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Universidade Federal do Ceará – UFC Centro de Ciências Agrárias – Campus do Pici Departamento de Engenharia Agrícola – DENA Construções Rurais e Ambiência Agrícola Prof. José Antonio Delfino Barbosa Filho Fortaleza/CE 2019 PARTE I - CONSTRUÇÕES RURAIS MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO – I 1 - PROPRIEDADES DOS MATERIAIS O comportamento de um material está relacionado com as qualidades que o caracterizam e distinguem. Estas características, significativas para o estudo dos materiais de construção, recebem o nome de propriedades. A conveniência ou não da aplicação de certo material é determinada por suas propriedades, que também devem ser adequadas no que se refere ao funcionamento, ao custo, à estética e à disponibilidade do mesmo. As propriedades dos materiais são avaliadas por métodos padronizados, chamados de ensaios. Os ensaios podem ser classificados como diretos ou indiretos. São considerados diretos quando se pode observar o comportamento do material em obras já realizadas, e indiretos, quando são feitos em laboratórios de ensaio de materiais. Os métodos e especificações para os ensaios dos materiais de construção são descritos minuciosamente nas Normas Técnicas de cada país. No Brasil, a entidade normatizadora é a ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - ABNT. As propriedades gerais dos materiais podem ser agrupadas em três categorias: - Propriedades Físicas; - Propriedades Químicas; - Propriedades Físico-químicas. PROPRIEDADES FÍSICAS As propriedades físicas são aquelas que não envolvem qualquer modificação estrutural no nível molecular dos materiais. Entre elas incluem-se as propriedades mecânicas, térmicas, elétricas e óticas. - Propriedades Mecânicas - Compreendem a totalidade das propriedades que determinam a resposta dos materiais às influências mecânicas externas. São elas: - Resistência à compressão: É expressa pela tensão máxima que um material rígido suporta sob compressão longitudinal, antes que o material se rompa. - Resistência à tração: É expressa pela tensão que um material suporta quando submetido ao esforço mecânico de tração. É avaliada pela carga aplicada ao material por unidade de área, no momento da ruptura. - Resistência à flexão: Representa a tensão máxima desenvolvida na superfície de uma barra quando sujeita a dobramento. Aplica-se a materiais rígidos, isto é, aqueles que não envergam excessivamente sob a ação de uma carga. - Resistência à fadiga: Também chamada de resistência à flexão dinâmica, exprime a tensão máxima, alternadamente desenvolvida como tração e 2 http://col.redealuno.usp.br/modulos/Modulo0/3381/prop_fisicas.htm http://col.redealuno.usp.br/modulos/Modulo0/3381/prop_quimicas.htm http://col.redealuno.usp.br/modulos/Modulo0/3381/prop_fisio-quimicas.htm compressão, a que um material pode resistir quando a peça é exposta a dobramentos e desdobramentos consecutivos. - Resistência ao impacto: Representa a tenacidade ou a resistência de um material rígido à deformação, a uma velocidade muito alta. É a resistência que os materiais apresentam em oposição ao choque ou à percussão. - Resistência à fricção: Também chamada de resistência ao deslizamento, uma propriedade importante para os materiais de engenharia. A força friccional opõe-se à força de deslizamentos e depende do acabamento da superfície do material. Pode ser representada pelo coeficiente de atrito, que é a razão entre a força de fricção e a carga aplicada normalmente à superfície de duas placas superpostas entre as quais se desenvolve o atrito. - Resistência à abrasão: Significa a capacidade que um material tem de resistir ao desgaste produzido por fricção. Geralmente é medida por comparação entre o desempenho de materiais tomados como padrão, empregados para fins semelhantes. - Elasticidade: É a propriedade que tem o material de retornar à sua forma inicial após a retirada do carregamento. O material pode retornar parcialmente ou totalmente à forma primitiva. - Dureza: Mede a resistência à penetração ou ao risco. Observe a diferença entre as propriedades dureza e tenacidade, que costumam ser confundidas. Um material pode apresentar grande dureza, mas pequena tenacidade, como o vidro, por exemplo. - Propriedades Térmicas - São observadas quando a energia térmica, isto é, o calor, é fornecido ou removido de um material. Dentre as principais podemos destacar: - Resistência ao calor: É o poder refratário do material, isto é, a capacidade de resistir à ação prolongada de altas temperaturas, sem se deformar. Há materiais que, além de suportar altas temperaturas, também suportam mudanças bruscas de temperatura, como os materiais refratários, que suportam temperaturas acima de 2.000ºC. - Capacidade de armazenar calor: É avaliada pelo calor específico, que é a quantidade de energia térmica requerida para elevar de 1ºC a unidade de massa do material. - Capacidade de transferir calor: É a capacidade de um material de conduzir calor. É medida pela condutividade térmica, que afere a quantidade de calor transferida, na unidade de tempo, por unidade de área, através de uma camada de espessura unitária, sendo 1ºC a diferença de temperatura entre as faces. - Expansão térmica: É a propriedade que traduz o volume adicional necessário para acomodar os átomos e moléculas, por estarem vibrando mais rápido e com maior amplitude, devido ao aquecimento. É avaliada pelo coeficiente de dilatação térmica linear, que é o alongamento relativo da peça por unidade de temperatura. - Propriedades Elétricas - São observadas em função da condução de eletricidade. Considera-se que os materiais podem ser condutores de eletricidade, 3 ou isolantes, quando não possuem elétrons livres. As principais características elétricas dos materiais são: - Resistividade: É a característica do material de opor-se à passagem da corrente elétrica. Um material será tanto maior condutor quanto menor for o valor da sua resistividade. - Capacitância: É a característica que tem alguns materiais de armazenar energia elétrica sob a forma de um campo eletrostático. - Propriedades Óticas - As propriedades óticas podem informar sobre a estrutura e ordenação molecular de um material. As mais importantes são: - Transparência: É a característica de um material que se deixa atravessar pela luz. Quantitativamente, é expressa pela transmitância, que é a razão entre a quantidade de luz que atravessa o meio e a quantidade de luz que incide na superfície. - Reflexão: É a propriedade que permite a modificação da direção de propagação de uma onda que incide sobre um material, fazendo-a retornar para o meio inicial. - Refração: É a propriedade que permite a modificação da forma ou da direção de uma onda que incide sobre um material que separa dois meios e tem, em cada um deles, diferente velocidade de propagação. PROPRIEDADES QUÍMICAS Dentre as propriedades químicas mais importantes de construção, podemos destacar: - Resistência à oxidação: Consiste na dificuldade que um material apresenta em reagir com o oxigênio, o que modifica suas características químicas. Por exemplo, o ferro, material muito usado na construção civil, quando combinado com o oxigênio do ar forma o óxido de ferro, que é solúvel em água. - Resistência à degradação térmica: É a característica que um material apresenta de não ter suas propriedades químicas alteradas quando submetido a temperaturas acima de sua faixa normal de trabalho. - Resistência às radiações ultra-violeta (UV): É a característica que um material apresenta de não se degradar quimicamente quando exposto à radiação solar, que é o mais potente emissor de UV. - Resistência a ácidos e bases: É a propriedade que o material apresenta de suportar as reações químicas, não se corroendo, quando atacado por substâncias ácidas (pH < 7) ou alcalinas (pH > 7). - Resistênciaà água: É avaliada pela absorção de umidade, que aumenta as dimensões do material. A variação do teor de umidade pode provocar uma rede de microfraturas na superfície dos materiais e alterar suas propriedades mecânicas e elétricas. 