer os tipos de ações e de carregamentos, suas combinações e os coeficientes que devem ser considerados como critérios de segurança para o dimensionamento de elementos em concreto armado. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Definir as ações e os critérios para o dimensionamento de elementos em concreto armado.• Identificar os tipos de carregamento e suas combinações últimas e de serviço.• Avaliar os coeficientes utilizados nas combinações das ações e na ponderação das resistências. • DESAFIO Você trabalha em uma empresa de cálculo estrutural e é o engenheiro responsável pelo dimensionamento e pela verificação de um empreendimento residencial composto por 3 torres, sendo que a mais alta atinge 20 pavimentos. Você desenvolveu um modelo de cálculo: Utilizando a simbologia para cada carregamento e considerando que o vento pode atuar em todas as faces da edificação (W0°,W90°, W180° e W270°) e que cada atuação do vento é sempre considerada separadamente, quais as combinações normais últimas que devem ser analisadas, com os seus respectivos valores de coeficientes, para o dimensionamento dos elementos estruturais no estado limite último? Para iniciar, classifique os carregamentos conforme o tipo de ação que eles representam: permanentes, variáveis ou excepcionais. Lembre-se: os carregamentos são considerados como desfavoráveis à estrutura, as ações devem ser consideradas separadamente e deve ser considerado o fato de elas poderem ou não ocorrer de maneira simultânea sobre a estrutura. INFOGRÁFICO As ações sobre a estrutura podem ser de naturezas diferentes e sua classificação decorre em função da variação de seus valores ao longo do tempo, com relação à média, da sua duração e da sua probabilidade de ocorrência. No infográfico, clique nas ações e veja exemplos conforme a sua classificação. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! CONTEÚDO DO LIVRO A avaliação das ações que podem ocorrer sobre uma estrutura durante sua vida útil é de extrema importância na concepção de qualquer tipo de edificação em engenharia civil. Negligenciar ações ou suas combinações pode acarretar em problemas na sua utilização e até mesmo levar a estrutura ao colapso. Tendo em vista que é a partir das ações que são geradas as solicitações em cada elemento que faz parte da estrutura, é imprescindível que todo engenheiro calculista tenha conhecimento das recomendações a serem seguidas na sua consideração para poder dimensionar os elementos a partir dos critérios estabelecidos para as solicitações, bem como para resistência do concreto armado, garantindo assim a segurança da edificação. Acompanhe o capítulo Segurança e estados limites: ações nas estruturas de concreto armado, base teórica desta Unidade de Aprendizagem. Boa leitura! Concreto Armado Liana Parizotto Catalogação na publicação: Poliana Sanchez de Araujo – CRB 10/2094 P231c Parizotto, Liana. Concreto armado / Liana Parizotto. – Porto Alegre : SAGAH, 2017. 220 p. : il. ; 22,5 cm. ISBN 978-85-9502-090-0 1. Concreto armado – Engenharia civil. I. Título. CDU 624.012.45 Revisão técnica: Shanna Trichês Lucchesi Mestre em Engenharia de Produção (UFRGS) Professora do curso de Engenharia Civil (FSG) Iniciais_Concreto armado.indd 2 09/06/2017 17:36:38 Segurança e estados limites: ações em estruturas de concreto armado Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: De� nir as ações e os critérios para o dimensionamento de elementos em concreto armado. Identi� car os tipos de carregamento e suas combinações últimas e de serviço. Avaliar os coe� cientes utilizados nas combinações das ações e na ponderação das resistências. Introdução Para garantir a segurança das estruturas de concreto armado, é necessário que cada um de seus elementos seja dimensionado no estado limite último (garantindo, assim, a sua resistência ao colapso) e verificado no estado limite de serviço (o que impõe limites quanto a sua utilização, como deformações e fissurações excessivas). Em ambos os casos, o valor da resistência do elemento deve ser superior ao valor dos esforços aos quais ele será solicitado, empregando os coeficientes que ponderam as resistências e os coeficientes que majoram as solicitações.As solicitações nos elementos são geradas pelas ações que podem ocorrer sobre a estrutura durante a sua vida útil. Como essas ações são de naturezas diferentes, é necessário considerá-las conforme seus valores, sua duração e sua probabilidade de ocorrência, e combiná-las com seus respectivos coeficientes conforme o estado limite analisado. Como resultado, obtemos o valor a ser comparado com a resistência do concreto armado. Neste U3_C09_ Concreto armado.indd 131 09/06/2017 17:12:50 capítulo você vai conhecer os tipos de ações e de carregamentos, suas combinações e os coeficientes que devem ser utilizados como critérios de segurança para o dimensionamento de elementos em concreto armado. Ações em estruturas e critérios de dimensionamento de elementos em concreto armado O dimensionamento de uma estrutura, no geral, segue a sequência de etapas apresentada a seguir (PFEIL, 1988): avaliação das cargas atuantes: são utilizadas as cargas mais desfavorá- veis que possam atuar na estrutura, e os seus valores são determinados pela norma ABNT NBR 6120:1980; determinação geométrica da estrutura: é feita por comparação com estruturas semelhantes ou por meio de cálculos de pré-dimensionamento; cálculo das solicitações nas seções: as solicitações geradas pelas car- gas atuantes são determinadas para cada seção da estrutura, na sua combinação mais desfavorável; dependendo da situação, as solicitações podem ser multiplicadas por coeficientes de segurança; cálculo das resistências internas: as resistências são determinadas, igualmente, para cada seção da estrutura, levando em conta as resistên- cias características dos materiais utilizados no projeto (concreto e aço); verificação do comportamento: as condições a serem atendidas nas verificações são determinadas pela norma ABNT NBR 8681:2003; os parâmetros verificados podem ser ruptura ou abertura de fissuras nas estruturas, por exemplo; correções geométricas: caso existam deficiências nas verificações, cor- reções geométricas (geralmente na dimensão das seções) são realizadas; as verificações são repetidas até que não existam mais deficiências; detalhamento: apenas algumas seções da estrutura são verificadas, mas, para ter certeza de que a segurança se dará em todos os tramos, é necessário que as armações tenham continuidade; para que isso seja representado, há certas regras de detalhamento a serem obedecidas. As estruturas são dimensionadas de modo a atender a duas situações: coe- ficientes apropriados de segurança relacionados ao colapso e comportamento satisfatório sob a ação de cargas de serviço. Tais situações estão relacionadas Concreto armado132 U3_C09_ Concreto armado.indd 132 09/06/2017 17:12:50 aos estados limites últimos (ELU) e aos estados limites de serviço (ELS), respectivamente. Os estados limites são utilizados para verificar o comporta- mento e a conformidade da estrutura para o seu uso. Ao atingir esses estados limites, a estrutura se torna inadequada. Os estados limites podem ser (PFEIL, 1988): estados limites últimos (ELU): estão relacionados ao máximo da capacidade portante da estrutura e determinam a paralisação do uso da edificação; o ELU é caracterizado pela perda de equilíbrio da estrutura (risco de tombamento, escorregamento) e por deformações excessivas dos materiais (causando instabilidade ou ruptura); estados limites de serviço (ELS): estão relacionados com as condições de utilização normal da estrutura e com a sua durabilidade; o ELS é caracterizado pela abertura de fissuras, deformações e vibrações excessivas. Ações em estruturas Por defi nição, as causas que provocam esforços ou deformações nas estruturas são chamadas ações, e o cálculo delas irá diferir do ELU para o ELS. As ações são classifi cadas em 3 categorias, conforme a ABNT NBR 8681:2003, em função da sua variabilidade no tempo: permanentes: ocorrem com valores constantes ou pouco variáveis durante aproximadamente a vida toda da estrutura; são divididas em diretas, como o peso próprio da estrutura e dos elementos construti- vos fixos (pisos e forros), e em indiretas, como protensão de cabos e retração dos materiais; variáveis: ocorrem com valores que variam significativamente durante a vida da construção; são cargas acidentais em função do uso da estrutura (pessoas, mobília, veículos, etc.) e também dos efeitos do vento, de forças de impacto, de frenagem, etc.; excepcionais: têm baixa probabilidade de acontecerem durante a vida da construção e possuem duração extremamente curta; são decorrentes de explosões, incêndios, enchentes, colisões de veículos, etc. e aparecem apenas em alguns projetos. 133Segurança e estados limites: ações em estruturas de concreto armado U3_C09_ Concreto armado.indd 133 09/06/2017 17:12:51 Condições de segurança Além dos requisitos construtivos de segurança exigidos, como detalhamento constante das seções da estrutura e controle de materiais utilizados na cons- trução e na execução da obra, existem requisitos analíticos. Os requisitos analíticos de segurança surgem na análise estrutural e diferem do ELU para o ELS. As condições apresentadas a seguir serão retomadas e melhor esclarecidas nos próximos itens (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2003). Para o ELU, deve ser obedecida a seguinte condição: Rd ≥ Sd em que: Rd= esforço resistente de cálculo; Sd= esforço solicitante de cálculo. Para o ELS, deve ser obedecida a seguinte condição: Sd ≤ Slim em que: Sd = esforço solicitante de cálculo; Slim = esforço solicitante limite adotado para o efeito estrutural de interesse. Tipos de carregamentos e suas combinações de ações No item anterior, você viu a classifi cação das ações. No entanto, há ainda outra classifi cação relativa ao tipo de carregamento que a estrutura poderá sofrer ao longo de sua vida. Diferentemente das ações, que se distinguem uma da outra pela variabilidade no tempo (permanentes, varáveis e excepcionais), os carregamentos são classifi cados de acordo com a frequência com que ocorrem. Segundo a ABNT NBR 8681:2003, um carregamento é um conjunto de ações que têm probabilidade de ocorrerem em uma estrutura, concomitan- temente, devendo ser combinadas de diferentes maneiras para cada tipo de carregamento. Você vai ver a seguir os 4 tipos de carregamento: Concreto armado134 U3_C09_ Concreto armado.indd 134 09/06/2017 17:12:51 normal: sua duração se dá por todo o período de vida da construção; provém do uso esperado da estrutura, devendo sempre ser considerado em todas as verificações de segurança, tanto para o ELU quanto para o ELS; especial: sua duração é pequena em relação ao período de vida da construção; provém de ações variáveis, com intensidade e natureza especiais, e superam em intensidade os efeitos causados pelo carre- gamento normal; deve ser considerado apenas nas verificações de segurança para o ELU, exceto em casos particulares, em que também é verificado para o ELS; excepcional: sua duração é extremamente curta em relação ao período de vida da construção; provém de ações excepcionais, podendo causar efeitos catastróficos, sendo analisado apenas em determinadas estru- turas; deve ser considerado somente nas verificações de segurança para o ELU; de construção: é transitório, com sua duração sendo definida de acordo com cada caso; provém de ações durante a fase de construção da edifica- ção e é analisado somente nos casos em que exista risco de ocorrência de algum estado limite; deve ser observado nas verificações de segurança de todos os estados limites que são suspeitos de acontecerem durante a fase de construção. Ao fazer a verificação da segurança da estrutura relativa aos estados limites, para cada tipo de carregamento você deve utilizar as combinações que gerarem os efeitos mais desfavoráveis nas seções críticas da estrutura. As ações permanentes são sempre tomadas integralmente, enquanto as variáveis têm apenas as suas parcelas desfavoráveisconsideradas (ABNT, 2003). Você vai ver a seguir as combinações de ações para o estado limite último (ELU) e para o estado limite de serviço (ELS). As ações permanentes são sempre tomadas integralmente, enquanto as variáveis têm apenas as suas parcelas desfavoráveis consideradas (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2003). 135Segurança e estados limites: ações em estruturas de concreto armado U3_C09_ Concreto armado.indd 135 09/06/2017 17:12:52 Combinações últimas das ações Obtemos o valor de cálculo das ações para a combinação última (Fd) por meio de 3 tipos de combinações últimas das ações, calculadas pelas expressões apresentadas para cada caso (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2003): combinações últimas normais: reúnem os valores característicos das ações permanentes (FGi,k) e as combinações das diversas ações variá- veis envolvidas, sendo uma das ações considerada a principal (FQ1,k), enquanto as demais ações (consideradas secundárias) atuam com seus valores reduzidos (ψ0jFQj,k): em que: FGi,k = valor característico das ações permanentes; FQ1,k = valor característico da ação variável considerada como principal; FQj,k = valor característico das demais ações variáveis; ψ0j = fator de combinação para ações variáveis; γgi = coeficiente de ponderação para ações permanentes; γq = coeficiente de ponderação para ações variáveis diretas; m = número de ações permanentes; n = número de ações variáveis. combinações últimas especiais ou de construção: integram os valores característicos das ações permanentes (FGi,k) e as combinações das diversas ações variáveis especiais envolvidas, sendo uma das ações considerada a principal (FQ1,k), enquanto as demais ações (consideradas secundárias) atuam com seus valores reduzidos(ψ0j,efFQj,k): Concreto armado136 U3_C09_ Concreto armado.indd 136 09/06/2017 17:12:53 em que: FGi,k = valor característico das ações permanentes; FQ1,k = valor característico da ação variável considerada como principal; FQj,k = valor característico das demais ações variáveis; ψ0j,ef = fator de combinação efetivo de cada uma das ações variáveis; γgi = coeficiente de ponderação para ações permanentes; γq = coeficiente de ponderação para ações variáveis diretas; m = número de ações permanentes; n = número de ações variáveis. combinações últimas excepcionais: envolvem os valores característicos das ações permanentes (FGi,k), o valor representativo da ação transitó- ria excepcional(FQ,exc), e as demais ações variáveis com seus valores reduzidos(ψ0j,efFQj,k): em que: FGi,k = valor característico das ações permanentes; FQ,exc = valor da ação transitória excepcional; FQj,k = valor característico das ações variáveis; ψ0j,ef = fator de combinação efetivo de cada uma das ações variáveis; γgi = coeficiente de ponderação para ações permanentes; γq = coeficiente de ponderação para ações variáveis diretas; m = número de ações permanentes; n = número de ações variáveis. Combinações de serviço das ações Obtemos o valor de cálculo das ações para a combinação de serviço (Fd,ser) por meio de 3 tipos de combinações de serviço das ações, calculadas pelas expressões apresentadas para cada caso (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2003): quase permanentes de serviço: incluem os valores característicos das ações permanentes (FGi,k), sem coeficiente de ponderação das ações, e as ações variáveis envolvidas com seus valores quase permanentes (ψ2j FQj,k): 137Segurança e estados limites: ações em estruturas de concreto armado U3_C09_ Concreto armado.indd 137 09/06/2017 17:12:53 em que: FGi,k = valor característico das ações permanentes; FQj,k = valor característico das ações variáveis; ψ2j = fator de redução (valor quase permanente) para ações variáveis; m = número de ações permanentes; n = número de ações variáveis. frequentes de serviço: englobam os valores característicos das ações permanentes (FGi,k), sem coeficiente de ponderação das ações; a ação variável principal é tomada com seu valor frequente (ψ1FQ1,k), e as demais ações variáveis envolvidas estão com seus valores quase permanentes (ψ2j FQj,k): em que: FGi,k = valor característico das ações permanentes; FQ1,k = valor característico da ação variável considerada como principal; FQj,k = valor característico das demais ações variáveis; ψ1 = fator de redução (valor frequente) para ações variáveis; ψ2j = fator de redução (valor quase permanente) para ações variáveis; m = número de ações permanentes; n = número de ações variáveis. raras de serviço: reúnem os valores característicos das ações perma- nentes (FGi,k), sem coeficiente de ponderação das ações; a ação variável principal é tomada com seu valor característico (FQ1,k), e as demais ações variáveis envolvidas estão com seus valores frequentes (ψ1j FQj,k): Concreto armado138 U3_C09_ Concreto armado.indd 138 09/06/2017 17:12:53 em que: FGi,k = valor característico das ações permanentes; FQ1,k = valor característico da ação variável considerada como principal; FQj,k = valor característico das demais ações variáveis; ψ1j = fator de redução (valor frequente) para ações variáveis; m = número de ações permanentes; n = número de ações variáveis. Coeficientes de combinação de ações e de ponderação de resistências Você vai ver agora os valores dos coefi cientes das expressões apresentadas anteriormente em tabelas retiradas das normas. As ações devem ser majoradas por meio dos: coeficientes de ponderação das ações (γf); fatores de combinação (ψ0); fatores de redução (ψ1 e ψ2); Já as resistências devem ser minoradas por meio dos coeficientes de pon- deração das resistências (γm). Coeficientes de ponderação das ações (γf) Os coefi cientes de ponderação das ações (γf) podem ter seus índices alterados (a letra subscrita “f” muda) para identifi car a ação considerada. Os coefi cientes usados nas combinações últimas (ELU) servem para as ações permanentes (γg) e as ações variáveis (γq). O valor básico para as ações excepcionais é (γf = 1), salvo indicação contrária. Os coefi cientes usados nas combinações de serviço (ELS) têm como valor básico (γf = 1) (salvo exigência em contrário), portanto, nem aparecem nas expressões (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2003). Veja na Tabela 1, da ABNT NBR 6118:2014, os valores dos coeficientes de ponderação, para cada tipo de combinação no ELU, para ações permanentes e variáveis diretas, e também para ações indiretas de protensão e de deformações impostas. Essa tabela é simplificada e considera as ações de forma agrupada. 