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MATERIAIS DA CONSTRUÇÃO Hudson Goto Concreto armado na construção civil: propriedades, execução e ensaios Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: � Definir os materiais que constituem o concreto armado. � Relacionar as etapas de execução e os cuidados necessários na concretagem. � Identificar as normas técnicas, os ensaios e as patologias relacionadas ao concreto armado. Introdução Neste capítulo, você estudará os conceitos que definem e diferenciam o concreto armado dos demais tipos de compostos, bem como conhecerá seus materiais constituintes e suas principais características, estudando sua execução em campo, desde a etapa de formas até a concretagem e cura, além de conhecer as principais normas técnicas, ensaios e manifestações patológicas referentes a esse material. Como o concreto simples, o concreto armado é um material hetero- gêneo, composto por materiais que apresentam características distintas, porém apresentando uma propriedade adicional: maior capacidade de resistência aos esforços de tração, o que ocorre em praticamente todas as estruturas de concreto armado. Dessa forma, com a adição de um novo elemento a essa composição, surgem novas propriedades e comporta- mentos, demandando novos estudos, com focos de análise diferenciadas, fornecendo informações fundamentais a serem utilizadas tanto na etapa de projetos quanto durante a fase executiva, na própria obra. Assim, entender esses conceitos e sua forma de aplicação nas es- truturas de concreto armado proporcionará uma maior capacidade de interpretar o comportamento do material ao longo de sua vida útil, dando suporte para execuções, manutenções e, eventualmente, reparos e re- cuperações mais eficientes. Concreto armado: conceituação e materiais constituintes De maneira geral, o concreto armado é obtido pela associação do concreto simples com a armadura convenientemente posicionada (armadura passiva), de tal modo que ambos resistam solidariamente aos esforços atuantes. O concreto simples, em geral, é pouco adequado como elemento estrutural resistente, pois apresenta boa resistência à compressão, mas pouca à tração (cerca de 10% da resistência à compressão), tipo de solicitação normalmente ve- rificado em quase todas as estruturas usuais. Compreendem exemplos bastante comuns os elementos fletidos, nos quais, em uma mesma seção transversal, são formadas tensões de compressão e tração, conforme ilustrado na viga da Figura 1. Nesse caso, a ruptura da viga de concreto simples é brusca, tão logo a resistência à tração do concreto é superada e surge a primeira fissura. Ao colocar-se a armadura passiva na região na qual ocorrem as tensões de tração, eleva-se a capacidade resistente da viga (BASTOS, 2006; CARVALHO, 2007). Figura 1. Comparação do comportamento à flexão de viga em concreto simples e armada. Fonte: Adaptada Pfeil (1989). Viga em concreto simples Viga em concreto armado Solicitações na seção transversal Concreto TraçãoArmaduraFissuras Compressão Concreto armado na construção civil: propriedades, execução e ensaios2 O detalhe do comportamento das seções (aa, a’a’, bb e b’b’) e das armaduras de uma viga submetida a flexão pura pode ser visualizado na Figura 2 — sendo o momento fletor M igual nas duas extremidades, a armadura longitudinal inferior será tracionada. A linha neutra indica o local onde as tensões normais são nulas na seção transversal. Figura 2. Detalhe das armaduras e do comportamento de viga submetida à flexão pura. Fonte: Adaptada de Clímaco (2008). Portanto, aço e concreto trabalham solidariamente, situação possível em razão das forças de aderência entre a superfície do aço e o concreto, pois as barras de aço tracionadas somente funcionam quando começam a ser alongadas pela deformação do concreto que as envolve; por isso, caracterizam-se como armaduras passivas. Logo, é a aderência que define o elemento estrutural concreto armado (CARVALHO, 2007; ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2014). Em relação à composição dos materiais, o concreto simples refere-se à associação da argamassa (cimento + água + agregado miúdo) com o agregado graúdo. Em alguns casos, pode-se obter microconcretos, aqueles nos quais os agregados graúdos têm dimensões reduzidas, e concretos especiais, como o concreto de alto desempenho (CAD), de alta resistência inicial (CAR), au- toadensável (CAA), etc. (CARVALHO, 2007). A armadura passiva, por sua vez, é normalmente composta pelo aço, devendo apresentar boa resistência à tração e maior deformabilidade em relação ao concreto (BASTOS, 2006). Analisando conjuntamente, pode-se citar algumas características da combi- nação desses materiais, como a proximidade entre os coeficientes de dilatação térmica do concreto e do aço (αconcreto = 1 × 10 -5°C-1 e αaço = 1,2 × 10 -5°C-1) e a 3Concreto armado na construção civil: propriedades, execução e ensaios capacidade de proteção, em condições normais, do concreto ao envolver o aço, reduzindo a oxidação e a ação de altas temperaturas (CARVALHO, 2007). Para a produção das armaduras passivas, no mercado brasileiro produzem- -se barras e fios de aço, designadas com o prefixo CA, indicativo de emprego no concreto armado. As barras são os produtos de diâmetro nominal 6,3 mm ou superior, obtidos exclusivamente por laminação a quente, sem processo posterior de deformação mecânica. Os fios são produtos com diâmetro no- minal 10 mm ou inferior, obtidos a partir de fio-máquina por trefilação ou laminação a frio (FUSCO, 1995). A NBR 7480:2007 admite os seguintes diâmetros padronizados Quadro 1 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NOR- MAS TÉCNICAS, 2007). Fonte: Adaptado de Associaçâo Brasileira