4 PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS - Permeabilidade: É a propriedade que tem o material de permitir a passagem de gases ou líquidos, em particular a água. - Absorção: É a propriedade que tem o material, de permitir a fixação de uma substância, geralmente líquida ou gasosa, no interior de sua massa. É resultante de um conjunto complexo de fenômenos de capilaridade, atrações eletrostáticas, reações químicas, etc. MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO – II AGREGADOS Agregado é o material granular, supostamente inerte, pois em tese não sofre reações químicas, que entra na composição das argamassas e dos concretos. Embora sua função principal na composição das argamassas e concretos seja a economia, dado que são os componentes de mais baixo custo, os agregados também exercem influência decisiva nas propriedades finais desses materiais, ajudando a aumentar o volume, a estabilidade (redução da retração) e a resistência, principalmente ao desgaste e ao fogo, além de influenciar na condutividade térmica. Classificação Os agregados são classificados quanto à origem, às dimensões e ao peso unitário. Alguns autores também citam uma classificação quanto à composição mineralógica. Origem Quanto à origem os agregados podem ser: - Naturais: São os que se encontram na natureza prontos para serem utilizados, não requerendo qualquer forma de transformação. Por exemplo, a areia e os seixos rolados. - Artificiais: São os que devem ser trabalhados para chegar à condição de uso. Por exemplo, o pó de pedra, os pedriscos e as britas. 5 Dimensões Quanto às dimensões do grão, os agregados podem ser: Miúdos: São os que têm diâmetro máximo igual ou inferior a 4,8mm. Por exemplo, a areia, o pó de pedra e o saibro. Graúdos: São os que têm diâmetro máximo superior a 4,8mm. Por exemplo, a brita e o seixo rolado. Peso Quanto ao peso unitário os agregados podem ser classificados como, leves, médios e pesados. Agregados Naturais Os agregados naturais são encontrados na natureza praticamente prontos para serem utilizados, necessitando apenas, em alguns casos, de um processo de lavagem e classificação. Os agregados naturais podem ser obtidos dos seguintes tipos de jazidas. As jazidas classificam-se, conforme seus depósitos, em: Residuais: São depósitos que se localizam perto da rocha matriz. São de boa granulometria, mais contêm muitas impurezas. Eólicas: São depósitos formados pela ação do vento (dunas). Possuem granulometria disforme, pois contêm muitos grãos finos, porém são de grande pureza. Aluviais: São depósitos formados pela ação transportadora das águas do mar ou de rios. Os marítimos apresentam granulometria ruim, enquanto os fluviais são normalmente os melhores agregados encontrados na natureza. Areia - Usada como agregado miúdo no concreto e em argamassas para revestimento, assentamento de pedras, tijolos, pisos, etc. A que se emprega na confecção de concretos deve ser, preferencialmente, de origem aluvial, explorada em jazidas de rio. Para obtê-la, draga-se a areia do fundo do rio para um silo. Durante o processo de extração, procede-se às operações de lavagem e peneiramento que a deixam sem material argiloso e carbonoso, assim como livre de outras impurezas. A essa areia, dá-se o nome de areia lavada. 6 http://col.redealuno.usp.br/modulos/Modulo0/3382/tipos-jazidas.htm Classificação, conforme o tamanho dos grãos: - Fina: diâmetro de 0,05mm a 0,30mm; - Média: diâmetro de 3,30mm a 1,2mm; - Grossa: diâmetro de 1,2mm a 4,8mm. Para o uso em concreto, deve-se optar por areias médias ou grossas. Para uso em argamassas de revestimento, deve-se optar pela areia fina, obtendo-se melhor textura final no acabamento. Especial atenção também deverá ser dada ao teor de umidade da areia, uma vez que esta irá influenciar a quantidade de água que será adicionada à mistura na confecção de argamassas e concretos. Quando a areia se encontra muito úmida ocorre o fenômeno conhecido como “inchamento” da areia, que é o afastamento entre as partículas devido à presença de água livre adsorvida pela superfície das mesmas. Saibro - É um material areno-argiloso de aparência amarelada, composto de argila e outros materiais provenientes da desagregação de rochas. Como agregado miúdo, misturado com aglomerantes, tais como cal e cimento, o saibro é utilizado na confecção de argamassas para assentamento de tijolos ou revestimento de paredes. Seixo Rolado - O seixo rolado é um agregado graúdo, de forma arredondada, encontrado na natureza em leitos de rios. Agregados Artificiais Os agregados artificiais são obtidos mediante a redução de grandes blocos de pedras, geralmente, por trituração em equipamentos mecânicos chamados britadores. Dentre os agregados artificiais, a brita ou pedra britada, o pó de pedra e areia artificial merecem destaque. Brita - A brita ou pedra é usada no concreto como agregado graúdo, como bloco de alvenaria, em trabalhos como pavimentação, em pisos, soleiras e peitoris; em bancadas de pias e lavatórios, e como revestimento de paredes e pisos. A brita, para uso em concreto, pode ser extraída de qualquer rocha, desde que tenha resistência superior à do concreto a ser produzido e seja inerte, isto é, 7 http://col.redealuno.usp.br/modulos/Modulo0/3382/areia-classif.htm http://col.redealuno.usp.br/modulos/Modulo0/3382/brita.htm possua características físicas e químicas que não influem diretamente na qualidade final da massa. A classificação comercial da brita é feita de acordo com o seu tamanho, após passar por peneiras de diversas malhas, conforme a Tabela 1. A brita 0 é chamada de pedrisco. É importante haver vários tamanhos de brita, pois, de acordo com a densidade da armadura e a dimensão da peça a concretar, usa-se brita maior ou menor. TABELA 1 - Tipos de britas em função do diâmetro (Figuras abaixo). Tipo Diâmetro máximo Brita 0 4,8mm < 9,5mm Brita 1 9,5 < dmax < 19mm Brita 2 19mm < dmax < 38mm Brita 3 38mm < dmax < 76mm Pedra de mão dmax > 76mm 8 Índices de Qualidade dos Agregados - Substância Nocivas - As substância nocivas encontradas na areia são: - Torrões de argila - A presença na areia de argila sob a forma de torrões friáveis é bastante nociva, e seu teor é limitado, segundo a NBR 7211/83, aos seguintes valores máximos; - Em concreto cuja aparência é importante: 1,0%; - Em concreto submetido ao desgaste superficial: 2,0%; - Nos demais concretos: 3,0%. - Material carbonoso - Sob a forma de carvão, madeira e matéria vegetal, são substâncias igualmente nocivas encontradas nos agregados e que devem ter o seu teor limitado, segundo NBR 7211/83, em 0,5% para concretos cuja aparência é importante e 1,0% para os demais concretos. - Material pulverulento - Quanto à presença deste material, a areia contém geralmente pequena porcentagem de material fino, constituído de silte e argila. Este teor é, entretanto, limitado entre 3,0% e 5,0%. Os finos, quando presentes em grande quantidade no concreto, aumentam a exigência de água para a obtenção da mesma consistência. - Impurezas orgânicas - A matéria orgânica é a impureza mais frequente presente nas areias. Em geral são detritos de origem vegetal encontrados sob a forma de partículas minúsculas, mas que, em grandes quantidades, chegam a escurecer o agregado miúdo. - Substância química - Contidas nas areias, também podem ser nocivas. A presença do cloreto de sódio provoca escamações e umidade em revestimentos executados com areias provenientes de jazida de mar. - Forma dos Grãos - Na fabricação dos concretos deve-se dar preferência,na maioria dos casos, a agregados de grãos pouco arredondados, como, por exemplo, os pedregulhos. Por sua vez, nos concretos fabricados com pedra britada consegue-se maior aderência entre os grãos e a argamassa devido à forma irregular dos grãos, resultando assim em maior resistência ao desgaste e à tração. A influência da forma é mais acentuada nos agregados miúdos. Por esta razão, muitas especificações proíbem o emprego de areia artificial na elaboração de concretos. Agregados contendo partículas lamelares são prejudiciais, porque estes elementos dificultam o adensamento do concreto, impedindo a penetração dos grãos. OBS – Atenção especial também deverá ser dada a umidade da areia, pois isso terá impacto direto na coesão e consistência das argamassas e concretos. 