139Segurança e estados limites: ações em estruturas de concreto armado U3_C09_ Concreto armado.indd 139 09/06/2017 17:12:54 Fonte: Associação Brasileira de Normas Técnicas (2014, p. 65). Combinações de ações Ações Permanentes (g) Variáveis (q) Protensão (p) Recalques de apoio e retração D F G T D F D F Normais 1,4a 1,0 1,4 1,2 1,2 0,9 1,2 0 Especiais ou de construção 1,3 1,0 1,2 1,0 1,2 0,9 1,2 0 Excepcionais 1,2 1,0 1,0 0 1,2 0,9 0 0 onde D é desfavorável, F é favorável, G representa as cargas variáveis em geral e T é a temperatura. a Para as cargas permanentes de pequena variabilidade, como o peso próprio das estruturas, especialmente as pré-moldadas, esse coeficiente pode ser reduzido para 1,3. Tabela 1. Coeficientes de ponderação das ações para o ELU. Você encontra os valores para os casos especiais não contemplados na Tabela 1 na ABNT NBR 8681:2003. As Tabelas 2 e 3 apresentam, separa- damente, os valores das ações permanentes (γg) diretas e das ações variáveis (γq), respectivamente. Concreto armado140 U3_C09_ Concreto armado.indd 140 09/06/2017 17:12:54 Fonte: Associação Brasileira de Normas Técnicas (2003, p. 11). Co m bi na çã o Tipo de ação Efeito D es fa vo rá ve l Fa vo rá ve l N or m al Peso próprio de estruturas metálicas Peso próprio de estruturas pré-moldadas Peso próprio de estruturas moldadas no local Elementos construtivos industrializados1)Elementos construtivos industrializados com adições in loco Elementos construtivos em geral e equipamentos2) 1,25 1,30 1,35 1,35 1,40 1,50 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 Es pe ci al o u de co ns tr uç ão Peso próprio de estruturas metálicas Peso próprio de estruturas pré-moldadas Peso próprio de estruturas moldadas no local Elementos construtivos industrializados1) Elementos construtivos industrializados com adições in loco Elementos construtivos em geral e equipamentos2) 1,15 1,20 1,25 1,25 1,30 1,40 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 Ex ce pc io na l Peso próprio de estruturas metálicas Peso próprio de estruturas pré-moldadas Peso próprio de estruturas moldadas no local Elementos construtivos industrializados1) Elementos construtivos industrializados com adições in loco Elementos construtivos em geral e equipamentos2) 1,10 1,15 1,15 1,15 1,20 1,30 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1) Por exemplo: paredes e fachadas pré-moldadas, gesso acartonado. 2) Por exemplo: paredes de alvenaria e seus revestimentos, contrapisos. Tabela 2. Coeficientes de ponderação das ações permanentes diretas consideradas se- paradamente. 141Segurança e estados limites: ações em estruturas de concreto armado U3_C09_ Concreto armado.indd 141 09/06/2017 17:12:55 Fonte: Associação Brasileira de Normas Técnicas (2003, p. 12). Combinação Tipo de ação Coeficiente de ponderação Normal Ações truncadas1 Efeito de temperatura Ação do vento Ações variáveis em geral 1,2 1,2 1,4 1,5 Especial ou de construção Ações truncadas1 Efeitos de temperatura Ação do vento Ações variáveis em geral 1,1 1,0 1,2 1,3 Excepcional Ações variáveis em geral 1,0 1 Ações truncadas são consideradas ações variáveis cuja distribuição de máximos é truncada por um dispositivo físico de modo que o valor dessa ação não pode superar o limite correspondente. O coeficiente de ponderação mostrado na Tabela 4 se aplica a esse valor limite Tabela 3. Coeficientes de ponderação das ações variáveis consideradas separadamente. Fatores de combinação (ψ0) e de redução (ψ1 e ψ2) das ações Os valores característicos das ações (Fk) podem ser reduzidos, em função da combinação de ações, tanto para o ELU quanto para o ELS. No ELU, o valor reduzido ψ0Fk considera muito baixa a probabilidade de ocorrência simultânea dos valores característicos de duas ou mais ações variáveis de natureza dis- tinta. No ELS, os valores reduzidos ψ1Fk e ψ2Fk estimam valores frequentes e quase permanentes de uma ação variável que acompanha uma ação principal (Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2014). Veja na Tabela 4, da ABNT NBR 6118:2014, os fatores de combinação, para o ELU, e de redução, para o ELS, para as ações variáveis. Os valores para casos especiais não contemplados nessa tabela estão disponíveis na ABNT NBR 8681:2003. Concreto armado142 U3_C09_ Concreto armado.indd 142 09/06/2017 17:12:55 Fonte: Associação Brasileira de Normas Técnicas (2014, p. 65). Ações γf2 ψ0 ψ1 a ψ2 Cargas acidentais de edifícios Locais em que não há predominância de pesos de equipamentos que permanecem fixos por longos períodos de tempo, nem de elevadas concentrações de pessoasb 0,5 0,4 0,3 Locais em que há predominância de pesos de equipamentos que permanecem fixos por longos períodos de tempo, ou de elevada concentração de pessoasc 0,7 0,6 0,4 Biblioteca, arquivos, oficinas e garagens 0,8 0,7 0,6 Vento Pressão dinâmica do vento nas estruturas em geral 0,6 0,3 0 Temperatura Variações uniformes de temperatura em relação à média anual local 0,6 0,5 0,3 a Para os valores de ψ1 relativos às pontes e principalmente para os problemas de fadiga, ver Seção 23. b Edifícios residenciais. c Edifícios comerciais, de escritórios, estações e edifícios públicos. Tabela 4. Fatores de combinação e de redução das ações variáveis. 143Segurança e estados limites: ações em estruturas de concreto armado U3_C09_ Concreto armado.indd 143 09/06/2017 17:12:55 Coeficientes de ponderação das resistências (γm) Encontramos os valores das resistências de cálculo ( fd) dos materiais (aço e concreto) utilizando a seguinte expressão (Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2003): f d = f k γ m em que: fk = resistência característica ( fck para o concreto e fyk para o aço); γm = coeficiente de ponderação das resistências (γc para o concreto e γs para o aço). Veja os valores dos coeficientes de ponderação das resistências para o concreto e para o aço no ELU na Tabela 5, retirada da ABNT NBR 6118:2014, de acordo com o tipo de combinação última. Para o ELS, admite-se que γm = 1, pois as resistências não necessitam de minoração nesse caso. Fonte: Associação Brasileira de Normas Técnicas (2014, p. 71). Combinações Concreto γc Aço γs Normais 1,4 1,15 Especiais ou de construção 1,2 1,15 Excepcionais 1,2 1,0 Tabela 5. Coeficientes de ponderação das resistências no ELU. A condição de segurança que deve ser respeitada para os estados limites últimos (ELU) é dada por: Rd ≥ Sd Obtemos os valores de cálculo dos esforços resistentes (Rd) utilizando os valores de cálculo das resistências dos materiais ( fd) definidos em projeto. Encontramos os valores de cálculo dos esforços solicitantes (Sd) por meio dos valores de cálculo das ações (Fd), abordados no item anterior. Concreto armado144 U3_C09_ Concreto armado.indd 144 09/06/2017 17:12:56 A condição de segurança que deve ser respeitada para os estados limites de serviço (ELS) é dada por: Sd ≤ Slim A abordagem é diferente do ELU, pois os estados limites de serviço (ELS) são atingidos com solicitações menores do que a estrutura pode suportar até a falha. Definimos, então, um valor limite para os esforços atuantes (Slim), o qual deve ser menor do que o valor de cálculo dos efeitos estruturais de interesse (Sd). Lembre-se de que o coeficiente de ponderação das ações para o ELS vale γf = 1. 145Segurança e estados limites: ações em estruturas de concreto armado U3_C09_ Concreto armado.indd 145 09/06/2017 17:12:57 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 6118:2014. Projeto de estruturas de concreto – procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 2014. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 6120:1980. Cargas para o cálculo de estruturas de edificações. Rio de Janeiro: ABNT, 1980. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 8681:2003. Ações e se- gurança nas estruturas – procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 2003. PFEIL, W. Concreto armado 1: introdução. 5. ed. Rio de Janeiro: LTC, 1988. Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para esta Unidade de Aprendizagem. Na Biblioteca Virtual da Instituição, você encontra a obra na íntegra. DICA DO PROFESSOR O vídeo apresenta as principais características das combinações de ações no estado limite último e no estado limite de serviço. Assista! Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! EXERCÍCIOS 1) As causas que provocam esforços ou deformações nas estruturas são chamadas de ações. Conforme os exemplos de ação e sua classificação, assinale a alternativa correta. A) O peso próprio dos elementos estruturais é considerado uma ação permanente direta e o peso próprio dos revestimentos, uma ação permanente indireta. B) A mobília e a circulação de pessoas em um edifício residencial podem ser consideradas uma ação permanente, pois sempre vão ocorrer sobre a estrutura. C) Variações de temperatura podem ser consideradas ações variáveis sobre a estrutura. D) A ação do vento em edifícios altos pode ser considerada uma ação excepcional, já que seu carregamento atinge valores mais importantes. E) A ação de enchentes é considerada uma ação variável, já que ocorrem, normalmente, somente em determinadas épocas do ano. 2) Com relação aos estados limites e aos critérios de segurança das edificações, assinale a resposta correta. As combinações do estado limite de serviço são utilizadas para o dimensionamento das A) estruturas ao colapso. B) As deformaçõessão analisadas somente nos estados limites de serviço. C) Para combinações no estado limite último, o valor característico da resistência do concreto armado deve ser superior ao valor de cálculo das solicitações. D) Para verificações de estados limites de serviço, o valor de cálculo da combinação das ações deve ser inferior ao valor limite adotado para seu efeito. E) Os valores de combinações no estado limite de serviço serão sempre superiores às combinações no estado limite último. 3) Com relação aos tipos de carregamentos, assinale a afirmação correta. A) Os carregamentos especiais possuem duração pequena em relação ao período de vida da construção e provêm de ações variáveis com intensidade e natureza especiais. B) Os carregamentos normais são transitórios, devendo sua duração ser definida de acordo com cada caso. C) Os carregamentos excepcionais possuem longa duração em relação ao período de vida da construção e provêm de ações excepcionais. D) Quando provêm de ações durante a fase construção da edificação, considerados somente nos casos em que exista risco de ocorrência de algum estado limite, são classificados como carregamentos especiais. E) Os carregamentos excepcionais são considerados apenas nos estados limites de serviço. 4) Com relação às combinações de ações no estado limite último e no estado limite de serviço e seus coeficientes de ponderação e redução, assinale a alternativa correta. A) As combinações últimas normais e as combinações últimas de construção ou especiais se diferem apenas pelo coeficiente ψ, que é ψ0 para as combinações normais últimas e pode ser ψ0 ou ψ1 para as combinações últimas de construção ou especiais. B) Nas combinações últimas excepcionais, a ação excepcional é a ação variável principal e é majorado pelo coeficiente γq. C) Nas combinações quase permanentes de serviço, as ações permanentes são tomadas nos seus valores característicos, nessas combinações não há ação variável principal, todas as ações variáveis são reduzidas por um fator de redução. D) Nas combinações frequentes de serviço, existe uma ação variável principal considerada no seu valor característico e as demais consideradas em seus quase permanentes. E) Nas combinações raras de serviço, a variável principal se encontra em seu valor característico, enquanto as demais ações variáveis são consideradas em seus valores frequentes, pela multiplicação por ψ2. 5) Uma viga de um edifício residencial está submetida a um carregamento linear de 20 kN/m. Estima-se que 60% desta carga seja de natureza permanente e 40% acidental. A seção transversal da viga é retangular com bw = 20 cm e h = 40 cm e para o seu peso próprio é considerado um peso específico do concreto armado de 25 kN/m3. Assinale a alternativa correta quanto ao valor de carregamento solicitante a ser considerado nessa viga, conforme a combinação. As ações devem ser consideradas separadamente e com efeito desfavorável. A) Para combinação normal última o valor de carregamento solicitante é de 30,8 kN/m. Para a combinação quase permanente de serviço o valor do carregamento solicitante é de B) 18 kN/m. C) Para a combinação frequente de serviço o valor do carregamento solicitante é de 18,8 kN/m. D) Para a combinação rara de serviço o valor do carregamento solicitante é de 22 kN/m. E) Para a combinação última excepcional o valor do carregamento solicitante é de 27,2 kN/m. NA PRÁTICA Os esforços de vento são definidos em função das dimensões da estrutura, da sua localização, das condições do terreno, da sua utilização e dos efeitos de vizinhança. Para edifícios altos, os cuidados na consideração dos efeitos do vento devem ser redobrados. Veja considerações importantes quanto às ações e à segurança de edifícios altos: SAIBA MAIS Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Programa computacional para verificação dos estados limites de serviço em vigas de concreto armado Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Concretagem: Dimensionamento e efeitos APRESENTAÇÃO Você sabia que para todos os tipos de estruturas se fazem necessários o dimensionamento/a dosagem do concreto? Do concreto para uma simples calçada até o concreto de um prédio, uma ponte ou outras estruturas mais robustas/complexas, a dosagem é fundamental, pois interfere diretamente na vida útil da estrutura. Uma dosagem deficitária causa inúmeros problemas, como fissuras, infiltrações, deslocamentos, corrosão das armaduras/ferragens e, em casos mais graves, potenciais desmontes ou demolições prematuras. Nesta Unidade de Aprendizagem, você aprenderá sobre a dosagem de concreto e os efeitos de uma dosagem incorreta. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Identificar os tipos de dosagem de concreto: empírico e experimental.• Relacionar a normatização específica para a dosagem de concreto.• Reconhecer possíveis causas de uma dosagem de concreto incorreta.