de Normas Técnicas (2007). Material Diâmetro (mm) Barras 6,3 8 10 12,5 16 20 22 25 32 40 — — — Fios 2,4 3,4 3,8 4,2 4,6 5 5,5 6,0 6,4 7 8 9,5 10 Quadro 1. Diâmetros nominais de barras e fios De acordo com as características mecânicas, as barras e os fios são clas- sificados, conforme o valor característico da resistência de escoamento, nas categorias CA-25, CA-50 e CA-60 (apenas para fios). O número na sequência, após o prefixo CA, indica o valor característico de fyk em kN/cm 2. Os diâmetros e as seções transversais nominais são estabelecidos pela NBR 7480:2007. Os aços da categoria CA-25 são lisos, podendo-se utilizá-los em estruturas de concreto armado, embora sejam pouco utilizados atualmente. Empregam-se os aços da categoria CA-50 em armaduras longitudinais de flexão, podendo ser utilizados, por exemplo, em telas soldadas, estribos, treliças e armaduras de pele, de lajes e de pisos (FUSCO, 1995). Para a categoria CA-50, as barras devem obrigatoriamente ser providas de nervuras transversais oblíquas (Figura 3) (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2008), para aumentar a ancoragem quando envolvidas pelo concreto fresco. Concreto armado na construção civil: propriedades, execução e ensaios4 Figura 3. Nervuras longitudinais de barras de aço CA-50. Fonte: Adaptada de Associação Brasileira de Normas Técnicas (2008). Nervuras transversais oblíquasA 3/4 A 1/4A 1/2 b e β b = altura da nervura longitudinal. A 1/4 = altura da nervura a 1/4 do seu comprimento. A 1/2 = altura da nervura a 1/2 do seu comprimento. A 3/4 = altura da nervura a 3/4 do seu comprimento. e = espaçamento entre nervuras. β = ângulo entre o eixo da nervura oblíqua e o eixo da barra. Os fios podem ser lisos, entalhados ou nervurados, e o diâmetro nominal de 10 mm deve ter obrigatoriamente entalhes ou nervuras (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2008). Complementando a especificação do tipo de armadura, faz-se necessária a caracterização da capacidade de aderência das barras de aço ao concreto, feita por meio do coeficiente de conformação superficial das barras (η), conforme a NBR 6118:2014 (Quadro 2). Fonte: Adaptado de Associação Brasileira de Normas Técnicas (2014). Tipo de superfície η1 Lisa 1 Entalhada 1,4 Nervurada 2,25Quadro 2. Valor do coeficiente de aderência (η1) 5Concreto armado na construção civil: propriedades, execução e ensaios A escolha do tipo de aço tem como base condições econômicas, em especial da disponibilidade de mercado; contudo, em geral, em obras convencionais, o aço CA-50 representa a primeira alternativa (FUSCO, 1995). Os aços CA-50 e CA-60 são soldáveis, característica útil para estruturas em concreto armado. O aço CA-60, que apresenta maior resistência, possibilita a redução nas se- ções de concreto, tornando as estruturas mais esbeltas e leves, como quando utilizadas em vigotas de lajes pré-moldadas. De modo geral, a NBR 6118:2014 considera os seguintes valores para os aços (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2014): � massa específica – 7.850 kg/m3; � módulo de elasticidade – 210 GPa. Em conjunto com as armaduras passivas, têm-se os estribos, constituídos pelas armaduras transversais, com duas finalidades: resistir às tensões de tração resultantes do cisalhamento, pela atuação da força cortante ou do momento torsor; e atuar como armadura de montagem, mantendo as barras passivas posicionadas longitudinalmente no momento da concretagem da peça (CLÍMACO, 2008) (Figura 4). Figura 4. Exemplo de armadura com indicação do estribo retangular. Fonte: Adaptada de Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial (2015). a) b)Barras longitudinais 25 cm 25 cm 35 cm35 cm ø10 cm Estribos Quando se produzem as armaduras em obra, ou seja, quando cortadas, dobradas e montadas no local, é comum utilizar arames recozidos para as amarrações entre armaduras passivas e estribos. Normalmente, têm diâmetro de 1,24 mm ou 1,65 mm (Figura 4) (BASTOS, 2006). Concreto armado na construção civil: propriedades, execução e ensaios6 Ainda segundo Bastos (2006), pode-se citar as telas soldadas, bastante úteis nas obras, o que promove economia de tempo e mão de obra. São assim chamadas por terem as barras soldadas entre si nos encontros (nós). No mer- cado, existem diversos tipos de telas soldadas padronizadas, com diferenças quanto a distâncias e diâmetros dos fios, geralmente no fio CA-60, podendo ser aplicadas em lajes, pisos, calçamentos, piscinas, etc. Execução de estruturas em concreto armado A condição inicial para a execução de estruturas em concreto armado consiste na elaboração de um projeto com padrão técnico adequado, que forneça todos os elementos necessários. Caso isso seja cumprido, a qualidade da execução dependerá, então, dos seguintes fatores seguintes: adequação da mão de obra, dos equipamentos e do controle de qualidade dos materiais. De forma geral, a execução de estruturas em concreto armado pode seguir um esquema básico de produção, com a qualidade especificada, conforme o fluxograma apresentado na Figura 5. Figura 5. Fluxograma genérico para execução de estruturas em concreto armado. Fonte: Adaptada de Barros, Melhado e Araújo (2006, p. 20). Produção e preparo das fôrmas Preparo das armaduras Preparo do concreto Embutidos Montagem Transporte Concretagem • lançamento • adensamento • cura Desforma Peça pronta Uma das primeiras etapas refere-se à execução das fôrmas, podendo-se afirmar que a qualidade global da estrutura dependerá muito da qualidade 7Concreto armado na construção civil: propriedades, execução e ensaios das fôrmas e dos cimbramentos. De acordo com Barros, Melhado e Araújo (2006), as principais funções das fôrmas consistem em: � dar forma ao concreto armado; � conter