9 MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO – III AGLOMERANTES Aglomerante é o material ativo, ligante, em geral pulverulento, cuja principal função é formar uma pasta que promove a união entre os grãos do agregado. São utilizados na obtenção das argamassas e concretos, na forma da própria pasta e também na confecção de natas. As pastas são, portanto, misturas de aglomerante com água. São pouco usadas devido aos efeitos secundários causados pela retração. Podem ser utilizadas nos rejuntamentos de azulejos e ladrilhos. As natas são pastas preparadas com excesso de água. Classificação - Os aglomerantes podem ser classificados, quanto ao seu princípio ativo, em: - Aéreos: São os aglomerantes que endurecem pela ação do ar, como por exemplo, a cal; - Hidráulicos: São os aglomerantes que endurecem pela ação exclusiva da água, como por exemplo, o cimento. PEGA – É a perda de fluidez da pasta. Ao se adicionar água a um aglomerante hidráulico, depois de certo tempo, começam a ocorrer reações químicas de hidratação, que dão origem à formação de compostos, que aos poucos, vão fazendo com que a pasta perca sua fluidez, até que deixe de ser deformável para pequenas cargas e se torne rígida. O início da pega de um aglomerante hidráulico é o período inicial de solidificação da pasta. É contado a partir do lançamento da água no aglomerante, até o início das reações químicas com os compostos do aglomerante. Esse fenômeno é caracterizado pelo aumento brusco de viscosidade e pela elevação da temperatura da pasta. O fim da pega de um aglomerante se dá quando a pasta se solidifica completamente, não significando, entretanto, que ela tenha adquirido toda sua resistência, o que só será conseguido após algum tempo. A determinação dos tempos de início e fim da pega do aglomerante são importantes, pois através deles pode-se ter idéia do tempo disponível para trabalhar, transportar, lançar e adensar argamassas e concertos, regá-los para execução da cura, bem como transitar sobre a peça. Com relação ao tempo de início de pega os cimentos podem ser classificados em: - Cimentos de pega normal: 60 minutos; - Cimentos de pega semi-rápida: 30 a 60 minutos; - Cimentos de pega rápida: até 30 minutos. Ativos Aglomerantes Inertes Aéreos Hidráulicos 10 No caso dos cimentos de pega normal, o fim da pega se dá, de cinco a dez horas depois do lançamento da água no aglomerante. Nos cimentos de pega rápida, o fim da pega se verifica poucos minutos após o seu início. OBS – Existem aceleradores e retardadores da pega, no entanto, quando usados sem critério, os mesmos poderão funcionar como poluentes e prejudicar a qualidade final das massas. A CAL É o produto obtido pela calcinação de rochas calcárias a temperaturas elevadas. Existem três tipos de cales: cal aérea (cal virgem e cal hidratada) e a cal hidráulica. Aplicações da Cal - Cal Virgem - É o aglomerante resultante da calcinação de rochas calcárias (CaCO3) numa temperatura inferior a de fusão do material (850 a 900ºC). O fenômeno ocorrido na calcinação do calcário é o seguinte: CaCO3 + calor (900ºC) = CaO + CO2 Calcário + calor = cal virgem + gás carbônico O produto que se obtém com a calcinação do carbonato de cálcio recebe o nome de cal virgem, ou cal viva (CaO), que ainda não é o aglomerante usado em construção. O óxido deve ser hidratado para virar hidróxido de cálcio Ca(OH)2 denominado de cal extinta ou cal queimada. CaO + H2O = Ca(OH)2 Cal virgem + água = cal extinta + calor O processo de hidratação da cal virgem pode ser executado no canteiro de obras. As pedras são colocadas em tanques onde ocorre a sua extinção ao se misturarem com a água. O fenômeno de transformação de cal virgem em cal extinta é exotérmico, isto é, se dá com grande desprendimento de calor (250cal/g, podendo em alguns casos a temperatura atingir 400ºC), o que torna o processo altamente perigoso. Após a hidratação, o material deverá descansar por 48 horas no mínimo, antes de ser utilizado na obra. As argamassas de cal, inicialmente, têm consistência plástica, mas endurecem por combinação do hidróxido com o gás carbônico, presente na atmosfera (daí o nome cal aérea), voltando ao seu estado inicial de carbonato de cálcio. Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O Cal extinta + gás carbônico = Carbonato de cálcio + água 11 http://col.redealuno.usp.br/modulos/Modulo0/3398/apli-cal.htm A cal viva ou cal virgem é distribuída no comércio em forma de pedras, como saem do forno ou mesmo moídas e ensacadas. - Cal Hidratada - Cal hidratada é um produto manufaturado que sofreu durante sua produção o processo de hidratação. É apresentada como um produto seco, na forma de um pó branco de elevada finura. Esse tipo de cal é encontrada no mercado em sacos de 20kg. A cal hidratada oferece sobre a cal virgem algumas vantagens, entre elas: - Maior facilidade de manuseio, por ser um produto pronto, eliminando do canteiro de obras a operação de extinção; - Maior facilidade de transporte e armazenamento. Aplicação da Cal A cal pode ser utilizada como único aglomerante em argamassas para assentamento de tijolos ou revestimento de alvenarias ou em misturas para a obtenção de blocos de solo/cal, blocos sílico/calcário e cimentos alternativos. Durante muito tempo a cal foi largamente empregada em alvenarias, que vêm atravessando muitos séculos de vida útil. Atualmente o maior emprego da cal se dá, misturada ao cimento Portland. Por causa da elevada finura de seus grãos (2mm de diâmetro), e consequente capacidade de proporcionar fluidez, coesão (menor suscetibilidade à fissuração) e retenção de água, a cal melhora a qualidade das Argamassas. A cal confere uma maior plasticidade as pastas e argamassas, permitindo que elas tenham maiores deformações, sem fissuração, do que teriam com cimento Portland somente. As argamassas de cimento, contendo cal, retêm mais água de amassamento e assim permitem uma melhor aderência. A cal também é muito utilizada, dissolvida em água para pinturas, na proporção de mais ou menos 1,3 gramas por litro de água. A esta solução chama- se nata de cal e sua utilização é conhecida como caiação. As tintas de cal, além do efeito estético, têm, também, efeito desinfetante, devido a sua alta alcalinidade (pH alto). O GESSO Dos aglomerantes utilizados na construção civil, o gesso é o menos utilizado no Brasil. No entanto, ele apresenta características e propriedades bastante interessantes, dentre as quais, pode-se citar o endurecimento rápido, que permite a produção de componentes sem tratamento de aceleração de endurecimento. A plasticidade da pasta fresca e a lisura da superfície endurecida são outras propriedades importantes. O gesso é um aglomerante de pega rápida, obtido pela desidratação total ou parcial da gipsita, seguido de moagem e seleção em frações granulométricas em conformidade com sua utilização. A gipsita é constituída de sulfato de cálcio mais ou menos impuro, hidratado com duas moléculas de água (CaSO4 + 2 H2O). As rochas são extraídas das jazidas, britadas, trituradas e queimadas em fornos. 12O gesso é um aglomerante de baixo consumo energético. Enquanto a temperatura para processamento do cimento Portland é da ordem de 1450ºC, a da cal entre 800 e 1000ºC, a do gesso não ultrapassa 300ºC. Aplicações do Gesso Devido a sua principal característica, o rápido endurecimento, o gesso presta-se facilmente à moldagem, sendo que dentro de suas principais aplicações destacam-se: - Material de revestimento; - Placas para rebaixamento de teto (forro); - Painéis para divisórias; - Elementos de ornamentação e decoração. O CIMENTO Cimento Portland é a denominação técnica do material usualmente conhecido na construção civil como cimento. O cimento Portland foi criado e patenteado em 1824, por um construtor inglês, chamado Joseph Aspdin. Naquela época, era moda na Inglaterra construir com uma pedra, de cor cinzentada, originária da ilha de Portland, situada ao sul do país. Como o resultado da invenção de Aspdin se assemelhava na cor e na dureza a pedra de Portland, foi patenteada com o nome de cimento Portland. O cimento é um pó fino com propriedades aglutinantes, que endurece sob ação da água, sendo, portanto, um aglomerante hidráulico. Depois de endurecido, mesmo sob ação da água, não se decompõe mais. O cimento é hoje, sem dúvida nenhuma, o mais importante dos aglomerantes, sendo de fundamental importância conhecer bem suas propriedades, para poder aproveitá-las da melhor forma possível. Composição e Fabricação O cimento Portland é composto de clínquer, com adições de substâncias que contribuem para suas propriedades ou facilitam o seu emprego. Na realidade, são as adições que definem os diferentes tipos de cimento. O clínquer tem como matérias-primas o calcário e a argila. A rocha calcária é primeiramente britada, depois moída e em seguida misturada, em proporções adequadas, com argila, também moída. Essa mistura atravessa então, um forno giratório, cuja temperatura interna chega a alcançar 1450ºC, atingindo uma fusão incipiente. Esse calor é que transforma a mistura, no clínquer, que se apresenta primeiramente na forma de pelotas. Na saída do forno, o clínquer ainda incandescente é bruscamente resfriado, e finamente moído, transformando-se em pó, pois é ele quem tem a característica de desenvolver uma reação química, na presença da água, cujas consequências físicas, são, primeiramente, tornar-se pastoso, portanto moldável e, em seguida endurecer, adquirindo elevada resistência e durabilidade. 