• DESAFIO Após fazer todas as escavações para a execução de uma fundação para a ampliação de uma residência, você verificou que irá precisar de 4m3 de concreto. Para solicitar esse volume de concreto, você precisa passar algumas informações/características, como as apresentadas a seguir: Cimento: • Tipo: CPII – 32 • Peso específico do cimento utilizado: γ = 3150 kg/m3 Agregado miúdo: areia • Tipo: areia média bem graduada • Peso específico: γ = 1620 kg/m3 • Massa específica: γ = 2640 kg/m3 • Módulo de finura: 2,6 Agregado graúdo: brita • Tipo: brita 1 (Dmáx = 19 mm) • Peso específico: γ = 1500 kg/m3 • Massa específica: γ = 2880 kg/m3 Concreto: • Idade: 28 dias • Resistência à compressão: 26 MPa • Consistência do concreto fresco: bem mole • Abatimento: +/- 80 mm. Utilizando o método ABCP para dosagem, determine, com base nos dados acima: a) Fator água/cimento. b) Consumo de água. c) Consumo de cimento. d) Consumo de agregados: areia e brita. e) Traço definitivo. f) Quantitativo do consumo para 4 m3 de concreto em kg e em volume. INFOGRÁFICO Veja no fluxograma os passos da dosagem de concreto até a determinação da resistência característica. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! CONTEÚDO DO LIVRO Para se fazer a dosagem de concreto é necessário primeiramente definir suas características de trabalhabilidade, a consistência do concreto fresco e as propriedades do concreto curado. São vários os métodos de dosagem (que podem ser empíricos ou experimentais), nos quais o objetivo é determinar da melhor maneira a quantidade de cada material sem perder as características solicitadas no projeto. No capítulo a seguir, você conhecerá os métodos de dosagem empírica e experimental, bem como as normas regulamentadoras. Inicie a leitura no tópico Dosagem de concreto e vá até Efeitos. Boa leitura! CONSTRUÇÃO CIVIL Alessandra Martins Cunha André Luís Abitante Caroline Schneider Lucio Lélis Espartel Ronei Tiago Stein Vinicius Simionato Catalogação na publicação: Poliana Sanchez de Araujo – CRB 10/2094 C756 Construção civil / Alessandra Martins Cunha ... [et al.]. – Porto Alegre : SAGAH, 2017. 352 p. : il. ; 22,5 cm. ISBN 978-85-9502-048-1 1. Construção civil. 2. Indústria da construção. I. Cunha, Alessandra Martins. CDU 69 Concretagem: dimensionamento e efeitos Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Identi� car os tipos de dosagem de concreto: empírico e experimental. Relacionar a normatização especí� ca para dosagem de concreto. Reconhecer possíveis causas de uma dosagem de concreto incorreta. Introdução Você sabia que para todos os tipos de estruturas se faz necessário o dimensionamento/dosagem do concreto? Esse processo é utilizado tanto para o concreto usado em uma simples calçada quanto para o concretoutilizado em um prédio, uma ponte ou outras estruturas mais robustas/ complexas. A dosagem interfere diretamente na vida útil da estrutura. Uma dosagem deficitária causa inúmeros problemas, como fissuras, infiltração, deslocamentos, corrosão das armaduras/ferragens. Em casos mais graves, pode gerar potenciais desmontes ou demolição prematura. Neste texto, você aprenderá sobre a dosagem de concreto e os efeitos de uma dosagem incorreta. Dosagem de concreto O concreto é um composto monolítico resultante de uma mistura (cimento, água, pedra, areia e aditivos). Essa mistura forma uma massa com plasticidade sufi - ciente para que possa ser manuseada, transportada e lançada, a fi m de garantir a resistência necessária ao elemento a ser concretado. A dosagem do concreto estabelece a quantidade, de modo racional, de cada componente. Esse processo obedece aos requisitos de resistência necessária e de moldabilidade do concreto fresco. Existem vários tipos de dosagem de concreto: a empírica e as experimen- tais. A dosagem empírica, realizada sem procedimentos experimentais, é a chamada “receita de bolo”. Ela não leva em consideração as características dos ingredientes da massa, apenas a prática do construtor. Ainda é utilizada em obras pequenas e sua utilização, em geral, proporciona um gasto maior de materiais e não garante boa qualidade. Já as dosagens experimentais ou racionais, como o próprio nome já diz, são realizadas em laboratórios (ou nas centrais de concreto). Nesses locais, se calcula racionalmente (e, por que não dizer, economicamente) cada elemento a ser utilizado no concreto. Figura 1. Preparo de concreto dosado em laboratório. Fonte: IvanRiver/Shutterstock.com 93Concretagem: dimensionamento e efeitos Dosagem ou traço do concreto O traço de concreto nada mais é do que a expressão da proporção dos ma- teriais a ser utilizada para um determinado concreto com uma determinada resistência. Pode-se obter traço de concreto em volume de todos os materiais, só em volume dos agregados e em peso de todos os materiais. De acordo com a ABNT NBR 12655:2015, [...] a composição de cada concreto de classe C15 ou superior, a ser utilizado na obra, deve ser definida, em dosagem racional e experimental, com a devida antecedência em relação ao início da concretagem da obra. O estudo de dosagem deverá ser realizado com os mesmos materiais e condições semelhantes àquelas da obra, tendo em vista as prescrições de projeto e as condições de execução. A dosagem do concreto deverá ser refeita sempre que houver mudança de marca, tipo ou classe de cimento, na procedência dos agregados e demais materiais. Ao fazer um traço de concreto, você deve levar em consideração as condi- ções de preparo do concreto, definidas pela ABNT NBR 12655:2015. Observe a classificação: Condição A: ■ Aplicável às classes C10 a C80. O cimento e os agregados são medidos em massa; a água é medida em massa ou volume com dispositivo dosador e corrigida em função da umidade dos agregados. Condição B: ■ Aplicável às classes C10 até C25. O cimento e os agregados são medi- dos em massa; a água é medida em massa ou volume com dispositivo dosado e os agregados medidos em massa combinada com volume. ■ Aplicável às classes C10 até C20; O cimento e os agregados são medidos em massa; a água é medida em massa ou volume com dispositivo dosador e os agregados medidos em volume. A umidade do agregado miúdo é corrigida por meio da curva de inchamento estabelecida para o material utilizado. Condição C: ■ Aplicável às classes C10 e C15. O cimento é medido em massa; os agregados e a água são medidos em volume. A quantidade de água é corrigida em função da estimativa de umidade dos agregados e da determinação da consistência do concreto. Construção civil94 Para a condição C, você deve adotar consumo mínimo de 350 kg de cimento. Conceitos Você já deve ter ouvido alguém falar uma frase como esta: “O concreto 25 MPa será utilizado na laje”. Mas você sabe o que ela quer dizer? E sabe o que são MPa, Fck, Mpa, resistência, corpo de prova, slump test e desvio padrão? Antes de prosseguir com os estudos, você irá conhecer e entender o que esses conceitos significam. Resistência: propriedade mecânica que o concreto tem de resistir à força, podendo ser à tração ou à compressão, atendendo ainda ao módulo de elasticidade. Fck: resistência característica do concreto à força de compressão/tração quando atinge a idade média de 28 dias. N (Newton): unidade de medida de força de pressão, distribuída uni- formemente sobre uma área plana 1 m2. Pa (Pascal): 1 N = força aplicada a um corpo de massa igual a 1 kg a uma aceleração de 1 m/s² no mesmo sentido. 1 Pa = 1 kg f/m MPa: (Mega Pascal) = 1.000.000 Pa = unidade utilizada para medir a resistência do concreto. Corpo de prova: no Brasil, é uma peça moldada em formato cilíndrico, de 30 cm de altura por 10 cm de diâmetro, no momento da concretagem. É nessa peça que será aplicada a força necessária para que se tenha a ruptura, e, portanto, a comprovação da resistência do concreto. Slump test: teste de abatimento de tronco de cone = é um teste realizado para verificar a consistência, a fluidez do concreto e a uniformidade da trabalhabilidade. Geralmente é realizado poucos instantes antes do início da concretagem. 25 Mpa: (usando o exemplo) esse valor (25) é o “tamanho” da força média a ser aplicada sobre o corpo de prova. Pode variar de acordo com 95Concretagem: dimensionamento e efeitos o SD (desvio padrão) utilizado para a amostragem. Em função desse desvio padrão, pode-se aceitar uma amostra com uma porcentagem maior ou menor (em torno de 5% do Fck esperado). Amostras fora dessa porcentagem devem ser descartadas. SD (desvio padrão): utilizado para indicar o grau de variação do Fck nas amostras de concreto (corpo de prova). O desvio padrão, nas dosagens experimentais, tem uma tabela com valores aceitáveis. O desvio padrão é um tipo de controle de qualidade do concreto. É calculado em laboratório após a cura das amostras de concreto. Dosagem Para obter concreto resistente, você deve levar em consideração não só a qualidade dos materiais que irão compor a massa, mas também a dosagem. Ela é de suma importância, pois interfere diretamente no resultado do processo. Existem basicamente dois tipos de dosagem: empírica e experimental. De acordo com a ABNT NBR 6118:2014, ao se fazer uma dosagem, se deve atender aos seguintes requisitos: Classe de agressividade Fator água/cimento Desvio padrão Classe de agressividade ambiental É a quantidade de água da pasta em relação à massa de cimento. Essa quan- tidade infl uencia diretamente as propriedades do concreto (trabalhabilidade, permeabilidade, porosidade, durabilidade e resistência à compressão). Quanto menor a relação água/cimento, maior a durabilidade da estrutura. Construção civil96 Fonte: Associação Brasileira de Normas Técnicas (2014). Classe de agressividade ambiental Agressividade Classificação geral do tipo de ambiente para efeito de projeto Risco de deterioração da estrutura I Fraca Rural Insignificante Submersa II Moderada Urbana a,b Pequeno III Forte Marinha a Grande Industrial a,b IV Muito forte Industrial a,c Elevado Respingos de maré Pode-se admitir um microclima com uma classe de agressividade mais branda (um nível acima) para ambientes internos secos (salas, dormitórios, banheiros, cozinhas e áreas de serviço de apartamentos residenciais e conjuntos comerciais ou ambientes com concreto revestido com argamassa e pintura). Pode-se admitir um microclima com uma classe de agressividade mais branda (um nível acima) em obras em regiões de clima seco, com umidade relativa do ar menor ou igual a 65%, partes das estruturas protegidas de chuvas em ambientes predominantemente secos ou regiões onde chove raramente. Ambientes quimicamente agressivos, tanques industriais, galvanoplastia, branqueamentoem indústrias de celulose e papel, armazéns de fertilizantes e indústrias químicas. Tabela 1. Classe de agressividade ambiental. Fator água/cimento É a quantidade de água da pasta em relação à massa de cimento. Essa quan- tidade infl uencia diretamente as propriedades do concreto (trabalhabilidade, permeabilidade, porosidade, durabilidade e resistência à compressão). Quanto menor a relação água/cimento, maior a durabilidade da estrutura. Esse fato é dado pela expressão: FAC: a/c 97Concretagem: dimensionamento e efeitos Em que: FAC = Fator Água Cimento (resultado em porcentagem) A = Água (em volume) C = Cimento (em kg) Desvio padrão De acordo com a ABNT NBR 12655:2015, o desvio padrão é utilizado para indicar o grau de variação do Fck nas amostras de concreto (corpo de prova). Desvio padrão desconhecido: utilizado quando não se tem referências estatísticas. Adota-se a condição C como condição de preparo do concreto, com consumo mínimo de 350 kg de cimento por m³, para concreto Classe = C15. Fonte: Associação Brasileira de Normas Técnicas (2015). Condição SD – Desvio padrão em MPa A 4 B 5,5 C 7,0 Tabela 2. Desvio padrão a ser adotado em função da condição de preparo de concreto, de acordo com a ABNT NBR 12655:2015. Desvio padrão conhecido: Quando o concreto for elaborado com os mes- mos materiais, mediante equipamentos similares e sob condições equivalen- tes, o valor do desvio padrão deve ser fixado com no mínimo 20 resultados consecutivos obtidos no intervalo de até 30 dias. Em nenhum caso o SD pode ser menor que 2 MPa (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2015). Dosagem empírica Esse método utiliza o volume dos componentes como unidade de medida. Assim, a unidade pode ser baseada no volume de latas, carrinhos de mão ou padiolas e tem um traço fi xo que é passado de construtor para construtor. Esse tipo de dosagem ainda é utilizado em pequenas obras. Construção civil98 Dosagem experimental Existem diversos tipos de dosagens experimentais. Elas levam esse nome pois foram desenvolvidas em laboratório e se baseiam em estudos realizados por profi ssionais da área. O traço é desenvolvido por meio da avaliação da resistência e da trabalhabilidade. Assim, se gera um menor desvio padrão nas amostras e um menor custo fi nal do concreto. As dosagens experimentais de concreto mais conhecidas no Brasil são a ABCP e a IPT. Dosagem ABCP: A dosagem ABCP foi desenvolvida na década de 1980 pela Associação Brasileira de Cimento Portland. Devido a evoluções dos ma- teriais desde aquela época, já não é um método utilizado para a determinação de um traço de concreto. A dosagem ABCP leva em consideração: tipo, massa específica e nível de resistência aos 28 dias do cimento (ex.: CP II 32 – 32 MPa aos 28 dias); análise granulométrica e massa específica dos agregados; dimensão máxima característica do agregado graúdo; consistência desejada do concreto fresco; e resistência de dosagem do concreto (fcj). Exemplo da aplicação da dosagem ABCP: 99Concretagem: dimensionamento e efeitos Solução: 1. Determinação da relação do fator água/cimento: Para Fc28 = 25 Mpa → a relação do fator água/cimento se consegue por meio da curva de Abrams, que está em função da idade e da resistência mecânica desejada, assim como você pode ver na Figura 2: Material Tipo Peso específico = γ (kg/m3) Massa específica = γ (kg/m3) Cimento CPII – 32 3.150,00 Areia Areia média bem graduada 1.620 2.640 Brita Brita 1 (Dmáx = 19 mm) 1500 2.280 Concreto Idade Resistência à compressão (Mpa) Consistência do concreto fresco 28 dias 25 Mole Tabela 3. Definição das características do concreto a ser dosado. Construção civil100 Portanto, o fator água/cimento é igual a 0,58. 2. Determinação do consumo de água: Adotando um abatimento do tronco de cone de 90 mm e Dmáx de 19 mm, você pode obter o consumo aproximado de água a partir da tabela abaixo: Figura 2. Gráfico de Abrams: relação do fator água/cimento em função da resistência à compressão. Consumo de água aproximado, em l/m3 Abatimento (mm) Dmáx de agregado graúdo 9,5 19,0 25,0 32,0 38,0 40 a 60 220 195 190 185 180 60 a 80 225 200 195 190 185 80 a 100 230 205 200 195 190 Tabela 4. Consumo de água. 101Concretagem: dimensionamento e efeitos 3. Determinação do consumo de cimento: Você pode obter a determinação do consumo de cimento por meio da fórmula: Cc = Ca a / c Assim: Cc = 200 0,58 Cc = 344,83 kg/m3→ Em que: Cc= consumo de cimento (kg/m³) Ca= consumo de água (tabelado) (l/m³) a/c = fator água/cimento 4. Determinação do consumo dos agregados: Depende do teor ótimo, da dimensão máxima do agregado graúdo e do módulo de finura da areia. Você pode obter o consumo dos agregados por meio da tabela abaixo: Construção civil102 Módulo de Finura Dimensão máxima (mm) 9,5 19,0 25,0 32,0 38,0 1,8 0,645 0,770 0,795 0,820 0,845 2,0 0,625 0,750 0,775 0,800 0,825 2,2 0,605 0,730 0,755 0,780 0,805 2,4 0,585 0,710 0,735 0,760 0,785 2,6 0,565 0,690 0,715 0,740 0,765 2,8 0,545 0,670 0,695 0,720 0,745 3,0 0,525 0,650 0,675 0,700 0,725 3,2 0,505 0,630 0,655 0,680 0,705 3,4 0,485 0,610 0,635 0,660 0,685 3,6 0,465 0,590 0,615 0,640 0,665 Tabela 5. Consumo de agregado miúdo. Adotando o agregado miúdo, com módulo de finura = 2,6 e diâmetro máximo para o agregado graúdo = 19 mm, você obtém, na tabela acima, um volume de 0,690 m³. Assim, você pode calcular o consumo do agregado graúdo: Cb = Vb × Mb Cb = 0,690 × 1500 → Cb = 1035 kg/m3 Em que: Cb = consumo de brita, em kg/m³ Vb = volume de brita (tabelado) (l/m³) Mb = peso específico da brita (kg/m³) A obtenção do consumo do agregado miúdo se dá por: Cálculo do volume a ser utilizado 103Concretagem: dimensionamento e efeitos Vareia = 1 – + Cc γc Cb γb Ca γa + Vareia = 1 – + 344,83 3150 1035 2280 + 200 1000 Vareia = 1 – 0,760 → Vareia = 0,24 m3 Cálculo do consumo da areia: Careia = Vareia × Mareia Careia = 0,240 × 2660 Careia = 638,40 kg/m3→ Em que: Vareia Cc = consumo de cimento Cb = consumo de brita Ca = consumo de água γa = massa específica da água γb = massa específica da brita γc = peso específico do cimento 5º – Apresentação do traço: Cim : Areia : Brita : A/C : Careia Cc Ca/c Cc Cb Cc : 1 : 638,40 344,83 : 1035 344,83 : 200 344,83 → 1 : O traço definitivo é: 1 : (1,85) : (3,00) : (0,58) Dosagem IPT É um método simples, efi ciente e muito divulgado no Brasil. Ele aceita a utilização do agregado disponível em obra, dispensando o estabelecimento de composição granulométrica geralmente estipulada por modelos teóricos. Além disso, leva em consideração a resistência característica do concreto aos 28 dias (fck), do diâmetro máximo dos agregados e da consistência do concreto. A Construção civil104 partir desses valores, obtém as proporções de areia e pedra britada para cada unidade de cimento, além da obtenção do fator água/cimento. Exemplo de aplicação da dosagem IPT: Material Tipo Peso específico = γ (kg/m3) Massa específica = γ (kg/m3) Observação Cimento CPII – 32 3.150,00 Areia Areia média bem graduada 1.620 2.640 Módulo de finura: Mf = 2,6 Brita Brita 1 (Dmáx = 19 mm) 1.500 2.280 Concreto Idade Resistência à compressão (Mpa) 28 dias 25 Tabela 6. Definição das características do concreto a ser dosado. Solução: Por meio das tabelas a seguir, você pode obter o teor de argamassa e o fator água/cimento. 