o concreto fresco e sustentá-lo até que atinja resistência suficiente; � servir de suporte para o posicionamento das armaduras, permitindo o posicionamento de espaçadores a fim de garantir a execução dos cobrimentos especificados; � servir de suporte para o posicionamento de elementos de instalações e outros itens embutidos; � servir de estrutura provisória para as atividades de armação e concre- tagem, devendo resistir às cargas provenientes do seu peso próprio, de pessoas, equipamentos e materiais; � proteger o concreto novo contra choques mecânicos; � limitar a perda de água de amassamento do concreto, favorecendo as reações químicas de cura do cimento. Ainda segundo Barros, Melhado e Araújo (2006), as fôrmas devem apre- sentar baixa aderência ao concreto, facilitando os procedimentos de desforma e evitando danos na superfície do elemento de concreto. Sobre os elementos constituintes, o sistema de fôrmas pode ser composto por molde, estrutura do molde, escoramento (cimbramento) e peças acessórias (Figura 6) (BARROS; MELHADO; ARAÚJO, 2006). Figura 6. Exemplo de a) molde, b) estrutura do molde e c) escoramento. Fonte: Adaptada de Barros, Melhado e Araújo (2006, p. 28-33). a) c)b) O molde é o elemento que caracteriza a forma da peça, entrando em contato direto com o concreto, definindo o formato e a textura conforme especificações de projeto, podendo ser dividido em painéis de laje, fundos e faces de vigas Concreto armado na construção civil: propriedades, execução e ensaios8 e faces de pilares. Pode ser executado, por exemplo, em madeira, materiais metálicos ou plástico. A estrutura do molde refere-se à parte que proporciona a sustentação, o travamento e o enrijecimento do molde, garantindo que não se deforme durante as atividades de armação e concretagem, sendo normalmente constituído de gravatas, sarrafos acoplados aos painéis e travessões. Pode ser executado em madeira, materiais metálicos ou misto de madeira e elementos metálicos. O escoramento ou cimbramento é a estrutura que dá apoio às fôrmas, destinado a transmitir os esforços da estrutura do molde para algum ponto de suporte no solo ou na própria estrutura de concreto, sendo genericamente constituído por guias, pontaletes e pés-direitos. Pode ser executado, por exem- plo, em madeira ou perfis tubulares e torres. Os acessórios consistem em componentes utilizados para nivelamento, prumo e locação das peças, constituídos normalmente por aprumadores, sarrafos e cunhas; podem ser em madeira ou aço. Em relação à etapa de montagem das armaduras, Barros, Melhado e Araújo (2006) apresentam o fluxograma da Figura 7 que contempla um conjunto básico de operações que podem ser seguidas. Figura 7. Fluxograma para produção das armaduras de estruturas em concreto armado. Fonte: Adaptada de Barros, Melhado e Araújo (2006, p. 52). Compra e recebimento do aço Estocagem Corte Dobra Controle Pré-montagem Transporte Montagem Controle Controle Controle de qualidade 9Concreto armado na construção civil: propriedades, execução e ensaios Após a etapa de compra, recebimento e estocagem, tem-se a etapa exe- cutiva de corte da armadura, na qual os fios e barras podem ser cortados com equipamentos como talhadeiras, tesourões especiais, máquinas de corte manuais ou mecânicas e, eventualmente, discos de corte. Nessa fase, deve-se tomar cuidado especial com o planejamento de corte do material, visando a otimizar a sua utilização, evitando desperdícios. Após o corte dos fios e barras, há a etapa de dobramento, normalmente efe- tuada sobre bancadas de madeira, em que se fixam diversos pinos para facilitar a dobra do material (Figura 8). Segundo Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial (2015), atualmente existem empresas especializadas em produzir estribos, tornando-se uma opção econômica no caso de grandes quantidades. Figura 8. Pinos de dobramento de barras. Fonte: Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial (2015). Pinos suportes Diâmetro do pino Diâmetro da barra (ø) (Bitola) D Em razão de elevados índices de perdas do material nos processos de corte, dobra e montagem no canteiro de obras, que podem variar da ordem de 6 a 14%, além do elevado tempo para execução destas atividades, o aço cortado e dobrado de fábrica tem se tornado uma alternativa viável economicamente (PEINADO; MORI; MIOTTO, 2013). Concreto armado na construção civil: propriedades, execução e ensaios10 Na sequência, tem-se a montagem da armadura, etapa em que a ligação das barrasentre si ou com os estribos é feita com a utilização de arame recozido. Os arames normalmente indicados são os arames recozidos nº. 18 ou nº. 20. Um ponto a considerar no planejamento consiste em definir quais peças podem ser montadas no próprio pátio de armação e quais serão nas próprias fôrmas. Para isso, deve-se considerar fatores como dimensões das peças, sistema de transporte disponível em obra, espessura das barras para resistir aos esforços de transporte da peça montada, etc. (BARROS; MELHADO; ARAÚJO, 2006). A montagem das armaduras deve estar sempre de acordo com o projeto estrutural elaborado especificamente para a obra em questão. Eventuais neces- sidades de mudança precisam ser sempre solicitadas ao projetista responsável. Já a conferência deve ser feita em relação a ancoragens, ganchos, transpasses, bitolas, espaçamentos, instalação de espaçadores, etc. Atentar-se especial- mente à manutenção e à garantia do cobrimento do concreto especificado, com a utilização de espaçadores, e ao eventual posicionamento incorreto da armadura negativa (Figura 9). Figura 9. Exemplos de espaçadores. Fonte: Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial (2015). A NBR 6118:2014 estabelece os cobrimentos nominais mínimos para estruturas em concreto armado apresentados no Quadro 3 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2014). 