13 A fabricação do cimento A mistura de cimento e água forma uma solução alcalina de pH entre 11 e 13, na qual os silicatos se solubilizam, saturando a solução e se depositando, na forma de hidratados insolúveis que formam cristais que se entrelaçam, tomando a mistura a forma de um sólido. As adições são as outras matérias-primas, que misturadas ao clínquer na fase de moagem, fazem com que se obtenham os diversos tipos de cimento Portland disponíveis no mercado. As principais matérias-primas adicionadas ao clínquer são: o gesso, as escórias de alto-forno, os materiais pozolânicos e os materiais carbonáticos. A contribuição de cada uma destas adições, às propriedades finais do cimento podem ser resumidas da seguinte forma: Gesso: Tem como função básica regular o tempo de pega do cimento; Escória de alto-forno: É o subproduto obtido durante a produção de ferro-gusa nas indústrias siderúrgicas, resultante do processo de fusão do minério de ferro, com cal e carvão. A escória se separa do ferro gusa pôr diferença de densidade. Quimicamente, é composta de uma série de silicatos que ao ser adicionados ao clínquer, são capazes de sofrer reações de hidratação e posterior endurecimento. A adição de escória contribui para a melhoria de algumas propriedades do cimento, como, por exemplo, a durabilidade e a resistência à agentes químicos; Materiais pozolânicos: São rochas vulcânicas ou matérias orgânicas fossilizadas encontradas na natureza, certos tipos de argilas queimadas em elevadas temperaturas e derivados da queima de carvão mineral nas usinas termelétricas, entre outros. Esses materiais apresentam propriedades ligantes. Materiais carbonáticos: São minerais moídos e calcinados. Contribui para tornar a mistura mais trabalhável, servindo como lubrificante entre as partículas dos demais componentes do cimento. Principais Tipos de Cimento Existem vários tipos de cimento Portland, cuja diferença é feita basicamente em função das adições das matérias-primas, vistas anteriormente, que entram na composição final do cimento. Conforme estas adições as características e propriedades dos cimentos variam, influenciando seu uso e aplicação. A designação dos cimentos é feita de acordo com o teor de seus componentes (% em massa). As últimas revisões das especificações brasileiras, realizadas pela ABNT, modificaram algumas das designações dos cimentos Portland fabricados no Brasil. Além de existirem vários tipos de cimento, existem, também, diferentes classes de cimento. A classe do cimento define a resistência à compressão que o cimento tem que atingir aos 28 dias. 14 http://col.redealuno.usp.br/modulos/Modulo0/3398/fabricacao_cimento.htm Designação dos Cimentos Os principais tipos de cimento Portland oferecidos no mercado, ou seja, mais empregados nas diversas obras de construção civil, são a seguir apresentados pelas suas designações e siglas (códigos adotados para identificação, inclusive na sacaria): CIMENTO PORTLAND COMUM CP I - Cimento Portland Comum CP I - S - Cimento Portland Comum com Adição CIMENTO PORTLAND COMPOSTO CP II - E - Cimento Portland Composto com Escória CP II - Z - Cimento Portland Composto com Pozolana CIMENTO PORTLANDDE ALTO-FORNO CP III CIMENTO PORTLAND POZOLÂNICO CP IV CIMENTO PORTLAND DE ALTA RESISTÊNCIA INICIAL CP V CIMENTO PORTLAND BRANCO CPB - Cimento Portland Branco (Estrutural e Não Estrutural) Classes de Cimento A classe dos cimentos define a sua resistência mecânica aos 28 dias e, tal como os tipos de cimento, também é expressa de forma abreviada, ou seja, em código. A resistência mecânica dos cimentos é determinada pela resistência à compressão apresentada por corpos-de-prova produzidos com argamassa normal. A forma dos corpos-de-prova, suas dimensões, características, dosagem da argamassa e os métodos de ensaios, são definidos pela NBR 7215. Até o ano de 1986, a unidade em que se media a resistência do corpo-de- prova padronizado era o quilograma-força por centímetro quadrado. A partir do ano de 1987, a resistência à compressão dos cimentos brasileiros passou a ser expressa pela unidade internacional chamada Mega Pascal, conforme determinação do INMETRO. Essa nova unidade é abreviada como MPa e como 1MPa é exatamente igual a 10,197kgf/cm2, essa relação é arredondada para 1MPa = 10kgf/cm2. No Brasil existem três classes de cimento e a Tabela 2 mostra como elas eram definidas e codificadas até 1986 e como são agora. Tabela 2 - Classes de Cimento Definição Antiga Definição Nova Resistência à compressão aos 28 dias de idade Código de identificação da classe Resistência à compressão aos 28 dias Código de identificação da classe 15 250 Kgf/cm² 250 25 MPa 25 320 Kgf/cm² 320 32 MPa 32 400 Kgf/cm² 400 40 MPa 40 A classificação dos cimentos segundo o tipo e a classe é apresentada na Tabela 3, sendo que a classe de cimento mais usual é CP – 32. Tabela 3 - Oferta de cimento Portland, segundo a classe e a resistência à compressão. Cimento Classe Resistência mínima à compressão (Mpa) 1 dia 3 dias 7 dias 28 dias CP I CPI -S 25 32 40 - - - 8 10 15 15 20 25 25 32 40 CP II - E CP II - Z CP II - F 25 32 40 - - - 8 10 15 15 20 25 25 32 40 CP III 25 32 40 - - - 8 10 12 15 20 23 25 32 40 CP IV 25 32 - 8 10 15 20 25 32 CPB (estrutural)1 2532 40 - - - 8 10 15 15 20 25 25 32 40 CP V-ARI - 11 22 31 - RS 32 - 10 20 32 Aplicações Usuais dos Diferentes Tipos de Cimento Portland A análise das características e propriedades dos cimentos indica as aplicações mais usuais, conforme a Tabela 4. 16 Tabela 4 - Aplicação do cimento Portland. Aplicação Tipos de Cimento Argamassa de revestimento e assentamento de tijolos e blocos Comum (CP I, CPI-S), Composto (CP II-Z, CP II-F), de Alto-Forno (CP III) e Pozolânico (CP IV) Argamassa de assentamento de azulejos e ladrilhos (CP I, CP I-S), Composto (CP II-E, CP II-Z, CP II-F), de Alto-Forno (CP III) e Pozolânico (CP IV) Argamassa de rejuntamento de azulejos e ladrilhos Branco (CBP) Concreto simples (sem armadura) Comum (CP I, CP I-S), Composto (CP II-E, CP II-Z, CP II-F), de Alto-Forno (CP III) e Pozolânico (CP IV) Concreto magro (para passeios e enchimentos) Comum (CP I, CP I-S), Composto (CP II-E, CP II-Z, CP II-F), de Alto-Forno (CP III) e Pozolânico (CP IV) Concreto armado com função estrutural Comum (CP I, CP I-S), Composto (CP II-E, CP II-Z, CP II-F), de Alto-forno (CP III), Pozolânico (CP IV), de alta Resistência Inicial (CP V-ARI) e Branco Estrutural (CPB Estrutural) Concreto protendido com protensão das barras após o endurecimento do concreto Comum (CP I, CP I-S), Composto (CP II-E, CP II-Z), de Alto-Forno (CP III), Pozolânico (CP IV), de Alta Resistência Inicial (CP V-ARI) e Branco Estrutural Concreto armado para desforma rápida, curado por aspersão de água ou produto químico De Alta Resistência Inicial (CP V-ARI), Comum (CP I, CP I-S), Composto (CP II-E, CP II-Z, CP II-F), de Alto-Forno (CP III), Pozolânico (CP IV) e Branco Estrutural (CPB Estrutural) Elementos pré-moldados de concreto e artefatos de cimento curados por aspersão de água Comum (CP I, CP I-S), Composto (CP II-E, CP II-Z, CPII-F), de Alto-Forno (CP III), Pozolânico (CP iV), de alta Resistência Inicial (CP V-ARI) e Branco Estrutural (CPB Estrutural) Pavimento de concreto simples ou armado Comum (CP I, CP I-S), Composto (CP II-E, CP II-Z, CP II-F), de Alto-Forno (CP III0 e Pozolânico (CP IV) Pisos industriais de concreto Comum (CP I, CP I-S), Composto (CP II-E, CP II-Z, CP II-F), de Alto-Forno (CP III), Pozolânico (CP IV) e de Alta Resistência Inicial (CP V-ARI) 17 Argamassas e concretos brancos ou coloridos para efeito estético ou proteção do calor do sol Branco (CPB) e Branco Estrutural (CPB Estrutural) Argamassa armada (1) Comum (Cp I, CP I-S0, Composto (CP II-E, CP II-Z, CP II-F), de Alta Resistência Inicial (CP V-ARI) e Branco Estrutural (CPB Estrutural) Solo-cimento Comum (CP I, CP I-S), Composto (CP II-E, CP II-Z, CP II-F) Embalagem e Armazenamento O cimento Portland é embalado em sacos de papel Kraft, de 50 kg. No caso de grandes obras, e dispondo-se de silos para armazenamento, pode ser fornecido a granel. Quando fornecido em sacos, as embalagens são de marcação padronizada, contendo a marca, o fabricante, o tipo e a classe do cimento. Considerando que o cimento é um produto perecível, alguns cuidados são necessários para o armazenamento do cimento na obra, tais como: Abrigar da Umidade - O cimento não deve, antes de ser usado, entrar em contato com a água ou com a umidade, pois caso isto aconteça, empedrará. Deve-se reservar um local para construção de um barracão coberto, e com estrados de madeira, para evitar o contato dos sacos com o solo; Não formar grandes pilhas - A pressão dos sacos superiores sobre os inferiores diminuem o módulo de finura do cimento. Recomenda-se não fazer pilhas com mais de 10 sacos; Não estocar por muito tempo - O cimento deve ser estocado por um período máximo de um mês, mesmo assim tomando-se as precauções acima. Na Figura 4 é mostrada a forma correta de se armazenar o cimento. Figura 4 - Armazenamento do cimento. 