105Concretagem: dimensionamento e efeitos Dmáx do agregado graúdo Módulo de finura do agregado miúdo Menor do que 2,4 Entre 2,4 e 2,6 Maior do que 2,8 9,5 55 57 59 19 50 52 54 25 46 48 50 38 43 44,5 46 50 37 39 41 76 333 34,5 36 102 30 31 32 152 27 28 29 Tabela 7. Valores estimados para o teor de argamassa seca (α). Fcj (MPa) Cimentos do tipo CP I, II, III e IV CP V ARIClasse 25 Classe 32 Classe 40 10 0,79 0,89 0,96 0,96 15 0,64 0,74 0,81 0,81 20 0,53 0,63 0,71 0,71 25 0,45 0,55 0,62 0,62 30 0,38 0,48 0,56 0,56 350,32 0,42 0,50 0,50 Tabela 8. Valores estimados para o fator água/cimento – x (l/kg). Construção civil106 Teor de argamassa → α = 53% (valor aproximado) Fator água/cimento → x = 0,55 1º – Determinação do traço inicial (1:5) Determinação da consistência →A consistência é definida pela relação água/ materiais secos (H), que pode ser relacionada com os termos do traço da seguinte maneira: 783 × (148 – Dmáx) + (163 – Dmáx) × S 4410 × γb H = × 100 Em que: S = abatimento do tronco do cone. Para o exemplo, se adotou S= 80 mm. 783 × (148 – 19) + (163 – 19) × 80 4410 × 2.280 H = × 100 H = 9% Determinação do traço inicial 1 = : x α × x H – 1 : x H × (100 – α) 1 = : x 53 × 0,55 9,0 – 1 : 0,55 9,0 × (100 – 53) 1 : 2,2 : 2,8 : 0,55 → Traço inicial 2º – Traço pobre (1: 3,5) → 1 : 1,6 : 1,9 : 0,55 3º – Traço rico (1: 6,5) → 1 : 2,4 : 2,9 : 0,55 Para saber mais sobre o processo, leia o capítulo 19 “Dosagem” do livro Tecnologia do Concreto (NEVILLE, 2013, p. 375-391). 107Concretagem: dimensionamento e efeitos Efeitos As falhas na fase de concretagem comprometem o desempenho da estrutura. Armadura exposta e vazios são os problemas mais comuns. Eles interferem diretamente na resistência e na durabilidade das estruturas. Porém, essas falhas só são detectadas quando ocorre a desforma da estrutura. Falhas severas comprometem a estrutura e podem causar o seu desmoronamento antes mesmo do término da obra. No entanto, quando não ocorre o comprometimento da estrutura, ela pode ser recuperada por meio de ações reparadoras. Bicheiras ou nichos: são espaços vazios detectados após a desforma de uma estrutura de concreto armado. São ocasionados por várias causas. As mais comuns são falta de vibração ou falta de espaço suficiente para passagem dos agregados entre armaduras e formas. Figura 3. Bicheira no concreto com exposição das ferragens. Fonte: Ajay PTP/Shutterstock.com A não observância de alguns fatores contribui para a existência de falhas na execução da concretagem. A seguir, você pode ver os exemplos mais comuns: Construção civil108 Erro na definição do traço do concreto e/ou não atenção ao traço de- finido em projeto. Erro de projeto no detalhamento da armadura. Perda da nata do concreto, causada por não se conferir a vedação da forma. Adensamento do concreto em excesso, que segrega os componentes do concreto. O tipo e a frequência de vibração são estipulados de acordo com o tipo de agregado e a armadura utilizada. Excesso de água na dosagem antes da aplicação do concreto fresco e no acabamento (cura). No primeiro, causa a perda da resistência na qual foi dosado. Já no segundo causa a segregação dos materiais. Retirada das escoras e formas prematuramente. Cura inadequada. Erro na execução das ferragens, não utilizando a bitola adequada, o espaçamento e o cobrimento especificados em projetos. Pode-se utilizar grautes e argamassas a fim de restaurar os espaços vazios e, em alguns casos, até mesmo fazer o cobrimento das armaduras que ficaram expostas. A adoção de procedimentos específicos e boas práticas definem o sucesso ou não de uma concretagem. É preciso, por exemplo: definir qual o tipo de concreto a ser utilizado, a data da concretagem, a peça e o volume a ser executado; contratar alguns serviços necessários para uma boa concretagem (bomba lançadora de concreto, vibrador, concreto bombeável); ou, em alguns casos, evitar a realização da concretagem com concreto virado inlocco (como era feito antigamente e ainda hoje ocorre em pequenas construções). 109Concretagem: dimensionamento e efeitos ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 6118:2014. Projetos de estruturas de concreto – Procedimentos. Rio de Janeiro: ABNT, 2014. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR12655:2015. Concreto de cimento Portland –- Preparo, controle, recebimento e aceitação –- Procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 2015. LIMA, C. I. P. Tabela concreto. [S.l.]: Carlos Irapuama de P. Lima, [2010?]. Disponível em: <http://irapuama.dominiotemporario.com/doc/ TABELAS_CONCRETOS_E_ARGA- MASSAS.pdf>. Acesso em: 05 mar. 2017. NEVILLE, A. M. Dosagem. In: NEVILLE, A. M. Tecnologia do concreto. 2. ed. Porto Alegre: Bookman, 2013. cap. 19, p. 375-394. Leituras recomendadas ALLEN, E. Construções em concreto. In: ALLEN, E. Fundamentos da engenharia de edificações: materiais e métodos. 5. ed. Porto Alegre: Bookman, 2013. cap. 13, p. 524-527. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE CIMENTO PORTLAND. Concreto: relação água/cimento. [S.l.]: ABCP, [2010?]. Disponível em: <http://www.comunidadedaconstrucao.com.br/ upload/ativos/75/anexo/2relac.pdf>. Acesso em: 13 fev. 2017. CASTRO, M. Dosagem de concreto. [S.l.]: Castro, [2010?]. Disponível em: <http://mo- emacastro.weebly.com/ uploads/5/7/9/8/57985191/cap_5_dosagem.pdf>. Acesso em: 13 fev. 2017. CIMENTO.ORG. Efeito da qualidade da água no concreto. Brasília: Cimento.org, 2010. Disponível em: <http://cimento.org/efeito-da-qualidade-da-agua-no-concreto/>. Acesso em: 10 fev. 2017. CONSTRUFACIL RJ. Concreto: dosagem, critérios e teste de resistência. Rio de Janeiro: ConstruFacil RJ, 2013. Disponível em: <https://construfacilrj.com.br/ dosagem-do- -concreto-criterio-e-teste-de-resistencia/>. Acesso em: 10 fev. 2017. CUNHA, A. M. Automatização do processo de dosagem do concreto: uma ferramenta de ensino. 2008. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Civil) –Universidade Camilo Castelo Branco, Fernandópolis, 2008. CUSTÓDIO, M. Dosagem de concreto: definições fundamentais. [S.l.]: Mayara Custódio, [2010?]. Disponível em: <https://goo.gl/ pujCg9>. Acesso em: 14 fev. 2017. FERREIRA, R. O traço. Goiás: PUC Goiás, [2010?]. Disponível em: <http://professor.pu- cgoias.edu.br/SiteDocente/admin/ arquivosUpload/15030/material/puc_maco2_07_ traco.pdf>. Acesso em: 15 fev. 2017. 110Concretagem: dimensionamento e efeitos GLOBAL WOOD. Patologias do concreto: bicheiras. Curitiba: Global Wood, [2010?]. Disponível em: <http://globalwood.com.br/ patologias-do-concreto-bicheiras/>. Acesso em: 10 fev. 2017. KATIUSCIA, I. Reparos em estruturas de concreto. [S.l.]: Dr. Faz Tudo, 2016. Disponível em: <http://drfaztudo.com.br/blog/2016/03/28/ reparos-em-estruturas-de-concreto/>. Acesso em: 13 fev. 2017. MEDEIROS, M. H. F. Dosagem dos concretos de cimento Portland. Curitiba: UFPR, [2010?]. Disponível em: <http://www.dcc.ufpr.br/mediawiki/ images/2/2c/Dosagem_do_Con- creto_-_Marcelo_Medeiros.pdf>. Acesso em: 14 fev. 2017. Construção civil111 Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para esta Unidade de Aprendizagem. Na Biblioteca Virtual da Instituição, você encontra a obra na íntegra. Conteúdo: DICA DO PROFESSOR O concreto de alto desempenho normalmente leva em sua composição adições mineirais (sendo os mais comuns a sílica ativa e o metacaulim) e aditivos superplastificantes. Esse concreto confere maior durabilidade, maior vida útil e melhor desempenho quando exposto aos meios altamente agressivos, além de atingir resistência entre 60 e 120 Mpa - inclusive há obras executadas em que a resistência superou 120 Mpa aos 28 dias. É empregado em obras civis especiais (que exijam elevada resistência mecânica e/ou contenham elementos estruturais com seções esbeltas), obras hidráulicas e recuperação. São exemplos de aplicações: edifícios muito altos, pontes ou viadutos com extensão acentuada, monotrilhos, obras hidráulicas e estruturas off-shores (plataformas petrolíferas). Acompanhe a Dica do professor! Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! EXERCÍCIOS 1) A dosagem é a determinação racional da quantidade de água, cimento, brita e areia, obedecendo aos requisitos de resistência e moldabilidade do concreto fresco. Há basicamente dois tipos de dosagem: a empírica e a experimental. A dosagem empírica é realizada com base na experiência do construtor. A dosagem experimental é realizada com base em estudos em laboratório com ointuito de determinar os materiais do composto sem perder as características mecânicas de resistência e consistência. Com base nisso, explique a dosagem ABCP. A) A dosagem ABCP leva em consideração: o tipo, a massa específica e o nível de resistência aos 28 dias do cimento (ex.: CP II 32 - 32 MPa aos 28 dias); a análise granulométrica e a massa específica dos agregados; a dimensão máxima característica do agregado graúdo; a consistência desejada do concreto fresco; e a resistência de dosagem do concreto (Fcj). Método que aceita a utilização do agregado disponível em obra, dispensando o B) estabelecimento de composição granulométrica geralmente estipulada por modelos teóricos. C) Elaborado para concreto autoadensável, o método de dosagem Sedran (1996), a dosagem de finos é ajustada para acomodar materiais de origem local e a resistência do concreto. O conteúdo de superplastificante é feito para a obtenção de uma viscosidade aceitável usando o reômetro (instrumento de medida de escoamento dos fluidos) e o teste de slump. D) Tem com principal consideração o preenchimento do vazio do esqueleto dos agregados graúdos pouco compactados com argamassa. E) É uma dosagem para concreto com resistência entre 60 e 120 MPa. Está finalizando a etapa de alvenaria, você precisa se programar quanto à próxima, que é a execução da concretagem dos pilares, vigas e laje. Porém irá dividir em duas sub-etapas: uma só para os pilares e outra só para as vigas e laje. Na etapa PILARES, serão: 20 Pilares P1, nas dimensões 0,20m x 0,30m com altura de 4m e, 10 Pilares P2, nas dimensões 0,25m x 0,40m com altura de 4m. Utilizando o Método ABCP para dosar seu concreto, obtém as seguintes características: Cimento: • Tipo : CPII – 32 • Peso específico do cimento utilizado: γ = 3.111kg/m3 Agregado Miúdo: Areia • Tipo : Areia média bem graduada • Peso específico: γ = 1620kg/m3 • Massa específica: γ = 2640 kg/m3 • Módulo de Finura: 2,4 Agregado Graúdo:Brita 2) • Tipo : Brita 1 (Dmáx = 19mm) • Peso específico: γ = 1500 kg/m3 • Massa específica: γ= 2880 kg/m3 Concreto: • Idade : 28 dias • Resistência a Compressão: 30 MPa • Consistência do concreto fresco: Mole • Abatimento = +/- 100mm Com base nestas características defina o traço Final. A) 1 : 2,81 : 2,08 : 0,54. B) 1 : 2,81 : 2,08 : 0,65. C) 1 : 2,18 : 2,08 : 0,54. D) 1 : 0,36 : 0,48 : 0,54. E) 1 : 0,36 : 0,48 : 0,31. Temos uma Tabela de Concreto, contendo traços de concreto mais utilizado e suas aplicações: 3) Massa específica dos materiais MATERIAL Massa específica (seca) (kg/l) Massa específica aparente (kg/l) Cimento 3,15 1,42 Seca 1,5 1,50 Úmida (5%) - 1,20Areia Úmida (10%) - 1,15 Brita 2,65 1,3 Dadas as tabelas acima, planeja-se executar um piso, com espessura de 15cm, para um estacionamento de 120m2. Com base na TABELA CONCRETO, usando o traço 1 : 2,5 : 3,5, calcule o consumo de materiais. Cimento = 106,85 sacos; areia = 25 m3; brita 1 = 7,54 m3; brita 2 = 7,54 A) m3; água = 3636,36 litros = 3,63m3. B) Cimento = 105,5 sacos; areia = 11,91 m3; brita 1 = 7,94 m3; brita 2 = 7,94 m3; água = 5000 litros = 5m3. C) Cimento = 105,5 sacos; areia = 11,91 m3; brita 1 = 3 m3; brita 2 = 4 m3; água = 3734,6 litros = 3,73m3. D) Cimento = 105,5 sacos; areia = 11,91 m3; brita 1 = 7,94 m3; brita 2 = 7,94 m3; água = 3734,6 litros = 3,73m3; aditivo = 2 litros. E) Cimento = 105,5 sacos; areia = 11,91 m3; brita 1 = 7,94 m3; brita 2 = 7,94 m3; água = 3734,6 litros = 3,73m3. 4) O que são bicheiras? A) São os vazios de concretagem que se manifestam em defeitos em pilares, vigas, lajes ou paredes, caracterizados por espaços não preenchidos no concreto. São detectados ao desformar uma estrutura de concreto armado. B) São a pasta de cimento, areia e água suficientes para produzir uma consistência fluida, sem agregação de seus constituintes. C) Referem-se à quantidade de água da pasta em relação à massa de cimento. Essa quantidade influencia diretamente nas propriedades do concreto. D) Constituem o valor aceitável para a resistência em amostras de cimento. E) Referem-se à graduação do agregado graúdo na composição do concreto. 5) O que é corpo de prova? A) É o material depositado em forma metálica cônica, em três camadas, adensadas igualmente. Tem a finalidade de determinar a consistência do concreto. B) É o nicho formado após a retirada de fôrmas, por falha na execução da concretagem. C) É a prova de carga realizada para saber a resistência do concreto. D) É uma amostra moldada em formato cilíndrico, de 30 cm de altura por 10 cm de diâmetro, no momento da concretagem. E) É utilizado para medir os materiais que compõem a mistura de concreto. NA PRÁTICA Concreto leve Atualmente, existem muitos tipos de concreto, feitos com diversos tipos de materiais e para as mais diversas aplicações. E, para atender a essas necessidades, foram desenvolvidos vários tipos de dosagens. Com o intuito de diminuir o peso das estruturas e diminuir o custo, estudiosos desenvolveram um concreto mais leve que leva em sua composição a argila expandida, a qual contribui com características como o isolamento termo-acústico, que proporciona leveza com resistência, inércia química, estabilidade bidimensional e incombustibilidade. Os concretos leves caracterizam-se pela redução da massa específica em relação aos concretos convencionais, consequência da substituição de parte dos materiais sólidos por ar. Podem ser classificados em concreto com agregados leves, concreto celular e concreto sem finos. Os concretos leves estruturais são obtidos pela substituição total ou parcial dos agregados convencionais por agregados leves. De modo geral, são caracterizados por apresentar massa específica aparente abaixo de 2000 kg/m3. Alguns detalhes são levados em consideração quando é determinada a utilização de concreto leve, adotando argila expandida como agregado miúdo: ■ Granulometria – 6/15 mm (equivalente à brita 0). ■ Densidade aparente = 600 kg/m3. ■ Para obras de fundação, além da redução do peso, pois possui massa específica próxima de 1800 kg/m3, seu custo se mostra vantajoso em comparação ao custo do concreto convencional com massa específica normal (em torno de 30% menor). ■ Melhora o desempenho termo-acústico e a resistência ao fogo. ■ Boa trabalhabilidade, facilitando a aplicação com maior agilidade. ■ Menor sobrecarga nas estruturas pelo peso próprio. ■ Menor módulo de elasticidade. ■ Excelência na durabilidade. Foram desenvolvidos alguns traços, a depender de cada tipo de finalidade, conforme mostrado a seguir: Traços de concreto leve em relação ao tipo de aplicação. Aplicações do concreto leve O concreto leve divide-se em dois tipos: estrutural e de enchimento. No uso estrutural, é empregado para reduzir o peso próprio da estrutura. É uma solução muito vantajosa para a execução de obras com grandes vãos, como pontes, lajes e coberturas, bem como em elementos flutuantes, como docas e plataformas petrolíferas (embora no Brasil não se costume usar o concreto leve em plataformas flutuantes). Por exemplo, em Dubai, que é um lugar muito quente, utiliza-se um concreto com agregado leve como agente interno de cura, facilitando esse processo e aumentando a vida útil da estrutura. Na Europa, o concreto leve é muito utilizado para reduzir, durante o inverno, o gasto energético com sistemas de aquecimento, pois é um isolante térmico e mantém a temperatura ambiente. Já no uso do concreto leve como enchimento, procura-se atender às exigências específicas da obra. Pode ser usado como enchimento de lajes, na fabricação de blocos de concreto, na regularização de superfícies e no envelopamento de tubulações. SAIBA MAIS Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Fazendotraço 3 por 1 na betoneira de 400 litros - dosagem empírica Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Dosagem do Concreto (Método IPT/EPUSP) Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Dosagem do concreto Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Estudo da dosagem do concreto - método ABCP Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Concretagem e cura do concreto APRESENTAÇÃO Esta unidade de ensino irá tratar de uma das etapas mais críticas para todo tecnologista do concreto, a concretagem. Todo o processo de dosagem realizado em laboratório pode perder sua validade no momento da concretagem. Etapa que exige um número de operários bem significativo, ou até equipamentos pesados para sua realização. Alguns cuidados devem ser tomados nesse momento, portanto é importante conhecê-los. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Explicar o que é concretagem.• Classificar as etapas da concretagem.• Identificar atitudes corretas e incorretas.• DESAFIO Atualmente, o concreto virado em obra tem sido substituído pelo dosado em central. A qualidade e o maior controle da conformidade permite uma segurança a mais para o consumidor. A maior parte das obras tem uma aplicação do concreto intermitente, o que faz com que o cronograma seja facilmente cumprido nas entregas das concreteiras. A quantidade de empresas realizando esse serviço é relativamente grande para as maiores cidades. Desde já para o futuro profissional, vale a pena ficar atento para as opções de sua região e do Brasil. Você está em uma entrevista de emprego e seu futuro chefe lhe pergunta se você sabe quais as principais concreteiras atuantes no Brasil e se as mesmas atuam em sua região. Quais são elas? INFOGRÁFICO Para facilitar seu aprendizado, use o infográfico. CONTEÚDO DO LIVRO Para que possamos entender sobre a concretagem, devemos dar atenção aos meios práticos de produção do concreto fresco e do lançamento nas fôrmas de maneira que possa endurecer, tornando-se um material estrutural ou de construção, ou seja, o concreto endurecido. Para aprofundar ainda mais seu conhecimento, acompanhe o capítulo Concretagem e Cura do Concreto do livro Materiais de Construção que norteia as discussões presentes nesta Unidade. MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO André Luis Abitante Ederval de Souza Lisboa Gustavo Alves G. de Melo Catalogação na publicação: Poliana Sanchez de Araujo – CRB 10/2094 L769m Lisboa, Ederval de Souza. Materiais de construção : concreto e argamassa [recurso eletrônico] / Ederval de Souza Lisboa, Edir dos Santos Alves, Gustavo Henrique Alves Gomes de Melo. – 2. ed. – Porto Alegre : SAGAH, 2017. Editado como livro impresso em 2017. ISBN 978-85-9502-013-9 1. Materiais de construção. 2. Concreto. 3. Argamassa. Engenharia. I. Alves, Edir dos Santos. II. Melo, Gustavo Henrique Alves Gomes de. III. Título. CDU 691.3:62 Concretagem e cura do concreto Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: � Explicar o que é cura. � Identificar os principais fatores que influenciam o processo de cura. � Diferenciar os efeitos da água de amassamento e o ataque ao concreto endurecido por águas agressivas. Introdução Neste texto você vai conhecer uma das etapas mais críticas para todo tecnologista do concreto, a concretagem, pois todo o processo de dosagem realizado em laboratório pode perder sua validade no mo- mento da concretagem. Trata-se da etapa que exige um número de operários bem significativo, ou até equipamentos pesados para sua realização. Alguns cuidados devem ser tomados nesse momento, portanto, é importante conhecê-los. Concretagem A concretagem é a etapa final de um ciclo de execução da estrutura e, embora seja a de menor duração, necessita de um planejamento que considere os di- versos fatores que interferem na produção, visando ao melhor aproveitamento de recursos. Basicamente, as etapas da concretagem podem ser resumidas nos itens detalhados a seguir. Transporte para obra É o tipo procedimento que ocorre quando o concreto é preparado em usina e depois transportado para a obra, pode ser efetuado de duas maneiras: Caminhão basculante comum: é o tipo de transporte inadequado, visto que pode haver perda de material por não serem caminhões per- feitamente estanques. Pode haver segregação devido à falta de agitação do material, além de perdas por exsudação, evaporação durante o trans- porte, trajetos com pisos irregulares, etc. Outro inconveniente é a descarga do material que é feita de forma inconveniente visto que a abertura da caçamba não é apropriada. Caminhões betoneira: são normalmente misturadores e agitadores, dependendo da velocidade de rotação da betoneira. Quando as rotações são de 6 a 15 rpm são agitadores, quando de 16 a 20 rpm, misturadores. Quando os caminhões têm dupla finalidade, a mistura pode ser termina- da na obra. Quando o material sai da usina com velocidade de agitação pode-se fazer uma remistura rápida na obra. Outra maneira é executar a adição da água somente na obra, exigindo, entretanto, um controle mais rigoroso neste aspecto. O transporte pode ocorrer em tempos de noventa minutos ou mais dependendo da experiência do operador. Recomenda-se que o intervalo transcorrido entre o instante em que a água de amassamento entra em contato com o cimento e o final da concretagem não ultrapasse 2 horas e 30 minutos, salvo condições específicas, influências de condições climáticas ou de composições do concreto. Problemas decorrentes do transporte Alguns dos problemas mais importantes são: � Hidratação do cimento que pode ocorrer devido às condições ambientes e à temperatura. � Evaporação da água devido também a fatores ambientais. � Absorção por parte do agregado, em especial da argila expandida. Neste caso, é conveniente a sua saturação antecipada. � Trituração que ocorre com a agitação do material friável. A areia modifica o módulo de finura ao passo que a brita pode-se transformar em areia. Em qualquer dos casos há necessidade de se alterar o teor de água para evitar a perda de trabalhabilidade. Materiais de construção: concreto e argamassa136 Transporte dentro da obra É o transporte após a descarga do concreto pela betoneira. Podem ser distân- cias pequenas ou grandes dependendo unicamente da obra em questão. Transporte manual Pode ser realizado por meio de caixas ou padiolas com peso compatível a este tipo de transporte, com no máximo 70 kg, sendo necessário, neste caso, o tra- balho de duas pessoas (Fig. 1). São também usados baldes que podem ser içados por cordas facilitando o transporte vertical. A produção com esse tipo de trans- porte é muito baixa, sendo somente admissível em obras de pequeno porte. Figura 1. Caixas de transporte. Transporte com carrinhos e giricas Existem diversos tipos de carrinhos de mão de uma roda (Fig. 2), ou giricas, de duas rodas. Para utilizá-los, você precisa dispor de caminhos apropriados sem rampas acentuadas. Deve-se usar carrinhos com pneus, de modo a evitar tanto a segregação, como a perda do material. O transporte vertical em casos de grande altura deve ser efetuado por elevadores ou guinchos. Existem ca- çambas elevatórias associadas à elevadores que proporcionam uma maior ra- pidez nesse transporte. Concretagem e cura do concreto 137 Figura 2. Carrinho de mão. Transporte com gruas, caçambas e guindastes Existem caçambas especiais para concreto com descarga de fundo e que são acionadas hidraulicamente. Essas caçambas são transportadas por gruas ou guindastes e o tempo de aplicação depende da carga, transporte e descarga (Fig. 3). Um dos limitadores é a capacidade da grua tanto na altura quanto na carga. Figura 3. Caçamba e grua. Materiais de construção: concreto e argamassa138 Transporte por esteiras É feito pelo deslocamento de esteiras sobre roletes, podendo sertransportado por diversas distâncias. As esteiras podem ser articuláveis, o que permite o transporte para diversos pontos, e inclinadas, desde que não com ângulos muito altos. Na descarga deve haver um aparador para evitar a perda de material, assim como um funil para permitir uma remistura dos agregados (Fig. 4). Alguns cuidados devem ser tomados com relação à velocidade, visto que um aumento dela permite um maior contato com o ar, aumentando assim a evaporação. A temperatura ambiente pode afetar a qualidade do concreto transportado. Figura 4. Esteira de transporte. Bombeamento Transporte por meio de tubulações sob efeito de algum tipo de pressão que pode ser por ar comprimido, tubos deformáveis ou pistão. As maneiras mais eficientes são a primeira e a última. O sistema por ar comprimido tem uma perda significativa nas juntas das tubulações, o que pode afetar a produtivi- dade. O sistema de mangueiras deformáveis é muito demorado. O sistema mais utilizado é o de pistões. No sistema de ar comprimido o concreto é lan- çado dentro da tubulação por um sistema de válvulas e gaxetas e impulsio- nado pela pressão do ar. No sistema de mangueira deformável o concreto é lançado na tubulação e por meio da pressão de roletes nos tubos. O sistema por pistões funciona também com um sistema de válvulas e gaxetas. Concretagem e cura do concreto 139 O concreto é lançado na tubulação por um sistema de pistões e após essa operação uma válvula fecha a entrada e libera outro pistão, que impulsiona o concreto para a tubulação. Os ciclos se invertem recomeçando o processo. As tubulações são rígidas, ligadas por um sistema de engate rápido, terminando em um tubo flexível para a distribuição do concreto (Fig. 5). O diâmetro mais utilizado é de 125 mm, mas existem outros. Você deve adotar alguns cuidados na execução do concreto. Por exemplo, o diâmetro do agregado não deve ser maior que 1/3 do diâmetro do tubo. O concreto deve ter slump de 8 a 10 cm com no mínimo 60% de arga- massa. O concreto desloca-se dentro da tubulação de forma constante, de- vendo haver uma película lubrificante entre a tubulação e a massa, que é ob- tida com a introdução na tubulação de uma nata de cimento antes do início da concretagem. Qualquer obstrução na tubulação deve ser imediatamente eliminada, de modo a não permitir que o concreto endureça. A concretagem deve começar do ponto mais distante da tubulação com a retirada dos tubos que vão se tornando desnecessários. Em algumas concretagens se faz neces- sária a introdução de válvulas de retenção para impedir a volta do concreto. Figura 5. Sistema de bombeamento. Lançamento É o processo de colocação do concreto nas formas (Fig. 6). O principal cui- dado é evitar que o material se separe. Algumas indicações são: Materiais de construção: concreto e argamassa140 � Evitar o arrasto à distâncias muito grandes para não provocar a perda de materiais durante o arrasto. � Evitar o lançamento de grandes alturas, também para evitar a segregação. As alturas máximas são de até 2 metros. É aconselhado o uso de calhas ou mangotes, tomando o cuidado de se fazer aberturas laterais nas formas 110, em caso de grandes alturas. Figura 6. Lançamento. Adensamento É a operação que procura a eliminação dos vazios que possam ocorrer du- rante o lançamento, tornando a mistura mais compacta, menos permeável e, portanto, mais eficaz. O adensamento depende fundamentalmente da traba- lhabilidade do material. Algumas peças exigem adensamento lento e concreto fluido, ao passo que outras permitem concreto menos plástico e com adensa- mento mais enérgico. As formas de adensamento são o adensamento manual e o adensamento mecânico. Adensamento manual Pode ser feito com peças de madeira ou barras de aço que atuam como so- quete e empurram o concreto para baixo, expulsando o ar incorporado e eli- minando os vazios. E um processo que exige certos cuidados e experiência. Você precisa ter cuidado especial no enchimento de peças de grande altura Concretagem e cura do concreto 141 como pilares e cortinas. Nestes casos é preciso acompanhar o enchimento com batidas de martelo na forma, de modo a escutar onde possam ter ficado espaços vazios. É um processo que só deve ser usado em casos de emergência ou em locais de pouca importância, devido à dificuldade de um correto aca- bamento. Adensamento mecânico É o processo em que se usa, na maioria dos casos, vibradores de agulha imersos na massa de concreto, que o espalham (Fig. 7). A agulha é uma peça metálica fixada na extremidade de uma mangueira flexível dentro da qual gira em um eixo ligado à uma ponteira de aço dentro da agulha, que sendo ex- cêntrica bate nas paredes da mangueira provocando a vibração. Os vibradores têm um raio de ação, ou seja, só provocam o adensamento com eficiência se agirem em camadas subsequentes e adjacentes (Quadro 1). Figura 7. Adensamento mecânico. Diâmetro da agulha (mm) Raio de ação (cm) Distância de vibração (cm) 25 a 30 10 15 35 a 50 25 38 50 a 75 40 60 Quadro 1. Área de atuação de algumas agulhas. Materiais de construção: concreto e argamassa142 No adensamento mecânico, você deve estar atento para as seguintes questões: � Vibrações longas ocasionam segregação com o abaixamento do material mais graúdo e a subida da nata do concreto. � Vibração em camadas não superiores ao comprimento da agulha espes- suras máximas de 40 a 50 cm. � As distâncias máximas de vibração de 6 a 10 vezes o diâmetro da agulha, ou 1,5 vez o raio de ação. � Vibração por curtos períodos e espaçamentos pequenos. � Vibração afastada das formas. � Ângulo de inclinação da agulha entre 45º e 90º, sendo o último o mais eficiente. � Procedimentos lentos e constantes, evitando períodos longos em um mesmo ponto que pode ocasionar o afastamento dos agregados graúdos. Um bom indicativo da intensidade de vibração é o aparecimento de uma su- perfície brilhante e isto é um indicativo de que a água está começando a separar- -se dos agregados, devendo então ser terminado o processo. Outro indicativo é o respingo da nata na agulha, que indica também o excesso de vibração. Cura A cura do concreto é uma operação que pretende evitar a retração hidráulica e garantir a continuidade das reações de hidratação do cimento nas primeiras idades do concreto, quando sua resistência ainda é pequena. Depois do início da pega ocorrem quatro tipos de retração: � Antógena - que é a redução do volume da pasta. � Hidráulica - que é a perda de água não fixada ao cimento. � Térmica - que ocorre pela reação exotérmica da hidratação do concreto. � Carbonatação - que é a formação de carbonato de cálcio por reação da cal livre com o oxido de carbono do ar. É a menos significativa por ser muito lenta. De um modo geral, pode-se dizer que a contenção das retrações hidráu- lica e térmica podem minimizar o efeito da primeira. A retratação térmica é controlada pela diminuição da temperatura e a hidráulica pela perda de água do concreto. Concretagem e cura do concreto 143 O cuidado com as proteções nos primeiros dias permite um aumento na capacidade resistente do concreto neste período, e consequentemente uma di- minuição na retração do material. Alguns procedimentos de proteção podem ser: � Molhar a superfície exposta diversas vezes nos primeiros dias após a con- cretagem (Fig. 8). � Proteger com tecidos umedecidos (Fig. 9). � Fazer emulsões que formem películas impermeáveis e impeçam a saída d’água (cura química) (Fig. 10). Figura 8. Molhar a superfície. Figura 9. Aplicação de tecidos umedecidos. Materiais de construção: concreto e argamassa144 Figura 10. Aplicação de emulsões. 1. Qual dos tipos de betoneira abaixo apresentados NÃO existe. a) Pivotantes. b) Basculante. c) Planetária. d) Tambor duplo. e) Contínuas. 2. A etapa de transporte NÃO é reali- zada com o uso de: a) Carrinho de mão. b) Giricas. c) Caçambas para concreto. d) Bombas. e) Enxada. 3. O lançamentoe adensamento do concreto: a) Deve ser realizado longe do ponto de aplicação. b) Não deve utilizar anteparos. c) Não deve ser realizado em super- fícies inclinadas. d) Quando necessário deve utilizar a tremonha. e) Não deve levar em consideração a segregação. 4. Durante a concretagem: a) O arrasamento deve ser manual. b) O transporte deve ser realizado por vibradores. c) O lançamento deve ser realizado em camadas finas e uniformes. d) Deve-se realizar impactos vigo- rosos na forma para adensar o concreto. e) Deve-se lançar o concreto incli- nado para evitar a segregação. 5. O concreto projetado NÃO é utili- zado em: a) Cascas. b) Barragens. c) Túneis. d) Reparos em concreto. e) Estabilização de taludes. Concretagem e cura do concreto 145 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 7212:2012. Execução de con- creto dosado em central – procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 2012. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 12655:2015. Concreto de ci- mento Portland – preparo, controle, recebimento e aceitação – procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 2015. ASSOCIAÇÃO BRASEILIERA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 15823-2:2010. Concreto auto-adensável. Parte 2: Determinação do espalhamento e do tempo de escoamento – Mé- todo do cone de Abrams. Rio de Janeiro: ABNT, 2010. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR NM 47:2002. Concreto – De- terminação do teor de ar em concreto fresco – Método pressométrico. Rio de Janeiro: ABNT, 2002. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR MN 67:1998. Concreto – de- terminação da consistência pelo abatimento do tronco de cone. Rio de Janeiro: ABNT, 1998. NEVILLE, A. M. Propriedades do concreto. 5. ed. Porto Alegre: Bookman, 2016. Leituras recomendadas Materiais de construção: concreto e argamassa146 DICA DO PROFESSOR Use a dica do professor para conhecer mais sobre concretagem. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! EXERCÍCIOS 1) Qual dos tipos de betoneira abaixo apresentados não existe. A) Pivotantes B) Basculante C) Planetária D) Tambor duplo E) Contínuas 2) A etapa de transporte não é realizada com o uso de: A) Carrinho de mão B) Giricas C) Caçambas para concreto D) Bombas E) Enxada 3) O lançamento e adensamento do concreto: A) Deve ser realizado longe do ponto de aplicação B) Não deve utilizar anteparos C) Não deve ser realizado em superfícies inclinadas D) Quando necessário deve utilizar a tremonha E) Não deve levar em consideração a segregação 4) Durante a concretagem: A) O arrasamento deve ser manual B) O transporte deve ser realizado por vibradores C) O lançamento deve ser realizado em camadas finas e uniformes D) Deve-se realizar impactos vigorosos na forma para adensar o concreto E) Deve-se lançar o concreto inclinado para evitar a segregação 5) O concreto projetado não é utilizado em: A) Cascas B) Barragens C) Túneis D) Reparos em concreto E) Estabilização de taludes NA PRÁTICA SAIBA MAIS Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: NEVILLE, A. M. BROOKS, J. J. Tecnologia do Concreto. Porto Alegre: Bookman, 2013. Aula Concretagem Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Materiais: Aços para Armadura APRESENTAÇÃO O concreto armado se tornou um material largamente difundido na construção civil devido à atuação conjunta do aço e do concreto para resistir às solicitações impostas. A facilidade no molde do concreto e a resistência do aço permitem a realização das mais diversas formas arquitetônicas e seu funcionamento é garantido pela aderência entre os dois materiais. Ao contrário do concreto, que pode possuir elevada resistência à compressão, mas muito baixa resistência à tração, o aço possui elevada resistência tanto à tração quanto à compressão, podendo absorver esses esforços juntamente com o concreto ou ainda ser utilizado para solidarizar elementos distintos de modo que possam funcionar como um todo. Desse modo, conhecer o comportamento das armaduras de aço e suas propriedades é de extrema importância no dimensionamento dos elementos estruturais para assegurar o funcionamento da estrutura. Nesta Unidade de Aprendizagem, você vai conhecer o processo de fabricação do aço, os tipos de aço que podem ser utilizados para concreto armado e suas propriedades. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Reconhecer o processo de fabricação do aço.• Identificar os tipos de aço utilizados para concreto armado.• Avaliar as propriedades do aço para armadura.• DESAFIO Você é o engenheiro calculista de uma empresa de cálculo estrutural e recebeu uma iga biapoiada que recebe a reação de uma laje como carregamento contínuo em seu vãov e deve ser dimensionada em concreto armado. Sabendo que esse carregamento faz com que suas fibras superiores sejam comprimidas e suas fibras inferiores tracionadas, responda: a) Em que local da viga você disporia as armaduras longitudinais de equilíbrio? b) Que análise deve ser feita para saber se esse tipo de armadura não é necessário em mais de um local da viga? c) Graças a que propriedade do aço elas poderiam ser utilizadas para auxiliar o concreto na absorção dos esforços? INFOGRÁFICO Os produtos de aço para concreto armado podem ser divididos em barras, fios, telas de aço soldado e arame recozido. Veja no infográfico um esquema do processo de fabricação do aço para armaduras de concreto armado. CONTEÚDO DO LIVRO Diferentemente do concreto, para o qual deve ser realizado um controle tecnológico desde a sua dosagem até a sua execução para garantir que ele atinja a resistência e as propriedades almejadas, o aço é produzido em usinas siderúrgicas e pode ser comandado conforme as suas classes de resistência, sem necessidade de verificação desta posteriormente, além de ser um material reciclável, o que possibilita sua fabricação com adições de sucata metálica. No concreto armado, sua função principal é a de resistir aos esforços de tração que não podem ser absorvidos pelo concreto. Por possuir coeficientes de dilatação da mesma ordem de grandeza e com a aderência entre os dois materiais garantida, o aço é protegido da corrosão pela camada de concreto e pode desempenhar sua função de agregar resistência aos elementos, que não poderiam ser resistidos somente pelo concreto. Acompanhe o capítulo Materiais: aços para armadura, base teórica desta Unidade de Aprendizagem. Boa leitura! Concreto Armado Liana Parizotto Catalogação na publicação: Poliana Sanchez de Araujo – CRB 10/2094 P231c Parizotto, Liana. Concreto armado / Liana Parizotto. – Porto Alegre : SAGAH, 2017. 220 p. : il. ; 22,5 cm. ISBN 978-85-9502-090-0 1. Concreto armado – Engenharia civil. I. Título. CDU 624.012.45 Revisão técnica: Shanna Trichês Lucchesi Mestre em Engenharia de Produção (UFRGS) Professora do curso de Engenharia Civil (FSG) Iniciais_Concreto armado.indd 2 09/06/2017 17:36:38 Materiais: aço para armadura Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Reconhecer o processo de fabricação do aço. Identi� car os tipos de aço utilizados para concreto armado. Avaliar as propriedades do aço para armadura. Introdução O concreto armado se tornou um material muito difundido na construção civil devido à atuação conjunta do aço e do concreto para resistir às solici- tações impostas. A facilidade no molde do concreto e a resistência do aço permitem a realização das mais diversas formas arquitetônicas, com seu funcionamento sendo garantido pela aderência entre os dois materiais. Ao contrário do concreto, que talvez tenha elevada resistência à com- pressão, mas muito baixa resistência à tração, o aço apresenta elevada resistência tanto à tração quanto à compressão, podendo absorver esses esforços junto com o concreto, ou ainda ser utilizadopara solidarizar elementos distintos de modo que funcionem como um todo. Assim, conhecer o comportamento das armaduras de aço e suas propriedades é de extrema importância no dimensionamento dos elementos estruturais para assegurar o funcionamento da estrutura. Neste capítulo você vai conhecer o processo de fabricação do aço, os tipos de aço que podem ser utilizados para concreto armado e suas propriedades. Processo de fabricação do aço O aço é um produto siderúrgico resultante da mistura de ferro-gusa (obtido de minério de ferro), ligas metálicas, cal e oxigênio. Às vezes a sucata metálica U2_C08_ Concreto armado.indd 117 09/06/2017 15:15:29 também é utilizada em substituição ao ferro-gusa. O aço usado para armaduras de concreto armado em geral é fabricado com sucata metálica, pelo seu menor custo, pela sua maior disponibilidade e por sua possibilidade de reciclagem. O processo de fabricação de aços para a construção civil é bastante semelhante no mundo todo no que diz respeito às matérias-primas, ao processo de fabricação e aos equipamentos utilizados (ARCELORMITTAL, 2017). Matéria-prima Retalhos de chapas metálicas, latarias de carros, peças removidas durante a usinagem, peças de aço e ferro em desuso, etc., compõem a sucata, que é a principal matéria-prima utilizada na confecção de barras e fi os de aço. Por ser constituída de metais como níquel, cromo e estanho, os aços feitos com sucata apresentam características mecânicas superiores àquelas obtidas pelo uso de minério de ferro. Além da sucata, a matéria-prima pode ser ferro-gusa (obtido de minérios de ferro), que fornece carbono, ferro e silício ao produto. Também são usadas ligas de ferro (para o ajuste da composição), cal (para a retenção das impurezas e a proteção do forno de ataques químicos), e oxigênio (como fonte de calor e redução do carbono presente no aço) (ARCELORMITTAL, 2017). Aciaria Aciaria é o nome do local (usina siderúrgica) em que se encontram os equi- pamentos que transformam a sucata em aço. Veja na Figura 1 o fl uxo de produção de aço em uma aciaria, com a indicação dos principais proces- sos. O início do processo ocorre com a sucata (1) sendo pesada em cestões (2), com a proporção de cada material dependendo do tipo de aço que será produzido. O forno então é carregado (3) e aquecido a uma temperatura de aproximadamente 1600°C, sendo feitos ajustes de composição química. O aço líquido é então descarregado em uma panela (4) que vai ao forno (5) para deixar homogênea a temperatura e a composição química do aço e eliminar as impurezas. As amostras são enviadas ao laboratório para análise, com sua composição química determinada em questão de minutos, e ajustes são feitos, caso necessário. O aço líquido pronto vai para o processo fi nal da aciaria, o lingotamento contínuo (6). Dependendo da utilização, são produzidos tarugos (barras de aço com seção quadrada) com comprimento defi nido de acordo com o uso. Nas lingoteiras, o aço inicia o seu processo de solidifi cação, que é completado com a borrifação de água diretamente sobre a superfície sólida. Concreto armado 118 U2_C08_ Concreto armado.indd 118 09/06/2017 15:15:29 O material então é cortado por tesouras (7) ou maçarico, dando origem aos tarugos, que vão para o leito de resfriamento (8). É feita a inspeção para verifi car as dimensões e, após aprovados, os tarugos são devidamente identifi cados, podendo ser armazenados ou laminados a quente, na sequência, aproveitando a sua temperatura (ARCELORMITTAL, 2017). Figura 1. Fluxo de produção em uma aciaria. Fonte: ArcelorMittal (2017). Laminação a quente A laminação é o processo que transforma os tarugos em barras retas ou rolos (bobinas) lisos ou nervurados. Os tarugos que saem da aciaria são novamente aquecidos de 1000 a 1200°C em fornos, para então serem laminados. O processo é divido em 3 etapas (ARCELORMITTAL, 2017): desbaste: os tarugos são conformados entre cilindros, tendo sua seção reduzida e seu comprimento aumentado; preparação (intermediário): os tarugos sofrem novos desbastes e já apresentam o formato de barra laminada; 119Materiais: aço para armadura U2_C08_ Concreto armado.indd 119 09/06/2017 15:15:30 acabamento: a pressão de dois cilindros marca nervuras, caso existam, e gravações nas barras. Trefilação e laminação a frio A trefi lação ou a laminação a frio são os processos que transformam os rolos de fi o-máquina, provenientes da laminação a quente, em fi os lisos ou nervura- dos. O material submetido a esses processos tem sua microestrutura alterada por meio do encruamento de grãos, elevando suas propriedades mecânicas e reduzindo sua ductilidade. Independentemente do processo, os produtos possuem as mesmas propriedades mecânicas (ARCELORMITTAL, 2017). O material que vem da laminação a quente é liso (rolo de fio-máquina). Ele é desenrolado e sofre redução de diâmetro ao passar por fieiras (trefilação) ou por roletes (laminação a frio) de diâmetros diferentes até que seja obtido o tamanho da bitola desejada. Após todas as reduções, o material passa por mais um sistema de roletes entalhadores para aplicar os detalhes superficiais nos fios (ARCELORMITTAL, 2017). Aço para armaduras de concreto armado O concreto armado é o material formado pela associação do concreto com armaduras (elementos de aço) inseridas em seu interior, sendo utilizado para construir estruturas sujeitas a diferentes tipos de esforços. Embora o concreto seja um material com elevada resistência à compressão, ele oferece baixa resistência à tração. O aço, por sua vez, cumpre a função de absorver os esforços de tração, servindo também para resistir às tensões de compressão. As principais normas brasileiras que abordam as armaduras usadas em estruturas de concreto armado são a norma ABNT NBR 7480:2007, “Aço destinado a armaduras para estruturas de concreto armado – Especificação” e a norma ABNT NBR 7481:1990, “Tela de aço soldada – Armadura para concreto”. As armaduras para estruturas de concreto armado podem ser, de acordo com as normas citadas: barras: peças obtidas por laminação a quente, com diâmetro nominal igual ou superior a 6,3 milímetros; fios: peças obtidas por trefilação ou laminaçãoa frio, com diâmetro nominal igual ou inferior a 10 milímetros; Concreto armado 120 U2_C08_ Concreto armado.indd 120 09/06/2017 15:15:30 malhas ou telas: peças constituídas de fios de aço sobrepostos e sol- dados em todos os pontos de contato. Barras e fios de aço – configurações geométricas e algumas propriedades O que difere as barras de fi os é seu processo de fabricação: as barras são obtidas exclusivamente por laminação a quente, ao passo que os fi os são obtidos por trefi lação ou laminação a frio. Dependendo do valor característico da resistência ao escoamento do aço (fyk), as barras são classifi cadas em duas categorias: CA-25 e CA-50. Os fi os possuem apenas uma categoria: CA-60. O termo “CA” é a abreviatura para “concreto armado”, e o número que o segue indica o valor da resistência em kN/cm² ou kgf/mm². O aço CA-50, por exemplo, apresenta resistência ao escoamento de 50 kN/cm², o que equivale a 500 MPa. A superfície das barras e dos fios de aço, dependendo da configuração (lisas, nervuradas ou entalhadas), influencia na capacidade de aderência entre o concreto e o aço, pois apresentam diferentes rugosidades, mensuradas por meio de coeficientes de conformação superficial (η). As barras podem ser tanto lisas quanto nervuradas, enquanto os fios podem ser lisos, nervurados e ainda entalhados. De acordo com a ABNT NBR 7480:2007, são apresentadas as configurações para cada categoria: CA-25: as barras dessa categoria devem ter superfície obrigatoriamente lisa, sem qualquer tipo de nervura ou entalhe; o coeficiente de conformação superficial vale 1; CA-50: as barras dessa categoria precisam ter superfície obrigatoriamente nervurada, sendo que as nervuras têm de ser transversais oblíquas; ocoeficiente de conformação superficial deve ser, no mínimo, igual a 1,5 para barras com 10 milímetros ou mais, e igual a 1 para diâmetros menores; CA-60: os fios podem ser lisos, entalhados ou nervurados; o coeficiente de conformação superficial deve ser, no mínimo, igual a 1,5 para fios com 10 milímetros, e igual a 1 para diâmetros menores. Veja na Figura 2 os dois tipos de barras de aço, lisa (CA-25) e nervurada (CA-50). 121Materiais: aço para armadura U2_C08_ Concreto armado.indd 121 09/06/2017 15:15:31 Figura 2. Exemplo de barras de aço (lisa e nervurada). Fonte: Supachai_Sup/Shutterstock.com. As barras e os fios de aço têm de ser fornecidos com um comprimento de 12 metros, admitida uma tolerância de 1% para mais ou para menos. No entanto, é possível solicitar outros tamanhos, mediante acordo entre consumidor e fornecedor. A massa específica do aço deve ser de 7850 kg/m³. A massa linear nominal das barras e dos fios, em kg/m, é especificada em tabelas da ABNT NBR 7480:2007, junto com a tolerância permitida por unidade de comprimento na fabricação. As tabelas ainda apresentam os valores nominais da área da seção transversal e o perímetro para cada diâmetro. No caso das barras, os diâmetros vão de 6,3 a 40 mm, e, para os fios, de 2,4 a 10 mm (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2007). É muito importante verificar as bitolas (diâmetros) das barras e dos fios, pois valores de massa linear inferiores aos previstos por norma podem comprometer a resistência mecânica, já que a área da seção fica diminuída. As barras e os fios de aço apresentam requisitos, além dos relacionados com as propriedades mecânicas, referentes à soldabilidade, quando ela for requerida. De acordo com a norma ABNT NBR 6118:2014, “Projeto de es- truturas de concreto – Procedimento”, para que um aço seja considerado soldável, sua composição precisa estar de acordo com o proposto na norma ABNT NBR 8965:1985. Concreto armado 122 U2_C08_ Concreto armado.indd 122 09/06/2017 15:15:31 Para saber mais sobre as barras de aços soldáveis para armaduras de concreto armado, leia a norma ABNT NBR 8965:1985 – Barras de aço CA 42 S com características de soldabilidade destinadas a armaduras para concreto armado – Especificação. Telas de aço As telas de aço são um tipo de armadura pré-fabricada composta por uma rede de malhas retangulares formadas por fi os de aço sobrepostos longitudinal e transversalmente, com todos os seus pontos de contato soldados pelo processo de caldeamento. O uso de telas de aço se mostra uma solução rápida e prática para lajes, pisos, calçamentos, etc., aliando agilidade com qualidade, além de vantajosa economicamente, pois há a redução de tempo de execução e de mão de obra, assim como a diminuição de perdas por corte. Específica para telas de aço para armadura de concreto armado, a norma ABNT NBR 7481:1990, assim, ela apresenta algumas notações que não são mais utilizadas, como a divisão de barras e fios em classe A e B, segundo o processo de fabricação. O aço CA-50 não é mais divido em CA-50A e CA-50B. A classe A indicava que a fabri- cação era pelo processo de laminação a quente, e a classe B, que a fabricação era por laminação a frio ou trefilação. Atualmente, o CA-50 é usado apenas para a fabricação de barras, e o CA-60, para a fabricação de fios de telas de aço. Em se tratando de telas, é possível ter uma armadura principal e uma secundária. A armadura principal é aquela que possui maior seção de fios por metro, e a armadura secundária é aquela que apresenta a menor, ambas consideradas na direção do cálculo (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NOR- MAS TÉCNICAS, 1990). 