11Concreto armado na construção civil: propriedades, execução e ensaios Fonte: Adaptado de Associação Brasileira de Normas Técnicas (2014). Tipo de estrutura Classe de agressividade ambiental I II III IV Cobrimento nominal (mm) Lajes 20 25 35 45 Viga/pilar 25 30 40 50 Quadro 3. Cobrimento nominais mínimos conforme classe de agressividade ambiental As classes de agressividade ambiental são assim definidas (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2014): � classe I — agressividade fraca. Ambientes rurais ou submersos, com insignificante risco de deterioração da estrutura; � classe II – agressividade moderada. Ambientes urbanos, com pequeno risco de deterioração da estrutura; � classe III – agressividade forte. Ambientes marinhos ou industriais, com grande risco de deterioração da estrutura; � classe IV – agressividade muito forte. Ambientes industriais ou respin- gos de maré, com elevado risco de deterioração da estrutura. Após a montagem das armaduras, tem-se a concretagem das estruturas, composta pelas etapas de lançamento, adensamento e cura do concreto, na qual alguns cuidados devem ser tomados, conforme descrito a seguir. Previamente ao lançamento, recomenda-se efetuar o controle tecnológico antes de sua aplicação, com a realização dos ensaios de abatimento do tronco de cone e de resistência à compressão axial. Adicionalmente, o engenheiro residente ou responsável pela obra deverá conferir as armaduras, verificando se está de acordo com o projeto (BARROS; MELHADO; ARAÚJO, 2006). Ainda, deve-se verificar a instalação e o posicionamento de eletrodutos e caixas de passagem, além de evitar a redução de seções de elementos estruturais com a passagem de tubos de queda, esgoto ou calhas, embutidas em peças concretadas, como os pilares. Esse tipo de arranjo pode dificultar futuras manutenções. Cuidado especial também deve ser dado à execução de furos transversais aos Concreto armado na construção civil: propriedades, execução e ensaios12 elementos estruturais, evitando pontos de tensões excessivas, de flexão ou cisalhamento, que poderiam diminuir sua capacidade de resistência. Na etapa de lançamento e adensamento, deve-se, no caso de pilares, efetuá- -los em camadas não superiores a 50 cm (BARROS; MELHADO; ARAÚJO, 2006). Neville e Brooks (2013) ainda citam alguns cuidados, como lançar o concreto em camadas uniformes (e não em grandes montes), manter uma espessura de camada compatível com a fôrma de vibração, manter as mesmas velocidades de lançamento e adensamento, adensar totalmente cada camada antes do lançamento da próxima e evitar impactos entre o concreto e as fôrmas ou armaduras (Figuras 10 e 11). Figura 10. Exemplos de lançamentos corretos e incorretos. Fonte: Neville e Brooks (2013). Anteparo Correto Incorreto Incorreto Figura 11. Exemplos de adensamentos corretos e incorretos. Fonte: Neville e Brooks (2013). Correto Incorreto 13Concreto armado na construção civil: propriedades, execução e ensaios O concreto deve estar compactado ao máximo dentro da fôrma, eliminando- -se as bolhas de ar, de maneira a não deixar vazios, de preferência mecanica- mente (SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL, 2015). Para garantir um bom adensamento, a NBR 6118:2014 cita a necessidade de prever no detalhamento da disposição das armaduras espaço suficiente para a entrada da agulha do vibrador (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2014). É preciso efetuar a cura do concreto, tratamento dado durante o seu período de endurecimento, evitando a evaporação acelerada da água de amassamento (SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL, 2015). A etapa de desforma encerra o ciclo de produção das estruturas de concreto armado, retirando-se as fôrmas e os escoramentos, após o tempo de cura do concreto, normalmente dado por: � 3 dias para retirada de fôrmas das faces laterais; � 7 dias para retirada de fôrmas de fundo, deixando algumas escoras; � 21 dias para retirada total do escoramento (BARROS; MELHADO; ARAÚJO, 2006). Atentar-se especialmente à sequência de retirada das escoras. A retirada do escoramento de uma viga biapoiada ou laje apoiada em todos os lados, por exemplo, deve sempre iniciar do centro para os apoios ou bordas, simulando o mesmo comportamento estrutural para o qual a estrutura foi dimensionada. Normas técnicas, ensaios e patologias das estruturas em concreto armado Algumas normas que apresentam diretrizes para as estruturas em concreto armado são descritas a seguir. A NBR 6118:2014 — “Projeto de estruturas de concreto” — pode ser con- siderada uma das principais normas regulamentadoras referentes às estruturas em concreto armado. Essa norma estabelece os requisitos básicos exigíveis para o projeto de estruturas de concreto simples, armado e protendido, exceto aquelas em que se empregam concreto leve, pesado ou outros especiais. Deve ser empregada para estruturas de concreto normais com massa específica seca maior que 2.000 kg/m3, não excedendo 2.800 kg/m3, do grupo I de resistência (C20 a C50) e do grupo II de resistência (C55 a C90), conforme a classificação da NBR 8953:2015. Segundo a NBR 6118:2014, para ambientes urbanos, por Concreto armado na construção civil: propriedades, execução e ensaios14 exemplo, a classe de concreto ou fck mínimo deve ser de 25 MPa (ASSOCIA- ÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2014). Quanto aos requisitos de qualidade das estruturas de concreto armado, a NBR 6118:2014 afirma que estas devem atender a critérios mínimos de quali- dade durante sua construção e serviço, como (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2014): � capacidade resistente — segurança da estrutura; � desempenho em serviço — capacidade da estrutura de manter-se em condições plenas de utilização durante sua vida útil, não podendo apresentar danos que comprometam em parte ou totalmente o uso para o qual foi projetada; � durabilidade — capacidade da estrutura de resistir às influências ambientais previstas e definidas em conjunto pelo autor do projeto estrutural e pelo contratante, no início dos trabalhos de elaboração do projeto. De acordo com a NBR 6118:2014, a qualidade da solução estrutural adotada deve considerar as condições arquitetônicas, funcionais, construtivas, estruturais e de inte- gração com os demais projetos (elétrico, hidráulico, ar-condicionado, etc.), explicitadas pelos responsáveis técnicos de cada especialidade, com a anuência do contratante (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2014). Portanto, o projeto estrutural não deve ser desenvolvido isoladamente, fazendo parte de uma solução multidisciplinar. Em relação à durabilidade, asestruturas de concreto devem ser projetadas e construídas de modo que, sob as condições ambientais previstas na época do projeto e quando utilizadas conforme preconizado em projeto, conservem sua segurança, estabilidade e aptidão em serviço durante o prazo correspondente à sua vida útil. Por vida útil, entende-se o período durante o qual se mantêm as características das estruturas de concreto, sem intervenções significati- vas, desde que atendidos os requisitos de uso e manutenção prescritos pelo projetista e pelo construtor, bem como de execução dos reparos necessários decorrentes de danos acidentais (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2014). 15Concreto armado na construção civil: propriedades, execução e ensaios A NBR 6118:2014 ainda cita requisitos referentes à qualidade do concreto de cobrimento e detalhamento das armaduras, ao controle de fissuração, à inspeção e manutenção preventiva, às propriedades dos materiais (concreto e aço), ao comportamento conjunto de concreto e aço, à segurança e estados- -limites de dimensionamento, às ações atuantes e resistências requeridas, a demais análises estruturais e ao detalhamento de elementos (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2014). A NBR 6120:1980 — “Cargas para o cálculo de estruturas de edificações” — fixa as condições exigíveis para a determinação dos valores das cargas que devem ser consideradas no projeto de estrutura de edificações, qualquer que seja sua classe e destino, salvo os casos previstos em normas especiais. Basi- camente, essa norma classifica as cargas em duas categorias (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1980): � cargas permanentes — constituídas pelo peso próprio da estrutura e pelo peso de todos os elementos construtivos fixos e instalações permanentes; � cargas acidentais — podem atuar sobre a estrutura de edificações em razão do seu uso (pessoas, móveis, materiais diversos, veículos, etc.). Ainda, descreve o peso próprio de alguns materiais de construção, como rochas, blocos artificiais, revestimentos e concretos, madeiras, metais e ma- teriais diversos, bem como de alguns valore mínimos de cargas verticais de acordo com o tipo de ambiente analisado. A NBR 6123:1988 — “Forças devidas ao vento em edificações” — fixa as condições exigíveis ao considerar as forças resultadas da ação estática e da dinâmica do vento para efeitos de cálculo de edificações. Considera os efeitos de pressão, forma e dimensões da edificação, velocidade do vento, topografia do local, rugosidade do terreno, entre outros fatores (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1988). A NBR 8953:2015 — “Concreto para fins estruturais: classificação por grupos de resistência” — estabelece as classes do concreto por sua massa específica, resistência à compressão axial e consistência. Os concretos para fins estruturais são classificados nos grupos I e II, conforme a resistência característica à compressão (fck), determinada a partir do ensaio de corpos de prova moldados de acordo com a NBR 5738:2015 (versão corrigida 2016) e rompidos conforme a NBR 5739:2018 (Quadro 4), permitindo-se a especi- ficação de valores intermediários. De acordo com essa norma, os concretos com classe de resistência inferior à C20 não são considerados estruturais. Concreto armado na construção civil: propriedades, execução e ensaios16 Fonte: Adaptado de Associação Brasileira de Normas Técnicas (2018). Classe de resistência grupo I C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 Resistência característica à compressão (MPa) 20 25 30 35 40 45 50 Classe de resistência grupo II C55 C60 C70 C80 C90 C100 Resistência característica à compressão (MPa) 55 60 70 80 90 100 Quadro 4. Classes de resistência de concreto estruturais Ainda de acordo com a NBR 8953:2015, os concretos classificam-se por sua consistência no estado fresco, determinada a partir do ensaio de abati- mento pela NBR NM 67:1998 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2015). Em relação aos ensaios, podem ser executados no concreto tanto no seu estado fresco quanto endurecido. No estado fresco, pode-se citar a NBR 5738:2015, que prescreve proce- dimentos para a moldagem e a cura de corpos-de-prova (CP) cilíndricos de concreto utilizados posteriormente nos demais ensaios no estado endurecido, como de compressão e tração por compressão diametral (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2015). Ainda no estado fresco, o ensaio de abatimento do tronco de cone, estabelecido pela NBR NM 67:1998, visa a especificar um método para determinar a consistência do concreto fresco pela medida do seu assentamento, em laboratório e obra (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1998). No estado endurecido, o ensaio para determinação da resistência à com- pressão axial para o concreto é estabelecido pela NBR 5739:2018 – “Ensaio de compressão de corpos de prova cilíndricos de concreto” (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2018). Para a determinação da resistência à tração, os procedimentos são definidos pela NBR 7222:2011, por meio do ensaio de compressão diametral (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2011). De modo complementar, o módulo está- 17Concreto armado na construção civil: propriedades, execução e ensaios tico de elasticidade à compressão do concreto pode ser determinado pela NBR 8522:2017 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2017). Para a estrutura em operação, a NBR 9607:2012 estabelece as provas de cargas, definidas como o conjunto de atividades destinadas a analisar o desempenho de uma estrutura por meio da medição e do controle de efeitos causados pela aplicação de ações externas de intensidade e natureza previa- mente estabelecidas. Definem-se os carregamentos de prova como o conjunto de ações externas dimensionadas segundo critérios preestabelecidos e que, aplicados à estrutura, a submetem a esforços solicitantes de intensidades compatíveis ou representativas da finalidade prevista para sua utilização. O carregamento deve ser dimensionado de modo a não ocasionar qualquer dano de caráter irreversível à estrutura. De forma mais genérica, pode-se citar a NBR 12654:1992, cancelada em 19 fev. 2015, que fixava as condições para a realização de controle tecnológico dos materiais componentes do concreto, para comprovar que os materiais em- pregados na mistura do concreto atendem aos requisitos exigidos nas demais normas. Os responsáveis pela programação e realização das atividades devem ter qualificação e experiência comprovadas (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1992). Do mesmo modo, a NBR 12655:2015, que substituiu a NBR 12654:1992, estabelece requisitos para: propriedades do concreto fresco e endurecido e suas verificações; composição, preparo e controle do concreto; aceitação e recebimento do concreto. Ainda, abrange concretos preparados pelo construtor em obra, por empresas de serviços de concretagem e outras modalidades (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2015). Para obter mais informações sobre as normas técnicas disponíveis, você pode acessar o site da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) no link a seguir. www.abnt.org.br Concreto armado na construção civil: propriedades, execução e ensaios18 As estruturas em concreto armado podem apresentar manifestações pato- lógicas ao longo de sua vida útil, como as fissuras (Figura 12), consideradas um tipo bastante comum nessas estruturas, com características variadas de acordo com sua origem, intensidade ou magnitude. Conforme Souza e Ripper (1996), o processo de fissuração pode ser originado por causas intrínsecas, quando iniciada e provocada por processos no interior das estruturas em concreto, e extrínsecas, provocada por fatores externos às estruturas. As fissuras podem, ainda, ser ativas, quando a causa responsável por sua gera- ção ainda atua sobre a estrutura, e inativas, quando a causa, sentida durante certo tempo, deixa de existir. Algumas causas das fissuras podem consistir em deficiências de projeto, contraçãoplástica do concreto, movimentação de fôrmas e escoramentos, retração do concreto, reações expansivas, corrosão de armaduras, recalques diferenciais, etc. Figura 12. Configurações de fissuras em virtude de deficiências de projeto. Fonte: Souza e Ripper (1996). a) �exão c) cortante e) perda de aderência f ) cargas concentradas �ssuras de �exão �ssuras ao longo da barra b) tração d) torção A movimentação de fôrmas e escoramentos também pode provocar deformações acentuadas na peça, alterando sua geometria, o que resulta na perda de resistência e no desenvolvimento do quadro de fissuração, conforme a Figura 13 (SOUZA; RIPPER, 1996). 19Concreto armado na construção civil: propriedades, execução e ensaios Figura 13. Fissuras resultantes de movimentações de fôrmas e escoramentos. Fonte: Souza e Ripper (1996). Movimentação de formas ou escoramento Deslocamento de formas A corrosão de armaduras, outro tipo de manifestação patológica comum em estruturas de concreto armado, pode ser definida como uma deterioração do material, por ação química ou eletroquímica do meio ambiente, aliada ou não a esforços mecânicos. Esse processo se caracteriza pela destruição da película passivante (protetora) existente na superfície da barra de aço, formada como resultado do impedimento da dissolução do ferro pela elevada alcalinidade da solução aquosa proporcionada pelo concreto de cobrimento, a qual, por sua vez, corresponde à parcela da água de amassamento do concreto que preenche os veios capilares da massa (SOUZA; RIPPER, 1996). Nas regiões do elemento estrutural em que o recobrimento de concreto não é adequado, seja pela espessura, seja pela composição inadequada do material, a corrosão (Figura 14) pode iniciar-se e formar subprodutos, como os oxi-hidróxidos de ferro, que passam a ocupar volumes de 3 a 10 vezes superiores ao volume original do aço da armadura, podendo causar pressões de expansão superiores a 15 MPa. Essas tensões provocam, inicialmente, a fissuração do concreto na direção paralela à armadura corroída, o que favorece a penetração do CO2, provocando a carbonatação, e de agentes agressivos, como cloretos e sulfatos, causando, e até mesmo acelerando, o lascamento do concreto (RIBEIRO, 2013). Concreto armado na construção civil: propriedades, execução e ensaios20 Figura 