18 MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO - IV ARGAMASSAS Argamassa é o material de construção resultante da mistura de um ou mais aglomerantes com agregado miúdo e água. Esta mistura, consistente, possui a capacidade de trabalhabilidade, aderência e endurecimento. Nas construções rurais, as argamassas são empregadas, de modo geral, no assentamento de tijolos, blocos, pedras, azulejos e ladrilhos e no revestimento de paredes, tetos e pisos. Nas argamassas, o aglomerante é o elemento ativo da mistura; o agregado miúdo é o elemento inerte. A presença do agregado miúdo nas argamassas serve não só para baratear o produto, mas também para eliminar em parte a variação de volume (retração). Quando a mistura se compõe apenas da combinação do aglomerante com a água, recebe o nome de pasta. As pastas, entretanto, têm uso restrito nas construções rurais, não só pelo seu custo elevado, como também pelos efeitos provocados por sua retração ao secar. As pastas preparadas com excesso de água fornecem as chamadas natas. As natas são muito utilizadas nas construções rurais em revestimentos e acabamentos. Eventualmente, na composição das argamassas podem ser adicionados alguns produtos especiais, chamados de aditivos, a fim de melhorá- las ou conferir-lhes propriedades especiais. Classificação Conforme o uso, a natureza e a quantidade dos constituintes, as argamassas são classificadas, segundo o tipo de emprego, em: Comuns: Quando se destinam a obras correntes, podendo subdividir-se em argamassas para assentamento, argamassas para revestimento, argamassas para pisos, argamassas para injeções, etc; Refratárias: Quando se destinam a resistir a elevadas temperaturas; neste caso serão feitas com agregados especiais, tais como argila refratária, vermiculita, etc. A escolha de determinado tipo de argamassa está condicionada às exigências da construção, tais como resistência mecânica, trabalhabilidade, impermeabilidade, porosidade, estrutura, etc. Propriedades das Argamassas As propriedades gerais de uma argamassa dependem da natureza dos elementos que entram na sua composição, da proporção em que cada um desses elementos entra na mistura e da quantidade da água adicionada. A água de amassamento não pode conter impurezas. Deve-se evitar o uso de águas servidas ou das que possuem elevado teor de sais, alcalinos e ácidos. Uma boa argamassa deve possuir as seguintes qualidades: - Resistência mecânica; - Aderência; 19 - Trabalhabilidade; - Constância de volume (sem expansibilidade ou retração); - Durabilidade; - Impermeabilidade. As qualidades citadas serão de maior ou menor importância, dependendo da finalidade do uso da argamassa. Para obter-se um produto de boa qualidade, é necessário que todos os grãos do agregado sejam completamente envolvidos pela pasta do aglomerante e a ela estejam perfeitamente aderidos. Além disso, também é preciso que os vazios entre os grãos do agregado sejam completamente preenchidos pela pasta. O envolvimento dos grãos, assim como o preenchimento dos vazios entre os grãos pela pasta do aglomerante, é resolvido com uma dosagem adequada, assunto que será oportunamente abordado. Tipos de Argamassas Argamassas de Cal As argamassas de cal são empregadas em construções rurais na proteção dos elementos construtivos, como revestimento, e no assentamento de alvenarias de tijolo cerâmico. Por ser má condutora de calor, as argamassas de cal são boas protetoras de elementos de madeira, aço e concreto contra a ação de temperaturas elevadas, impedindo o aquecimento excessivo dessas peças. A trabalhabilidade de uma argamassa de cal dependerá do tipo de emprego. As argamassas para revestimento e rejuntamento, por exemplo, deverão apresentar-se como uma massa coesa, embora devam possuir trabalhabilidade apropriada às diferentes finalidades de uso. As argamassas de cal possuem mais coesão do que as de cimento de mesmo traço, necessitando, por conseguinte, de menos aglomerantepara obtenção de um produto com trabalhabilidade própria para assentamentos e revestimentos. As argamassas de cimento tornam-se mais trabalháveis pela adição de cal. A resistência à compressão das argamassas de cal é, entretanto, muito baixa e independe do traço. Aos 28 dias pode atingir valores que oscilam entre 1,0 e 2,5MPa. No que se refere à tração, os valores reduzem-se para 0,5MPa. Além disso, quando as argamassas de cal secam, diminuem de volume. Esta diminuição será maior ou menor, em função das quantidades de água e cal que participam da mistura. Se uma argamassa de cal no estado plástico secar muito rapidamente em virtude da ação do sol e do vento, aparecerão fissuras na área em que tiver sido empregada. Após seu endurecimento também poderão sobrevir fissuras, se a retração da argamassa for impedida. Os defeitos que podem ocorrer nos rebocos feitos com argamassa de cal são causados pelo intemperismo - secagem prematura pela ação do vento, molhagem e secagem - ou mesmo pela falta de estabilidade do volume da cal, por não estar completamente extinta. As argamassas de cal aérea são pouco resistentes à ação da água. Por isso, em revestimentos externos não devem ser empregadas. 20 Argamassas de Gesso As argamassas de gesso e areia fina são utilizadas quando se deseja um acabamento superficial mais apurado, como nos revestimentos internos, por exemplo. Um acabamento superficial muito liso é obtido quando, em vez da argamassa de gesso e areia, se emprega a pasta de gesso, isto é, uma mistura de gesso com água. Ao contrário dos demais aglomerantes, o gesso dispensa o uso do agregado, que é incorporado à mistura apenas com a finalidade de baratear o custo final da argamassa. O gesso deve ser misturado com a areia na proporção de 1:1 a 1:3. Entretanto, nos revestimentos de teto recomenda-se a proporção de cinco partes de gesso para quatro partes de areia. Toda adição maior de areia provocará uma sensível diminuição de resistência. Argamassas de Cimento As argamassas de cimento são argamassas hidráulicas, ou seja, aquelas que em função das características do aglomerante endurecem pela ação da água e resistem satisfatoriamente quando imersas em água. As argamassas de cimento empregadas em construções rurais são uma mistura de cimento Portland, areia e água. As argamassas de cimento, mais caras que as de cal, são por sua vez mais resistentes, duráveis e impermeáveis. Sua plasticidade sendo menor, o mesmo ocorre com sua aderência (quanto maior for à plasticidade das argamassas de cimento e areia maior será a sua aderência). Em alguns casos, outros materiais, como cal, saibro, barro, caulim, etc., podem ser adicionados à mistura, a fim de aumentar sua plasticidade. Esta pode representar uma grande vantagem em certas aplicações. A resistência à compressão das argamassas de cimento é muito superior à das argamassas de cal, chegando até 25MPa. No que se refere à tração, os valores reduzem-se para 2,5MPa. Além de servirem para assentar tijolos, pedras, azulejos, ladrilhos, cerâmica, tacos, etc., as argamassas de cimento são usadas em construções rurais para impermeabilizar superfícies, regularizar paredes, pisos e tetos, dar acabamento às superfícies, etc. Para o assentamento em alicerces, seja de tijolos ou pedra, a utilização de argamassas de cimento é recomendada, uma vez que, nesse caso, o endurecimento da argamassa de cal se processará em más condições. Também em muros de arrimo ou outras obras nas quais se requer maior resistência, é preferível o uso da argamassa de cimento. Para o revestimento de alvenarias, as argamassas de cimento são recomendadas quando as alturas são grandes (por razões de manutenção) ou quando o revestimento é externo. As pastas de cimento têm emprego limitado em construções rurais devido ao seu alto grau de retração ao secar. São utilizadas apenas trabalhos de vedação, caldeamentos e obstrução de fissuras. Para obter-se uma pasta, 21 mistura-se cimento com aproximadamente 20 a 30% de água sobre o peso do cimento. De certo modo, vemos que as propriedades das argamassas de cal e de cimento são complementares, o que justifica a prática de acrescentar cimento às argamassas de cal, para torná-las mais resistentes e impermeáveis ou mesmo para acelerar a pega, e pôr outro lado, adicionar cal às argamassas de cimento, a fim de retardar a pega, diminuir a possibilidade de retração e tornar o produto mais econômico e trabalhável. Dosagem das Argamassas A dosagem de uma argamassa consiste em determinar a proporção mais adequada e econômica com que cada material entra na composição da mistura. Dosar é, pois, determinar o traço. Traço é a maneira de