123Materiais: aço para armadura U2_C08_ Concreto armado.indd 123 09/06/2017 15:15:32 Propriedades mecânicas de barras e fios de aço As propriedades mecânicas dos aços são a resistência mecânica, a elastici- dade, a dureza e a ductilidade, e dependem da sua composição química, do tratamento químico e do processamento. De acordo com a norma ABNT NBR 6118:2014, “Projeto de estruturas de concreto – Procedimento”, na falta de ensaios ou valores especifi cados pelo fabricante, é possível admitir o módulo de elasticidade do aço de armadura igual a 210 GPa. Para obter propriedades mecânicas mais importantes, alguns ensaios mais específi cos são necessários, os quais são descritos a seguir. Ensaio de tração O ensaio de tração é usado como medida de resistência mecânica do material, devendo ser realizado de acordo com a norma ABNT NBR ISO 6892-1:2013, “Materiais metálicos – Ensaio de tração”. O ensaio consiste em aplicar uma força axial de tração em barras e fi os de aço de modo a aumentar o seu comprimento, utilizando equipamentos adequados. Esse ensaio determina 3 propriedades: a resistência característica ao escoamento, o limite de resistência e o alongamento. A propriedade mais importante é a resistência ao escoamento, pois o seu valor limite vai indicar qual é a carga que a barra ou o fio deverá suportar sem apresentar deformações permanentes. Superado o valor limite de escoamento, a armadura ficará danificada e a estrutura estará vulnerável (ARCELOR- MITTAL, 2017). Os diagramas tensão-deformação de barras e fios de aço que você vê na Figura 3 representam o ensaio de tração do aço. O primeiro diagrama, para aços laminados a quente (barras de CA-25 e CA-50), apresenta um patamar de escoamento bem definido, sendo facilmente identificada a resistência ao escoamento do aço (fy). Note que isso não ocorre no segundo diagrama, que representa os aços trefilados a frio (fios de CA-60) e cuja resistência ao escoamento é definida como o valor correspondente à deformação residual de 2‰ (0,2%), conforme indicado na figura (BASTOS, 2014). Concreto armado 124 U2_C08_ Concreto armado.indd 124 09/06/2017 15:15:32 Figura 3. Exemplo de diagramas tensão-deformação para barras e fios, respectivamente. Fonte: Bastos (2014, p.). De acordo com a ABNT NBR 7480:2007, é possível definir a resistência de escoamento por um patamar no diagrama tensão-deformação ou ainda calculá- -la por meio do valor de tensão perante carga equivalente a uma deformação permanente de 0,2%. Ainda é possível calcular pelo valor de tensão perante carga equivalente a uma deformação permanente de 0,5%, sendo adotado o resultado obtido para o primeiro valor de deformação permanente, em caso de divergência. Como os diagramas da Figura 3 são obtidos apenas por meio de ensaios, a ABNT NBR 6118:2014 permite o uso de um diagrama simplificado para o cálculo nos estados limites de serviço e último (ELS e ELU) para aços com ou sem patamar de escoamento. Veja na Figura 4 o diagrama tensão-deformação simplificado dos aços, tanto para tração quanto para compressão, sendo fyk a resistência característica ao escoamento do aço de armadura passiva, e fyd a resistência de cálculo ao escoamento do aço de armadura passiva (ASSO- CIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2014). 125Materiais: aço para armadura U2_C08_ Concreto armado.indd 125 09/06/2017 15:15:32 Figura 4. Diagrama tensão-deformação para aços de armaduras passivas. Fonte: Associação Brasileira de Normas Técnicas (2014, p. 29). Veja na Tabela 1, da ABNT NBR 7480:2007, as propriedades mecânicas exigíveis de barras e fios de aço destinados a armaduras de estruturas de con- creto armado. São apresentados os valores obtidos por meio do ensaio de tração e também referentes ao ensaio de dobramento, apresentado no item a seguir. Concreto armado 126 U2_C08_ Concreto armado.indd 126 09/06/2017 15:15:33 Fonte: Associação Brasileira de Normas Técnicas (2007, p. 12). Tabela 1. Propriedades mecânicas exigíveis de barras e fios de aço para armaduras. Ensaio de dobramento O ensaio de dobramento é utilizado como medida da ductilidade do material, devendo ser realizado de acordo com a norma ABNT NBR ISO 7438:2016, “Materiais metálicos – Ensaio de dobramento”. O ensaio consiste em subme- ter um corpo de prova a um dobramentode 180° em torno de um pino com diâmetro padronizado e visa a reproduzir as situações às quais os materiais estarão submetidos em obra. As barras e os fi os de aço são aprovados quando não apresentam quebra ou fi ssura na região dobrada. Veja na Tabela 1, apre- sentada anteriormente, a proporção da bitola que o pino deve ter em relação ao diâmetro da barra ou fi o ensaiado para cada tipo de aço para a realização do ensaio (ARCELORMITTAL, 2017). 127Materiais: aço para armadura U2_C08_ Concreto armado.indd 127 09/06/2017 15:15:33 1. Com relação ao processo de fabricação do aço e sua matéria- prima, assinale a resposta correta: a) O aço é um produto siderúrgico gerado da mistura de ferro-gusa (obtido de minério de ferro), ligas metálicas, cal e oxigênio. Nenhum desses componentes pode ser substituído por outro, pois o aço pode perder suas propriedades características. b) Aciaria é o nome do local onde são fornecidos os aços para revenda. c) O material submetido ao processor de trefilação ou laminação a frio tem sua microestrutura alterada por meio do encruamento de grãos. d) Na etapa do desbaste, no processo de laminação a quente, os tarugos são conformados entre cilindros, tendo sua seção aumentada e seu comprimento reduzido. e) Na etapa de acabamento, no processo de laminação a quente, os cilindros garantem a superfície lisa, característica das barras. 2. Com relação à superfície do aço para armadura de concreto armado e suas categorias, assinale a resposta correta: a) Os fios CA-25 devem ter superfície obrigatoriamente lisa, sem qualquer tipo de nervura ou entalhe. b) A sigla “CA” significa “concreto armado” e o número que acompanha esta sigla caracteriza o diâmetro da barra ou do fio. Por exemplo: aço CA-25 são armaduras para concreto armado de 25 mm de diâmetro. c) As barras da categoria CA-50 devem ter superfície obrigatoriamente nervurada, sendo que as nervuras devem ser transversais e oblíquas. d) A categoria CA-60 é composta somente por fios de superfície lisa, devido aos seus pequenos diâmetros que podem chegar a, no máximo, 10 mm. e) As barras comportam diâmetros superiores aos fios. Os fios atingem, no máximo, 10 mm de diâmetro, que é o diâmetro mínimo comportado pelas barras. 3. Conforme o tipo de aço, sua disposição e suas características, assinale a afirmação correta: a) A massa específica do aço pode variar de 5000 a 7850 kg/m3. b) As telas de aço, também conhecidas como malhas, são constituídas de fios de aço sobrepostos e soldados em todos os pontos de contato. c) As barras e os fios de aço são fornecidos apenas em comprimentos de 12 m, admitida uma tolerância de 1% para mais ou para menos. d) As telas possuem sempre a mesma seção de fios por metro nas suas duas direções. e) Os diâmetros dos fios variam de 2,4 a 10 mm, e os diâmetros das Concreto armado 128 U2_C08_ Concreto armado.indd 128 09/06/2017 15:15:34 barras variam de 6,3 a 40 mm. Sua verificação não é necessária, visto que são padronizados. 4. Com relação às propriedades das barras e dos fios de aço e aos ensaios realizados para verificá-las, assinale a resposta correta: a) O ensaio de tração do aço consiste em aplicar uma força axial de tração em barras e fios de aço de modo a aumentar o seu comprimento. b) O módulo de elasticidade do aço pode ser admitido como 500 GPa, tanto para fios quanto para barras. c) A propriedade mais importante do aço é a resistência limite, obtida pelo ensaio de tração. Com o valor dessa resistência são dimensionados os elementos estruturais em concreto armado. d) Pelo ensaio de tração, são elaborados diagramas de tensão-deformação do aço, no qual é possível identificar apenas a resistência limite do aço na ruptura. e) No ensaio de dobramento, as barras e os fios são aprovados quando não apresentam quebra ou fissura na região dobrada, independentemente do diâmetro do pino de dobramento utilizado. 5. As armaduras para concreto armado podem ter diferentes funções no elemento. Conforme suas funções e os tipos de armadura, assinale a alternativa correta: a) As armaduras longitudinais alocadas ao longo do elemento estrutural para resistir aos esforços de tração são armaduras de equilíbrio geral da estrutura. b) As armaduras longitudinais superiores de uma viga são consideradas armaduras auxiliares, pois servem para manter o estribo na posição. c) As armaduras de suspensão, alocadas em cruzamentos de vigas quando uma viga se apoia sobre a outra, são consideradas armaduras de equilíbrio geral, visto que buscam o equilíbrio da reação de uma viga sobre a outra. d) As armaduras de pele são armaduras auxiliares que têm a função de impedir a ocorrência de fissuração exagerada, sendo utilizadas em vigas com altura maior que 40 cm. e) Os estribos presentes em vigas têm a função de equilíbrio local, enquanto os estribos presentes em pilares têm a função de equilíbrio geral da estrutura. 129Materiais: aço para armadura U2_C08_ Concreto armado.indd 129 09/06/2017 15:15:35 ARCELORMITTAL. Manual do processo de fabricação de CA50S, CA25 e CA60 nervurado. Belo Horizonte: ArcelorMittal, 2017. Disponível em: <http://longos.arcelormittal. com.br/pdf/produtos/construcao-civil/outros/manual-fabricacao-ca-50-ca-60.pdf>. Acesso em: 08 abr. 2017. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 6118:2014. Projeto de estruturas de concreto – procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 2014. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 7480:2007. Aço destinado para estruturas de concreto armado – especificação. Rio de Janeiro: ABNT, 2007. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 7481:1990. Tela de aço soldada – armadura para concreto. Rio de Janeiro: ABNT, 1990. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 8965:1985. Barras de aço CA 42 S com características de soldabilidade destinadas a armaduras para concreto armado – Especificação. Rio de Janeiro: ABNT, 1985. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR ISO 6892-1:2013. Versão corrigida:2015. Materiais metálicos — Ensaio de Tração. Parte 1: Método de ensaio à temperatura ambiente. Rio de Janeiro: ABNT, 2013. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR ISO 7438:2016. Materiais metálicos — Ensaio de dobramento. Rio de Janeiro: ABNT, 2016. BASTOS, P. S. S. Estruturas de concreto armado. São Paulo: UNESP, 2014. Disponível em: <http://wwwp.feb.unesp.br/pbastos/pag_concreto1.htm>. Acesso em: 10 abr. 2017. Leituras recomendadas PFEIL, W. Concreto armado 1: introdução. 5. ed. Rio de Janeiro: LTC, 1988. PINHEIRO, L. B.; MUZARDO, C. D.; SANTOS, S. P. Estrutura de concreto: capítulo 2. Cam- pinas: Unicamp, 2004. Disponível em: <http://www.fec.unicamp.br/~almeida/ec702/ EESC/Concreto.pdf>. Acesso em: 07 abr. 2017. Concreto armado 130 U2_C08_ Concreto armado.indd 130 09/06/2017 15:15:35 Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para esta Unidade de Aprendizagem. Na Biblioteca Virtual da Instituição, você encontra a obra na íntegra. Conteúdo: DICA DO PROFESSOR O vídeo apresenta as diversas funções que as armaduras podem exercer como parte de um elemento estrutural de concreto armado. Assista! Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! EXERCÍCIOS 1) Com relação ao processo de fabricação do aço e sua matéria-prima, assinale a resposta correta. A) a) O aço é um produto siderúrgico obtido através da mistura de ferro-gusa (obtido de minério de ferro), ligas metálicas, cal e oxigênio. Nenhum desses componentes pode ser substituído por outro, pois o aço pode perder suas propriedades características. B) b) Aciaria é o nome do local onde são fornecidos os aços para revenda. C) c) O material submetido aos processor de trefilação ou laminação a frio tem sua microestrutura alterada por meio do encruamento de grãos. D) d) Na etapa do desbaste, no processo de laminação à quente, tarugos são conformados entre cilindros,tendo sua seção aumentada e seu comprimento reduzido. E) e) Na etapa de acabamento, no processo de laminação a quente, os cilindros garantem a superfície lisa, característica das barras. 2) Com relação à superfície do aço para armadura de concreto armado e suas categorias, assinale a resposta correta a) Os fios CA-25 devem ter superfície obrigatoriamente lisa, sem qualquer tipo de nervura A) ou entalhe. B) b) A sigla “CA” significa “concreto armado” e o número que vem em seguida desta sigla caracteriza o diâmetro da barra ou do fio. Por exemplo: aço CA-25 são armaduras para concreto armado de 25 mm de diâmetro. C) c) As barras da categoria CA-50 devem ter superfície obrigatoriamente nervurada, sendo que as nervuras devem ser transversais e oblíquas. D) d) A categoria CA-60 é composta somente por fios, de superfície lisa, devido aos seus pequenos diâmetros que podem chegar a no máximo 10 mm. E) e) As barras comportam diâmetros superiores aos fios. Os fios atingem no máximo 10 mm de diâmetro, que é o diâmetro mínimo comportado pelas barras. 3) Conforme o tipo de aço, sua disposição e características, assinale a afirmação correta A) a) A massa específica do aço pode variar de 5000 kg/m3 a 7850 kg/m3. B) b) As telas de aço, também conhecidas como malhas, são constituídas de fios de aço sobrepostos e soldados em todos os pontos de contato. C) c) As barras e fios de aço são fornecidos apenas em comprimentos de 12 m, admitida uma tolerância de 1% para mais ou para menos. D) d) As telas possuem sempre a mesma seção de fios por metro nas suas duas direções. E) e) Os diâmetro dos fios variam de 2,4 mm a 10 mm e os diâmetros das barras variam de 6,3 mm a 40 mm. Sua verificação não é necessária, visto que são padronizados. 4) Com relação às propriedades das barras e fios de aço e aos ensaios realizados para verificá-las, assinale a resposta correta. A) a) O ensaio de tração do aço consiste em aplicar uma força axial de tração em barras e fios de aço de modo a aumentar o seu comprimento. B) b) O módulo de elasticidade do aço é admitido como 500 GPa, tanto para fios como para barras. C) c) A propriedade mais importante do aço é a resistência limite, obtida através do ensaio de tração. Com o valor dessa resistência são dimensionados os elementos estruturais em concreto armado. D) d) Através do ensaio de tração, são elaborados diagramas de tensão-deformação do aço, nos quais é possível identificar apenas a resistência limite do aço, na ruptura. E) e) No ensaio de dobramento, as barras e os fios são aprovados quando não apresentam quebra ou fissura na região dobrada, independentemente do diâmetro do pino de dobramento utilizado. 