14. Processo de evolução da corrosão das armaduras: a) penetração de agentes agressivos pelo concreto de cobrimento; b) fissuração em razão das forças de expansão dos produtos de corrosão; c) desplacamento do concreto e corrosão acentuada; d) redução da seção da armadura. Fonte: Ribeiro (2013). a) b) c) d) 1. Os projetos estruturais de uma edificação são elaborados de acordo com as normas vigentes, a partir de suas definições e nomenclaturas, com o objetivo de uniformizar o padrão de registro das informações. Diante dessa informação, assinale a alternativa correta que apresenta o significado da especificação “Concreto C25 com barras de aço CA-50”. a) Concreto estrutural com fck = 25 MPa e aço para concreto armado com fyk = 50 kN/cm 2, conforme as NBR 8.953/2015 e 7.480/2008, respectivamente. b) Concreto estrutural com fck = 25 kN/cm 2 e aço para concreto armado com fyk = 50 MPa, conforme as NBR 8.953/2015 e 7.480/2008, respectivamente. c) Concreto estrutural com cobrimento de 25 mm e aço para concreto armado com fyk = 50 kN/cm 2, conforme as NBR 7.480/2008 e 8.953/2015, respectivamente. d) Concreto estrutural com tensão de escoamento de 25 MPa e aço para concreto armado com fyk = 50 kN/cm 2, conforme as NBR 8.953/2015 e 7.480/2008, respectivamente. e) Concreto estrutural com tensão de escoamento de 25 MPa e aço para concreto armado com fyk = 50 MPa, conforme as NBR 7.480/2008 e 8.953/2015, respectivamente. 2. Após a inspeção das vigas em concreto armado das estruturas de uma edificação, você verificou a formação de fissuras transversais intensas, 21Concreto armado na construção civil: propriedades, execução e ensaios características dos esforços de flexão, bem como no sentido longitudinal das armaduras de tração, conforme a figura a seguir. Assinale a alternativa correta sobre as causas do comportamento descrito. Fissuras ao longo da barra a) Fissuras transversais em virtude do esmagamento do concreto de cobrimento na região das armaduras longitudinais. b) Fissuras longitudinais em virtude da falta de aderência do concreto aos estribos. c) Fissuras longitudinais em virtude da falta de aderência do concreto às armaduras longitudinais. d) Fissuras transversais em virtude da falta de aderência do concreto aos estribos. e) Fissuras transversais em virtude do esmagamento do concreto de cobrimento na região dos estribos. 3. As armaduras dos elementos de concreto armado devem ser dimensionadas conforme os esforços atuantes; caso contrário, um dimensionamento insuficiente, podem ocorrer manifestações patológicas, como as fissuras. Diante dessa informação, assinale a alternativa correta sobre as causas da formação das fissuras na viga apresentada a seguir. a) Armadura longitudinal insuficiente para combater os esforços de cisalhamento. b) Estribos insuficientes para combater os esforços de cisalhamento. c) Estribos insuficientes para combater os esforços de tração. d) Armadura longitudinal e estribos insuficientes para combater os esforços de cisalhamento. e) Armadura longitudinal insuficiente para combater os esforços de tração. 4. Você está planejando a concretagem das estruturas de uma edificação que devem apresentar acabamento tipo “concreto aparente”, ou seja, sem a aplicação de revestimentos posteriores, conforme a figura a seguir, demandando, assim, cuidados especiais nas etapas de execução. Diante dessa informação, assinale a alternativa correta que apresenta os procedimentos mais adequados a adotar. Concreto armado na construção civil: propriedades, execução e ensaios22 Fonte: Fotografiecor.nl/Shutterstock.com. a) Os moldes das formas deverão apresentar alta aderência e baixa estanqueidade ao concreto, evitando a formação de nata de cimento. A estrutura do molde e os escoramentos deverão garantir a movimentação das formas durante o lançamento do concreto, evitando rupturas bruscas. b) Os moldes das formas deverão apresentar baixa aderência e alta estanqueidade ao concreto, evitando fugas de água de amassamento ou argamassa pelas juntas. A estrutura do molde e os escoramentos deverão garantir a rigidez das formas durante o lançamento do concreto. c) A estrutura do molde e os escoramentos das formas deverão garantir a alta estanqueidade e a baixa aderência ao concreto durante o seu lançamento. Os moldes deverão proporcionar rigidez às formas durante o lançamento do concreto. d) A estrutura do molde e os escoramentos das formas deverão garantir a baixa estanqueidade e a alta aderência ao concreto durante o seu lançamento. Os moldes deverão proporcionar movimentação às formas durante o lançamento do concreto, evitando rupturas bruscas. e) Os moldes das formas deverão apresentar baixa aderência e alta estanqueidade ao concreto, evitando fugas de água de amassamento ou argamassa pelas juntas. A estrutura do molde e os escoramentos deverão garantir movimentação às formas durante o lançamento do concreto, evitando rupturas bruscas. 5. A corrosão das armaduras de uma estrutura em concreto armado pode ser provocada e agravada pelo acesso de agentes agressivos no interior da estrutura, que entram em contato com o aço, resultando na sua deterioração. Assinale a alternativa correta a respeito das formas de prevenção dessa manifestação patológica. a) O uso de ganchos de armaduras e a vibração adequada do concreto garantem, respectivamente, a ancoragem especificada em projeto e a menor formação de vazios no concreto, dificultando o acesso de agentes agressivos. 23Concreto armado na construção civil: propriedades, execução e ensaios ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5738: concreto: procedimento para moldageme cura de corpos-de-prova: versão corrigida. Rio de Janeiro, 2016. 