exprimir a proporção entre a quantidade de aglomerante e a quantidade de agregado que participa de uma mistura, no caso, argamassa. O traço pode ser medido em peso ou em volume e será sempre indicado pela expressão 1:n ou 1:n:m, onde 1 determina a quantidade do aglomerante base (tomado sempre como valor unitário); n é uma das partes do agregado ou mesmo uma das partes do outro aglomerante, e m é a outra parte do agregado. Numa argamassa de traço 1:3 de cimento e areia, por exemplo, observa-se que o valor unitário indica que a mistura é constituída de uma parte de cimento e três partes de areia. Já numa argamassa de traço 1:2:5 de cimento, cal e areia, observa-se que a mistura é constituída de uma parte de cimento, duas partes de cal e cinco partes de areia. Na realidade, o traço só será completo quando, além da proporção dos componentes secos, também for indicada a quantidade de água a ser usada. Rendimento das Argamassas Denomina-se rendimento de uma argamassa o volume obtido com o emprego de determinada quantidade de aglomerante, agregado e água. Pode-se calcular empiricamente a quantidade de materiais que compõem 1m3 de argamassa a partir do traço. Argamassas de Cal Para calcular a quantidade de materiais que compõem 1m³ de argamassa de cal, conhecendo-se o traço, aplica-se as seguintes fórmulas: C = 1,32 1+a A = C x a Onde: C = m³ de cal por m³ de argamassa; A = m³ de agregado por m³ de argamassa; a = parte do agregado no traço. 22 Exemplo: Tomando-se, como exemplo, a execução de 1m³ de argamassa de cal e areia no traço 1:2, obtém-se o seguinte consumo de materiais: C = 1,32 C = 1,32 C = 1,32 C = 0, 44m3 1+a 1 + 2 3 A = C x a A = 0,44m3 x 2 A = 0,88m3 Assim, para executar 1m³ de argamassa de cal e areia no traço 1:2 serão consumidos 0,44m³ de cal e 0,88m³ de areia. • Exercício Proposto - Determine, em m³, a quantidade de cal e areia necessários para preparar 1 m³ de argamassa no traço 1:3. Argamassas de Cimento Para calcular a quantidade de materiais que compõem 1m³ de argamassa de cimento e areia, conhecendo-se o traço, aplica-se as seguintes fórmulas: C = 1,4 1 + a A = C x a Onde: C = m³ de cimento por m³ de argamassa; A = m³ de agregado por m³ de argamassa; a = parte do agregado no traço. Exemplo: Tomando-se, como exemplo, a execução de 1m³ de argamassa de cimento e areia no traço 1:6, obtém-se o seguinte consumo de materiais: C = 1,4 C = 1,4 C = 0,2m3 1 + a 1+ 6 Como 1m³ de cimento é igual a 1.420kg. C = 0,2m³ x 1.420kg C = 280kg / m³ A = C x a A = 0,2 x 6 A = 1,2m³ Assim, para executar 1m³ de argamassa de cimento e areia no traço 1:6 serão consumidos 280kg de cimento e 1,2m³ de areia. • Exercício Proposto - Determine a quantidade de cimento (em sacos de 50 kg) e areia (em carradas) necessários para preparar 5 m³ de argamassa no traço 1:2, sabendo que: 23 - Peso específico do cimento = 1420 kg/m³; - 1 carrada de areia = 3 m³. Preparo das Argamassas O processo de preparo de uma argamassa consiste na mistura ou amassamento dos materiais, comvistas à obtenção de um conjunto homogêneo. Esta operação pode ser realizada de duas formas: - 1º. Usando-se uma betoneira, que é um equipamento mecânico (Figura 6). Seu uso só se justifica em obras nas quais se movimentam grandes volumes de argamassa. - 2º. Misturando-se manualmente os componentes da argamassa (Figura 5). Para tanto deve-se seguir o seguinte roteiro: - Medir o(s) agregado(s) em latas, geralmente de 10 litros, ou em padiolas. - Colocar o agregado sobre um estrado de madeira, chamado de masseira, para que a mistura não seja preparada diretamente sobre o chão, evitando, desse modo contaminações que possam prejudicar o produto final. - Despejar o aglomerante sobre o agregado, homogeneizando a mistura a seco com uma enxada, até que apresente textura e coloração uniforme. - Fazer um monte em forma de cone. - Abrir uma cratera em cima do cone e nela despejar a água, tomando o cuidado de não deixá-la escorrer, a fim de não se perder o aglomerante. - Misturar a massa até obter uma argamassa homogênea. Figura 5 - Mistura manual dos componentes de uma argamassa. 24 Figura 6 - Mistura mecânica dos componentes de uma argamassa Argamassas prontas Existem também argamassas prontas, para assentamento, revestimento e rejuntamento, à venda nas lojas de material de construção. Essas argamassas vêm embaladas em sacos e devem ser misturadas com água na quantidade recomendada na própria embalagem. Revestimentos Basicamente o tipo de revestimento mais utilizado em construção é feito com argamassa, o ideal é se fazer três camadas consecutivas, chapisco, emboço e reboco. Chapisco - é a base do revestimento, sem ele as outras camadas de acabamento podem descolar da parede ou do teto. Em alguns casos, como em muros, pode ser o único revestimento; Emboço - serve para regularizar a superfície da parede ou do teto. Sua espessura deve ser de 1cm a 2,5cm; Reboco - camada de acabamento final da parede ou do teto, deve ser a mais fina possível. 25 Paredes As paredes externas e internas podem ser levantadas com blocos de concreto ou tijolos. MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO - V MATERIAIS CERÂMICOS Materiais cerâmicos – Materiais de construção feitos artificialmente com argila cozida. As possibilidades de emprego de materiais cerâmicos são amplas, indo de utensílios domésticos a isolantes elétricos. A fabricação de revestimentos para a construção civil tais como azulejos, tijolos, pastilhas e placas, é apenas uma das distintas atividades que têm como finalidade a produção de materiais cerâmicos. Cerâmica industrial – É responsável pela fabricação de pisos, azulejos e revestimentos de larga aplicação na construção civil. Ainda, o setor denominado cerâmica tecnológica, é responsável pela fabricação de componentes de alta resistência ao calor e de grande resistência à compressão. - Comuns: materiais de argila propriamente ditos ou cerâmica vermelha. - Porosos: tijolos, cerâmicos, telhas, etc. - Vidrados: tijolos e telhas especiais, pisos e azulejos. Os tijolos são feitos artificialmente, à partir da argila. O tijolo usado para construção é de baixa vitrificação, cozido a temperaturas pouco elevadas (900oC – 1000oC). Os tijolos cerâmicos são utilizados para a execução das alvenarias ou paredes. O consumo de tijolo por m² de alvenaria, bem como, o consumo de argamassa para assentamento, depende do tipo de tijolo, das suas dimensões e da forma de assentamento. Os tijolos devem ter certas características que são essenciais, como: - Regularidade na forma e dimensões; - Arestas vivas e cantos resistentes; - Cozimento uniforme (som "metálico" quando percutido); 26 - Resistência suficiente para resistir esforços de compressão; - Ausência de fendas e cavidades; - Facilidade no corte; - Homogeneidade da massa e cor uniforme; - Pouca porosidade (baixa absorção). Os tipos de tijolos mais usados são: - Tijolo maciço; - Tijolo furado (6 e 8 furos); - Tijolos de bloco de concreto. Vantagens do uso de tijolos furados nas construções: - Economia de mão-de-obra; - Economia de argamassa; - Melhores isolantes térmicos e acústicos; - Menor peso por unidade de volume; - Arestas mais uniformes, mais resistentes; - Reduzem a propagação da umidade. MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO - Vi MADEIRAS A madeira é um dos materiais mais antigos utilizados pelos homens nas construções. A madeira é um material de construção excepcional e tem muitas qualidades e serve como matéria prima para outros produtos. Sem o uso da madeira a civilização teria sido impossível. A madeira é uma fonte renovável, encontra-se em abundancia na natureza, é facilmente obtida e versátil, por estas razões é amplamente utilizada como material de construção. Outra vantagem da madeira é a sua grande capacidade de isolamento térmico, que proporciona grande conforto às habitações construídas. Além de todos os benefícios citados 27 anteriormente, a madeira é um material de grande beleza arquitetônica, que gera um visual atraente, aconchegante e que agrada a maioria das pessoas. A alta resistência da madeira, em relação ao seu baixo peso e o baixo consumo energético necessário para sua produção, são propriedades essenciais de materiais estruturais, principalmente para utilização em construções rurais. A relação resistência/densidade para a madeira é cerca de três vezes maior que para o aço e de dez vezes maior que para o concreto. Em termos de energia necessária para a produção e da relação energia/resistência, a madeira apresenta grande vantagem em relação ao aço e ao concreto, mostrando ser o mais ecológico desses materiais. Depois do aço a madeira é o material de construção mais usado. Sendo este um material importante, várias pesquisas vêm sendo desenvolvidas no sentido de tratar a madeira para sua utilização em diversas etapas construtivas. As madeiras em seu estado natural têm características próprias que podem ser alteradas com tecnologia moderna. Técnicas modernas vêm sendo adotadas para minimizar as características inconvenientes da madeira, com essas inovações as madeiras passaram a ser mais utilizadas. Algumas das características mais importantes e favoráveis das madeiras são: - Resistência mecânica elevada a esforços de tração e a flexão; - Maior resistência a compressão e flexão; - Peso próprio pequeno (leveza); - Resistência a choques e cargas dinâmicas (absorve impactos); - Facilmente trabalhada (facilidade de ligações entre peças); - Absorção acústica; - Bom isolamento térmico; - Custo reduzido; - É renovável; - Qualidade estética. 