5) As armaduras para concreto armado podem possuir diferentes funções no elemento. Conforme suas funções e os tipos de armadura, assinale a alternativa correta. A) a) Armaduras longitudinais alocadas ao longo do elemento estrutural para resistir aos esforços de tração são armaduras de equilíbrio geral da estrutura. B) b) As armaduras longitudinais superiores de uma viga são consideradas armaduras auxiliares, servem para manter o estribo na posição. c) As armaduras de suspensão, alocadas em cruzamentos de vigas quando uma viga se apoia sobre a outra, são consideradas armaduras de equilíbrio geral, visto que buscam o C) equilíbrio da reação de uma viga sobre a outra. D) d) As armaduras de pele são armaduras auxiliares que têm a função de impedir a ocorrência de fissuração exagerada. Essas armaduras são utilizadas em vigas com altura maior que 40 cm. E) e) Os estribos presentes em vigas têm a função de equilíbrio local, enquanto que os estribos presentes em pilares têm a função de equilíbrio geral da estrutura. NA PRÁTICA No Brasil, as telas soldadas começaram a ser utilizadas no final da década de 50. Sua introdução foi bastante difícil em razão da falta de informações sobre o material e da resistência em promover mudanças no processo construtivo. O uso das telas soldadas traz inúmeras vantagens durante o processo de execução, dentre elas: SAIBA MAIS Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Discovery Concreto e aço nas construções Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Grupo Açotubo - Processo de produção do aço Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Telas soldadas - Emendas Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Dosagem de concreto APRESENTAÇÃO Esta unidade de ensino irá tratar sobre a dosagem do concreto, pois uma das tarefas do engenheiro tecnologista do concreto é esta. Uma das etapas mais importantes, geralmente acontece preliminarmente em laboratório e reproduzida em escala na obra ou na usina de concreto. Saber a quantidade necessária de cada um dos componentes utilizados para a produção de concreto é importantíssimo para prever o comportamento do material. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Explicar o que é dosagem do concreto.• Identificar os fatores que influenciam no processo de dosagem.• Reconhecer a quantidade necessária de material para a dosagem de um concreto.• INFOGRÁFICO Observe no infográfico as propriedades para formação do concreto. CONTEÚDO DO LIVRO Para aprofundar ainda mais seu conhecimento, acompanhe o capítulo Dosagem do Concreto do livro Materiais de Construção que norteia as discussões presentes nesta Unidade. MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO André Luis Abitante Ederval de Souza Lisboa Gustavo Alves G. de Melo Catalogação na publicação: Poliana Sanchez de Araujo – CRB 10/2094 L769m Lisboa, Ederval de Souza. Materiais de construção : concreto e argamassa [recurso eletrônico] / Ederval de Souza Lisboa, Edir dos Santos Alves, Gustavo Henrique Alves Gomes de Melo. – 2. ed. – Porto Alegre : SAGAH, 2017. Editado como livro impresso em 2017. ISBN 978-85-9502-013-9 1. Materiais de construção. 2. Concreto. 3. Argamassa. Engenharia. I. Alves, Edir dos Santos. II. Melo, Gustavo Henrique Alves Gomes de. III. Título. CDU 691.3:62 Dosagem de concreto Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: � Explicar o que é dosagem do concreto. � Identificar os fatores que influenciam o processo de dosagem. � Reconhecer a quantidade necessária de material para a dosagem de um concreto. Introdução Neste texto, você vai aprender uma das tarefas do engenheiro tecno- logista, que é a dosagem do concreto. Uma das etapas mais impor- tantes da dosagem, geralmente inicia em laboratório e é reproduzida em escala na obra ou na usina de concreto. Para isso, você vai estudar a quantidade necessária de cada um dos componentes utilizados para a produção de concreto, pois é de suma importância para prever o comportamento do material. Concreto O concreto é uma mistura de aglomerantes, agregados e água em determi- nadas proporções. Na linguagem da construção civil, essa mistura é chamada de dosagem ou traço. Figura 1. Traço É a indicação de quantidade dos materiais que constituem o concreto. O traço varia de acordo com a finalidade de uso e com as condições de aplicação. A seguir, veja os traços mais adequados para os principais usos: � Traço em volume de todos os materiais do concreto. � Traço em volume só dos agregados, sendo o cimento dado em peso. � Traço em peso de todos os materiais que constituem o concreto. O traço em volume de todos os materiais do concreto é o mais utilizado na prática, no entanto, o mais adequado é o traço em peso. Figura 2. Os traços são indicados da seguinte maneira: 1:3:3, 1:3:4, 1:3:6, sendo que o 1º algarismo indica a quantidade de cimento a ser usado; o 2º algarismo indica a quantidade de areia; e o 3º algarismo indica a quantidade de pedra. Assim, temos para o traço 1:3:3, um volume de cimento por três volumes da areia. De acordo com o traço temos diferentes resistênciaspara os concretos, como 150 kg/cm2, 250 kg/ cm2, etc. A quantidade de água depende da umi- Materiais de construção: concreto e argamassa166 dade da areia, e você deve ter em mente que argamassas e concretos com uma dosagem excessiva de água diminuem sua resistência. Você deve ter muito cuidado para expressar o traço, pois caso ocorra algum engano, o concreto produzido vai apresentar propriedades diferentes daquelas previstas na dosagem. A dosagem do concreto sempre deve ser feita com os materiais secos e me- didos em massa, no entanto, para enviar o traço para a obra, ele deve ser convertido de maneira adequada. Conversão do traço Veja como transformar o traço em massa de materiais secos (1:2, 8:3, 2:0, 45) para traço em volume de materiais secos (Tv) e massa combinado com volume de materiais secos (Tmv). Adotando a seguinte fórmula: Considere os valores para: � Massa unitária dos materiais: � Massa específica dos materiais: Dosagem de concreto 167 Assim, para converter o traço em massa para traço em volume (Tv) teremos: Tm - 1: 2,8 : 3,2 : 0,45 No entanto, é comum apresentar o traço unitário, ou seja, referente à uni- dade de cimento, desta forma: Conversão para traço em massa combinado com volume (Tmv) Para expressar o traço para um saco de cimento, basta multiplicar a pro- porção por 50 kg (peso de um saco de cimento). Adotando a fórmula, Considere: 50 kg = 1 saco de cimento 92,5 dm3 = areia 97 dm3 = brita 22,5 dm3 = água Para o traço em massa combinado com volume Tmv – 1:1,85:1,94:0,45. Você deve corrigir o traço de acordo com a umidade (h=3,5%) e inchamento médio da areia (Iméd = 1,25 e γa = 1,51 kg/dm 3). Materiais de construção: concreto e argamassa168 Considere: � Traço referente a 1 saco de cimento: Utilize as seguintes fórmulas para: � Correção quanto ao inchamento: x dm � Correção quanto a umidade: � Quantidade de água presente na areia úmida: x x kg kg � Massa da água na areia úmida: kg � Quantidade de água a ser adicionada: kg Dosagem de concreto 169 � Assim, o traço corrigido será: Dimensionamento da padiola Para fazer o dimensionamento da padiola, você deve adotar duas medidas, determinando a altura em função do volume dos agregados. Veja a seguir: Figura 3. Dimensionamento da padiola. � Para padiola de areia, considere a fórmula: x x x x Para que a padiola não fique com altura e peso excessivo, divide-se a altura por dois e especifica-se duas padiolas, ou seja, duas padiolas com dimensões de 40x45x32,1cm por traço. Materiais de construção: concreto e argamassa170 � Para padiola de brita, considere a fórmula: x x Assim, você terá duas padiolas com dimensões de 40x45x27cm. Produção do traço Para a produção do traço dado para um saco de cimento, a especificação é: 1 saco de cimento: 2 padiolas de areia: 2 padiolas de brita= 1:2:2 Consumo do traço 1dm3 = 1 litro Sempre que trabalhar com concreto é necessário saber o consumo de ma- terial por metro cúbico de concreto. Essa determinação é feita através do cál- culo do consumo de cimento por metro cúbico, veja a fórmula a seguir: Considere: � γc = massa específica do cimento � γa = massa específica da areia � γb = massa específica da brita � 1:a:b:x = traço do concreto expresso em massa � C= consumo de cimento por metro cúbico de concreto, 1000 dm3. Dosagem de concreto 171 Veja como determinar a quantidade de materiais necessária para a moldagem de 12 corpos de prova cilíndricos de concreto, com dimensões de 15x30 cm, sabendo que o traço utilizado será Tm 1 : 2,5 : 3,5 : 0,50. Solução: x x Cilindro: C = 1,716 kg de cimento a = 1,716 × 2,5 a = 4,29 kg de areia b = 1,716 × 3,5 b = 6,01 kg de brita x = 1,716 × 0,5 x = 0,858 kg de água Exemplo Método de dosagem ACI/ABCP Conheça as cinco regras fundamentais do método de dosagem ACI/ABCP: � Projeto estrutural � Os materiais disponíveis � Os equipamentos e mão de obra disponíveis � Buscar a melhor qualidade � O menor custo possível Materiais de construção: concreto e argamassa172 Dosagem racional do concreto Dosar um concreto no laboratório consiste em determinar as quantidades de- vidamente estudadas dos materiais envolvidos, sendo: cimento, água, agre- gados e eventualmente aditivos, em proporções convenientemente adequadas, para dar as propriedades exigidas, de maneira que os componentes desta mis- tura atendam satisfatoriamente todos os fatores, tornando o concreto em es- tado duro com 0% de vazios como uma pedra artificial. Cálculo do traço a. Critérios para fixação da resistência de dosagem ( fcj): Fixa a condição característica da obra pela resistência do concreto ( fck) estipulada no projeto, na idade de “j “dias (efetiva), definida pela expressão: � fcj = fck + 1,65 x Sd - (Sd = desvio padrão) b. Desvio padrão do concreto: O valor do desvio padrão depende da condição específica da obra. Se não for conhecido, poderão ser fixados inicialmente os desvios em função do tipo e condições de controle a serem empregados: � Condição A � Aplicável a concretos da classe C10 a C80 ( fck 10 a 80 MPa) � Cimento e agregado medido em massa � Água medida em massa ou volume com dispositivo dosador � Determinações precisas e frequentes da umidade dos agregados � Proposta do Sd = 4,0 MPa � Condição B � Aplicável a concretos da classe C10 à C25 ( fck 10 a 25 MPa) � Cimento em massa � Agregado em volume � Água em volume com dispositivo dosador � Correção da umidade em pelo menos três vezes da mesma turma de concretagem � Volume do agregado miúdo corrigido pela curva de inchamento � Proposta do Sd = 5,5 MPa Dosagem de concreto 173 � Condição C � Aplicável a concretos da classe C10 à C15 ( fck 10 a 15 MPa) � Cimento em massa � Água em volume � Umidade estimada � Exige-se para esta condição o consumo mínimo de cimento = 350 kg/m3 � Proposta do Sd = 7,0 MPa Veja a dosagem do concreto por método de dosagem ACI/ABCP na prática � Características dos materiais e do cimento utilizado no traço: � Características do concreto a ser confeccionado: Areia Brita 1 Brita 2 Cimento Mf = 2,60 δ = 2700 kg/m3 δ = 2700 kg/m3 CP II - 32 MPa Inch = 30% γ comp = 1500 kg/m3 γ comp = 1500kg/ m3 δ = 3100kg/m3 H = 6% γ solta = 1430 kg/m3 γ solta = 1400 kg/m3 δ = 2650 kg/m3 Φmáx = 25 mm γ = 1460 kg/m3 Proporção das britas Concreto B1 = 80 % fck = 25 MPa B2 = 20 % Abatimento = 90 +/- 10 Condição B Exemplo Materiais de construção: concreto e argamassa174 Solução: O primeiro passo é determinar a relação A/C (água/cimento). Você deve considerar os seguintes critérios: � Resistência mecânica: escolha do fator A/C em função da curva Abrams do cimento. � Durabilidade: relação A/C e tipo de cimento. � Determinar a resistência da dosagem do concreto em função do desvio padrão aos 28 dias. Fc28 = fck + 1,65 x Sd Fc28 = 25 + 1,65 x 5,5 Fc28 = 34 MPa � Com esse valor, você retirar o valor do fator A/C no gráfico das curvas Abrams do cimento. Assim, você terá o fator A/C = 0,475 O segundo passo é determinar o consumo de materiais, veja a seguir: � Determinação do consumo de água (Ca): Consumo de água aproximado (m3) Abatimento mm Dmáx agregado graúdo (mm) 9,5 19,0 25,0 32,0 38,0 40 a 60 220 195 190 185 180 60 a 80 225 200 195 190 185 80 a 100 230 205 200 195 190 Tabela 1. Consumo de água aproximado. Dosagem de concreto 175 Sendo assim, o consumo de água= Ca = 200 litros � Determinação do consumo de cimento (Cc) � Determinação do consumo de agregado graúdo (Cb), em função do diâmetro máximo MF Dimensão máxima (mm) 9,5 19,0 25,0 32,0 38,0 1,8 0,645 0,770 0,795 0,820 0,845 2,0 0,625 0,750 0,775 0,800 0,845 2,2 0,605 0,730 0,755 0,780 0,805 2,4 0,585 0,710 0,735 0,760 0,785 2,6 0,565 0,690 0,715 0,740 0,765 2,8 0,545 0,670 0,695 0,720 0,745 3,0 0,525 0,650 0,675 0,700 0,725 3,2 0,505 0,630 0,655 0,680 0,705 3,4 0,485 0,610 0,635 0,660 0,685 3,6 0,465 0,590 0,615 0,640 0,665 Tabela2. Teor de agregado graúdo. � Determinação do volume da areia (Va) � Determinação do consumo de agregado miúdo Materiais de construção: concreto e argamassa176 O terceiro passo é a apresentação do traço. Cimento: areia: brita 1: brita 2: água/cimento Você deve corrigir o traço para o inchamento e a umidade fornecida no início do exercício e, após, dimensionar as padiolas para o traço corrigido. Dosagem de concreto 177 1. Qual dos itens abaixo NÃO é definido durante a dosagem do concreto: a) Teor de adições no saco de cimento. b) Dimensão máxima do agregado. c) Trabalhabilidade. d) A/C e) Consumo de cimento. 2. O cimento dosado para ser utilizado no concreto não é responsável: a) Desenvolvimento da resistência. b) Durabilidade. c) Calor de hidratação. d) Preço. e) Agressão às armaduras causadas pela despassivação. 3. Qual dos itens abaixo NÃO é levado em consideração no momento de escolha dos agregados para os con- cretos mais comuns: a) Preço. b) Disponibilidade. c) Dimensão máxima. d) Microestrutura química. e) Granulometria. 4. O consumo de cimento no concreto: a) Deve ser alto. b) Não influencia na retração. c) Praticamente define o custo. d) Se elevado diminui a fissuração. e) Não tem relação com o consumo de agregados. 5. Qual dos itens abaixo NÃO corres- ponde a relações práticas comuns entre os componentes do concreto: a) 1% a mais de agregado miúdo corresponde a necessidade de mais 2 kg/m3 de água. b) 1% a mais de cimento significa aproximadamente 2,5 cm de slump. c) 1% a mais de cimento precisa de aproximadamente 2 kg/m3 de água. d) 1% a menos de ar incorporado gera a necessidade de aproxima- damente 3 kg/m3 de água. e) Para aumentar 2,5 cm de slump necessita-se aproximadamente 6 kg/m3 de água. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE CIMENTO PORTLAND. Guia básico de utilização do cimento Portland. 7. rev. São Paulo: ABCP, 2002. (BT-106). ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 6118: 2014. Projeto de estru- turas de concreto – procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 2014. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 12655:2015. Concreto de ci- mento Portland – preparo, controle, recebimento e aceitação – procedimento. Rio de Janei- ro: ABNT, 2015. HELENE, P.; TERZIAN, P. Manual de dosagem e controle do concreto. São Paulo: Pini, 1993. Leituras recomendadas Materiais de construção: concreto e argamassa178 DICA DO PROFESSOR Aprenda mais com a dica do professor a seguir: Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! EXERCÍCIOS 1) Qual dos itens abaixo não é definido durante a dosagem do concreto: A) Teor de adições no saco de cimento. B) Dimensão máxima do agregado. C) Trabalhabilidade. D) a/c E) Consumo de cimento. 2) O cimento dosado para ser utilizado no concreto não é responsável: A) Desenvolvimento da resistência. B) Durabilidade. C) Calor de hidratação. D) Preço. E) Agressão às armaduras causadas pela despassivação. 3) Qual dos itens abaixo não é levado em consideração no momento de escolha dos agregados para os concretos mais comuns: A) Preço. B) Disponibilidade. C) Dimensão máxima. D) Microestrutura química. E) Granulometria. 4) O consumo de cimento no concreto: A) Deve ser alto. B) Não influencia na retração. C) Praticamente define o custo. D) Se elevado diminui a fissuração. E) Não tem relação com o consumo de agregados. 5) Qual dos itens abaixo não corresponde a relações praticas comuns entre os componentes do concreto: A) 1% a mais de agregado miúdo corresponde a necessidade de mais 2 kg/m3 de água. B) 1% a mais de cimento significa aproximadamente 2,5 cm de slump. C) 1% a mais de cimento precisa de aproximadamente 2 kg/m3 de água. D) 1% a menos de ar incorporado gera a necessidade de aproximadamente 3 kg/m3 de água. E) Para aumentar 2,5 cm de slump necessita-se aproximadamente 6 kg/m3 de água. NA PRÁTICA Veja abaixo um exemplo a respeito da dosagem do concreto. SAIBA MAIS Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Catálogo ABNT Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! NEVILLE, A. M. BROOKS, J. J. Tecnologia do Concreto. Porto Alegre: Bookman, 2013