9 p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5739: concreto: ensaio de com- pressão de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro, 2018. 9 p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118: projeto de estruturas de concreto: procedimento: versão corrigida. Rio de Janeiro, 2014. 238 p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6120: Cargas para o cálculo de estruturas de edificações: versão corrigida. Rio de Janeiro, 2000. 5 p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6123: Forças devidas ao vento em edificações: versão corrigida 2. Rio de Janeiro, 2013. 66 p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7222: concreto e argamassa: determinação da resistência à tração por compressão diametral de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro, 2011. 5 p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7480: aço destinado a armaduras para estruturas de concreto armado. Rio de Janeiro, 2007. 13 p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8522: concreto: determinação do módulo estático de elasticidade à compressão. Rio de Janeiro, 2017. 20 p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8953: concreto para fins estru- turais: classificação pela massa específica, por grupos de resistência e consistência. Rio de Janeiro, 2015. 3 p. b) O uso de espaçadores de armaduras e a vibração adequada do concreto garantem, respectivamente, o cobrimento especificado em projeto e a maior formação de vazios no concreto, dificultando o acesso de agentes agressivos. c) O uso de ganchos de armaduras e a vibração adequada do concreto garantem, respectivamente, o cobrimento especificado em projeto e a maior formação de vazios no concreto, dificultando o acesso de agentes agressivos. d) O uso de espaçadores de armaduras e a vibração adequada do concreto garantem, respectivamente, o cobrimento especificado em projeto e a menor formação de vazios no concreto, dificultando o acesso de agentes agressivos. e) Somente a vibração adequada do concreto é necessária para dificultar o acesso de agentes agressivos, pois garantirá que o concreto se molde à fôrma. Concreto armado na construção civil: propriedades, execução e ensaios24 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9607: prova de carga em es- truturas de concreto armado e protendido: procedimento. Rio de Janeiro, 2012. 13 p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12654: controle tecnológico de materiais componentes do concreto: versão corrigida. Rio de Janeiro, 1992. (Norma cancelada em 19 fev. 2015). ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12655: concreto de cimento Portland: preparo, controle, recebimento e aceitação: procedimento: versão corrigida. Rio de Janeiro, 2015. 23 p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NM 67: concreto: determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone. Rio de Janeiro, 1998. 8 p. BARROS, M. M. S. B.; MELHADO, S. B.; ARAÚJO, V. M. Recomendações para a produção de estruturas de concreto armado em edifícios. Ed. ampliada e atualizada. São Paulo: Depar- tamento de Engenharia de Construção Civil da Escola Politécnica da USP, 2006. 87 p. BASTOS, P. S. S. Fundamentos do concreto armado: disciplina 1288: estruturas de concreto I. Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Engenharia da Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Bauru, ago. 2006. 98 p. (Notas de aula). Disponível em: <http://coral.ufsm.br/decc/ECC1006/Downloads/FUNDAMENTOS. pdf>. Acesso em: 8 out. 2018. CARVALHO, R. C. Cálculo e detalhamento de estruturas usuais de concreto armado: segundo a NBR 6118:2003. 3. ed. São Carlos: EdUFSCar, 2007. 367 p. CLÍMACO, J. C. T. S. Estruturas de concreto armado: fundamentos de projeto, dimensio- namento e verificação. 2. ed. Brasília: UnB, 2008. 410 p. FUSCO, P. B. Técnica de armar as estruturas de concreto. São Paulo: Pini, 1995. 384 p. NEVILLE, A. M.; BROOKS, J. J. Tecnologia do concreto. 2. ed. Porto Alegre: Bookman, 2013. 472 p. PEINEDO, H. S.; MORI, L. M.; MIOTTO, J. L. Aço cortado e dobrado de fábrica para estru- turas em concreto armado. Téchne, São Paulo, n. 195, jun. 2013. Disponível em: <http:// techne17.pini.com.br/engenharia-civil/195/artigo294037-1.aspx>. Acesso em: 8 out. 2018. PFEIL, W. Concreto armado. 5. ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 1989. v. 1. RIBEIRO, D. V. (Coord.). Corrosão em estruturas de concreto armado: teoria, controle e métodos de análise. Rio de Janeiro: Elsevier, 2013. 272 p. SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL. Armador de ferros. São Paulo: Senai, 2015. 92 p. (Coleção Construção Civil). SOUZA, V. C. M.; RIPPER, T. Patologia, recuperação e reforço de estruturas de concreto. São Paulo: Pini, 1998. 255 p. 25Concreto armado na construção civil: propriedades, execução e ensaios Leituras recomendadas ARAÚJO, J. M. Curso de concreto armado. 3. ed. Rio Grande: Dunas, 2010. 4 v. CAETANO, L. F. Estudo do comportamento da aderência em elementos de concreto armado submetidos à corrosão e elevadas temperaturas. 2008. 178 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil)– Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre. 2008. Disponível em: <https://lume.ufrgs.br/handle/10183/18395>. Acesso em: 8 out. 2018. NEIVA NETO, R. S. O projeto da produção de formas para estrutura de concreto armado incorporando BIM. 2014. 154 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil)– Univer- sidade Estadual de Campinas, Campinas, 2014. Disponível em: <http://repositorio. unicamp.br/bitstream/REPOSIP/257953/1/NeivaNeto_RomeudaSilva_M.pdf>. Acesso em: 8 out. 2018. Concreto armado na construção civil: propriedades, execução e ensaios26 Conteúdo:
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