28 Características desfavoráveis ao uso da madeira: - Perda de propriedades (anisotropia); - Limitação de dimensões; - Surgimento de tensões internas (decorrentes de alterações na umidade); - Manutenção cara; - Em contato com a água apodrece; - Vulnerável ao ataque com pragas e insetos; - Vulnerável a mofo quando exposto a umidade; - Material inflamável. Existe uma idéia errada de que a madeira tem vida útil pequena. Isto acontece devido ao desconhecimento que as pessoas tem sobre este material, falta de projetos bem elaborados e execução dos trabalhos por pessoas não especializadas. Embora seja sensível ao apodrecimento e ao ataque de insetos sob condições específicas, ela é um material muito durável quando utilizada com tecnologia e tratamento preservativo, pois pode ser efetivamente protegida contra deterioração, por período de 50 anos ou mais. Além disso, a madeira tratada com preservativos requer pouca manutenção e pintura. Existem diversos tipos de madeira, que devem ser usadas para diferentes aplicação. Para a escolha correta do melhor tipo deve-se conhecer as propriedades físicas e sua resistência mecânica e analisar características como: a umidade, retratibilidade, densidade, condutibilidade térmica, elétrica e fônica,além da resistência ao fogo. A madeira pode ser utilizada em diversas situações e etapas das construções. Exemplos da utilização das madeira: - Andaimes; - Formas para a modelagem do concreto; - Estruturas de telhados; - Tacos e assoalhos; - Cercas, porteiras, postes; - Portas e janelas; - Forros; Origem da madeira: - Endógenas: aquela em que o desenvolvimento do caule se dá de dentro para fora como as palmeiras e bambus. É pouco aproveitada como material de construção. - Exógenas: aquela em que o crescimento do caule se dá de fora para dentro, com adição de novas camadas em forma de anel, chamados anéis anuais de crescimento. Estas árvores classificam-se em ginospermas e anginospermas. Produção da madeira: A produção da madeira como material de construção inicia-se no corte da árvore, passando pela toragem, falquejamento, desdobro e beneficiamento. O corte deve ocorrer em épocas oportunas, nos meses de inverno, pois a secagem 29 do tronco deve ser lenta para reduzir as rachaduras ou fendas, além de atraírem poucos insetos por estarem com pouca seiva elaborada. A toragem é o processo de desgalhamento e corte em tamanhos de 5 à 6 metros que facilitam o transporte. Também nesta etapa são falquejadas e descascadas. O processo de falquejamento é o corte de costaneiras, ficando a seção aproximadamente quadrada o que impede o tombamento no transporte além da economia de espaço entre troncos. O desdobro é a etapa final para transformação em material de construção. O desdobro normal produz peças inteiras de lado a lado do tronco. O desdobro radial ou em quartos corta o tronco na direção do seu diâmetro evitando-se a medula. O desdobro radial produz peças de melhor qualidade, tendo rachaduras menores durante a secagem, menores empenamentos e defeitos provenientes da heterogeneidade. É inconveniente devido ao alto custo de produção, sendo aconselhável somente em aplicações especiais. A última etapa da produção da madeira é o aparelhamento da peça ou beneficiamento da mesma. Aparelhamento é a padronização das medidas ao passo que o beneficiamento é sua utilização com acabamento aparente. Madeira transformada Os processos de transformação da madeira procuram alterar suas características tornando o material mais homogêneo. A madeira laminada é o corte da madeira em tábuas que são coladas com colas especiais, diminuindo a ocorrência de defeitos nas peças. À medida que as tábuas vão sendo cortadas mais finas, tornando-se lâminas, estas peças podem ser coladas ortogonalmente sendo chamadas então de madeira compensada ou contraplacados. Quando a madeira é destruída como resíduos de madeira cortada ou serrada, pode ser reconstituída com resinas e colas especiais, sob pressão e são chamadas de aglomerados. As madeiras reconstituídas dão origem a um material onde as fibras não têm direção principal. PREPARAÇÃO DA ÁREA PARA IMPLANTAÇÃO DA CONSTRUÇÃO Antes de iniciar a construção, alguns pontos devem ser levados em consideração. Há a necessidade de se preparar o terreno previamente, de modo que a área ou terreno seja suficiente para abranger a construção, um depósito de materiais e a circulação de veículos e pessoas. Esse local denomina-se “canteiro de obras”. Um canteiro de obras deverá conter as seguintes características: - Deve ser um local que não possibilite a entrada de animais e pessoas estranhas à obra; - Deve ser de fácil acesso a veículos e funcionários da obra; - Deve possuir depósito provisório de materiais de construção e ferramentas; - Deve ter fonte de água e energia elétrica disponível; 30 Primeiramente neste local é feita a limpeza e o acerto do terreno (terraplanagem), em seguida são construídas as instalações provisórias de armazenamento de materiais de construção e ferramentas. Se a argamassa e o concreto forem feitos de forma manual, aconselha-se escolher um local bem limpo ou ainda, recomenda-se que a mistura seja feita sobre um tablado, caso a mistura seja feita de forma mecânica, com o uso da betoneira, esta deverá ser instalada em um local limpo e plano. Todos estes fatores juntos possibilitarão redução no tempo da construção e também economia de recursos, aproveitando ao máximo o rendimento da mão-de- obra e reduzindo a perda de materiais de construção. FUNDAÇÕES I Estabilidade das construções As fundações são projetadas para transmitir o peso da estrutura superior à superfície do terreno sobre o qual se assenta, que pode ser denominado leito de fundação. Esse leito de fundação varia quanto a sua capacidade de suportar o peso das estruturas de modo que a fundação tem grande importância, pois é a responsável por transmitir a totalidade do peso da obra sobre o leito e deverá fazê-lo a uma pressão e uniformidade estabelecidas, para perfeita segurança. Há uma correlação entre pressões e deformações do solo, pois sob a ação de uma carga axial simples, o solo pode se deformar de duas maneiras: - A volume constante – deformação plástica; - A volume variável – adensamento. O primeiro caso refere-se as areias, pois embora a areia não tenha plasticidade, contudo ela se deforma a volume constante. No segundo caso, há uma variação no volume dos poros do solo, isto é, uma redução nos seus espaços vazios. Pesquisa do subsolo O problema das fundações é objeto de estudo rigoroso atualmente, intitulado mecânica dos solos ou geotécnica. Não vamos aprofundar muito, mas apenas conhecer alguns métodos de se examinar o solo que servirá para leito da fundação. Embora para a zona rural a escolha do terreno onde se vai construir, não enfrenta as limitações da zona urbana, onde estes estudos são impostos à 31 técnicos e o conhecimento das possibilidades do leito de fundação se torna muito útil e econômica. Os terrenos apresentam resistência própria, específica, constituindo o limite de carga que podem suportar sob pena de provocar perturbações estáticas que podem comprometer a estabilidade da construção. Gráfico 1 - Capacidade de carga, caracterizado pelo aumento rápido de deformação. Esse limite, denominado resistência do terreno, constitui um ponto de investigações, para que se possa determinar com exatidão e segurança, como, e de que modo será construído o alicerce da obra projetada. A resistência oferecia pelo terreno é que vai indicar qual o tipo de fundação mais adequado, e é representada pela letra R, sendo P o peso que o terreno poderá suportar. R = P S Onde: R = resistência do solo em Kg/cm²; P = carga que atua sobre o solo; S = área sobre a qual se assenta a referida carga. Estes ensaios, para determinar a resistência do solo, podem obedecer a vários critérios, uns mais simples e rápidos e outros mais demorados e complexos. Para que um solo receba determinadas cargas, torna-se necessário um estudo, para que se possa obter a capacidade e a resistência do solo à compressão. Verifica-se por métodos empíricos ou de laboratórios, a fim de se determinar o tipo e as dimensões das fundações, a existência de aterros, pedras, eixos, etc. Em obras de grande porte, esses serviços são entregues a firmas especializadas, as chamadas “firmas de sondagem”. De forma geral a determinação da resistência dos terrenos destinados a suportar as cargas de construções rurais, são realizadas pelos seguintes métodos: Método da Mesa Barberot 32 Esse processo baseia-se em um princípio importante segundo o qual a superfície de um terreno sofre abatimento, quando sobre ela se exerce a ação continuada de uma determinada carga, durante certo tempo. Para obtermos a medição dessa resistência do terreno, opera-se da seguinte maneira: Toma-se uma mesa de 4 pés, com cerca de 60cm de altura. Os pés de seção quadrada devem ser colocados com bastante cuidado, devendo, a mesa, ficar bem nivelada. A área dos pés deve ser conhecida. Feito isso, abre-se uma vala no terreno que se deseja estudar, acava deverá ter cerca de 2,00 x 1,80m até a profundidade pelo menos igual a dos alicerces da obra. É necessário que o fundo da cava seja perfeitamente plano e nivelado, não devendo ser nem comprimido nem socado, para que não ofereça falsos resultados. Coloca-se então, com bastante cuidado a mesa, de modo que fique nivelada. Ao lado da mesa, em posição vertical, firma-se uma régua de madeira que irá servir de referência aos diversos níveis do tampo da mesa sob a ação de várias cargas. Coloca-se então, cuidadosa e simetricamente sobre a mesa, cargas conhecidas (Figura 7). Essas cargas podem ser lingotes de ferro, sacos de areia, de cimento, etc. Marca-se o nível do tampo da mesa fazendo um traço na régua vertical. Figura 7 - Método da mesa Barberot. Passado o tempo de 30 minutos, se nenhuma diferença foi notada, no nivelamento da mesma, adiciona-se mais carga, naturalmente observando-se os mesmos cuidados para que não haja choque de carga sobre a mesa. Observamos sempre o tempo preconizado de 30 minutos após o carregamento. Vai-se assim procedendo até que se observe um abatimento. Para tanto, basta que seja medida a distância na régua vertical sobre o nível inicial e o que está agora registrado pelo tampo da mesa. Dividindo-se a carga total resultante do peso total na mesa mais a carga depositada pela área dos pés da própria mesa, ter-se-á a resistência do terreno. Então: R = P/S Sendo P a carga total resultante do peso total e S a seção de apoio dos pés da mesa, ou seja, a superfície de distribuição. 33 Como coeficiente de segurança para este método tem-se 0,75. R será a resistência do terreno. Exemplo: Sabendo-se que: Peso da mesa: 50kg P= 500kg Peso colocado: 450kg S= 200cm² R = P/S R= (500/200) x 0,25 R = 0,625Kg/cm² Logo a profundidade de 1m, a resistência do terreno será no mínimo igual a 0,625Kg/cm². Método da Percussão Nesse método tomamos a percussão de um peso que cai de uma certa altura, repetidas vezes, sobre um mesmo ponto do terreno. A penetração total do peso no solo, depois de um conhecido número de quedas, resultará no valor da resistência do terreno (Figura 8). Figura 8 – Método da Percussão. Para obtermos esse resultado, instala-se uma roldana que pode ser sustentada por um tripé de madeira ou metal. Na abertura da cava devem ser tomadas as mesmas precauções empregadas para o caso do método da mesa. O peso é preso a uma corda que será manobrada do lado de fora da cava e a altura de queda do peso será sempre a mesma. Chama-se P o peso do volume que cai, h a altura da queda, e o aprofundamento no solo, n o número de quedas, s a superfície inferior do volume e R a carga permanente que recalcaria o terreno. 34 Como coeficiente de segurança para este método tem-se 0,90. R será a resistência do terreno. Levando os valores à fórmula, determina-se os valores de R do terreno. A fórmula de cálculo é: R = P ( n.h + n + 1) S e 2 Em geral tomamos o coeficiente de segurança 1/10. Exemplo: De acordo com os dados abaixo, determine a resistência do solo: - Peso que cai = 100kg; - Área da superfície = 400cm2; - N° de quedas = 10; - Altura da queda (h) = 1,5m; - Aprofundamento (e) = 20cm. R = 100 (10.150 + 10 + 1) 400 20 2 FUNDAÇÕES II Fundação é a parte estrutural destinada a transmitir ao terreno as cargas e sobrecargas provenientes da mesma, numa taxa de trabalho compatível com o terreno. Ou ainda, obras enterradas no terreno, com a finalidade de receber todas as cargas do prédio, transmitindo-as uniformemente sobre o leito de fundação. A necessidade de enterrar as fundações tem duas razões básicas: - Evitar o esgotamento lateral; - Eliminar camada superficial do terreno, geralmente composto pelo material em decomposição ou aterro. TIPOS DE FUNDAÇÕES: Fundações Diretas Contínuas São valas contínuas sob todo segmento das paredes (Figura 9). São utilizadas quanto o leito de fundação encontra-se a uma profundidade de até 1,5m. Para obras rurais e habitações de 1 a 2 pavimentos, o leito resistente pode ser encontrado muitas vezes a profundidade de 0,5m. R = 20,125kg/cm2 x 0,10 = R = 2,01kg/cm2 35 Figura 9 – Fundação Direta Continua. O fundo das valas deve ser plano e nivelado. Para o caso de terrenos inclinados o fundo é feito em degraus de modo que não haja altura inferior a 50 cm, a fim de eliminar a camada superficial (Figura 10). Figura 10 – Leito de fundação em degraus. Após a abertura das valas, deve-se fazer a compactação do terreno com soquete, a fim de promover a compactação do mesmo e evitar que a terra solta atrapalhe a alvenaria do alicerce. Baldrames - A fim de elevar o piso da construção em relação ao terreno, lança-se mão do baldrame ou embasamento. Brocas - Afim de não aprofundar as fundações diretas contínuas além de 0,60m pode-se usar o artifício de alcançar o leito de maior resistência com o auxílio das chamadas brocas. Esses furos são feitos com trados de 20cm de diâmetro, sendo espaçadas a cada 0,5m (Figura 11). 36 Figura 11 – Brocas. Fundação Direta Descontínua São usadas quando o leito de fundação for superior a 1,5m e no caso de obras cuja carga de telhado, laje e alvenaria são descarregadas em vigas e estes em pilares. As fundações descontínuas constam de: sapata em concreto armado, toco de pilar em concreto armado, viga ou cinta baldrame (Figura 12). 37 Figura 12 – Fundação Direta Descontinua. As fundações descontínuas constam de: - Sapata em concreto armado; - Toco de pilar em concreto armado; - Viga ou Cinta Baldrame; unindo os tocos de pilar. Figura 13 – Vala para fundação. Figura 14 – Vala para fundação. 38 Figura 15 – Vala para fundação e armação para sapata. Nesse tipo de fundação as cargas não estão distribuídas nas paredes e sim sobre os pilares, esteios ou colunas. Dimensionamento da Fundação Direta Para dimensionar as fundações são necessários os conhecimentos das tabelas de peso específico e de sobrecargas, conforme se seguem: Tabela 5 - Sobrecargas ou cargas úteis. Compartimentos Sobrecargas Kg/m² Laje de forro (desvio do telhado) 100 Lajes de piso residências, escritórios, salas comuns 200 Enfermarias, salas de recepção 250 Assembléias, aulas 350 Bibliotecas 400 Salões de dança, garagens, auditórios 500 Telhado - peso de pessoa 60 Escadas 250 Tabela 6 - Peso Específico de materiais. Materiais Peso Alvenaria em pedra. 2.200 - 2.400 kg/m3 Alvenaria tijolo maciço, revestido 1.600 kg/m3 Alvenaria tijolo furado, revestido 1.300 kg/m3 Baldrame 1.800 kg/m3 Concreto simples 2.200 - 2.400 kg/m3 39 Concreto armado 2.400 kg/m3 Assoalhos de madeira c/ argamassa 45 kg/m2 Ladrilhos e pedras do piso 50 kg/m2 Mármore 2 e 3 cm 80 - 90 kg/m2 Revestimento de paredes 25 kg/m2 Revestimentos de tetos de laje 25 kg/m2 Telhado completo- telha francesa 125 kg/m2 Telhado completo- telha canal 150 kg/m2 Telhado completo-cim. amianto 5mm. 90 kg/m2 Impermeabilização terraço 50 kg/m2 Madeira de Lei 800 - 1.000kg/m2 Dimensionamento: Marcha de cálculo: - 1º Passo: Calcular os itens que tem sobrecargas, consultando as tabelas 5 e 6, referentes a sobrecargas e peso próprio (telhado, laje de forro, laje de piso, etc.); - 2º Passo: Calcular as cargas atuantes que incidem sobre as peças; - 3º Passo: Levar os resultados à fórmula R = P/S. onde: R = resistência do terreno (leito) em Kg/m²; P = soma das cargas em Kg; S = superfície para 1m linear de alicerce. - 4º Passo: Verificação. Exemplo: Dimensionar a fundação descontinua de um barracão de 12x120m, sabendo-se que o telhado é de telha francesa, com beirais de 1,20m e pé-direito de 4,0m. Os pilares são de concreto armado, nas dimensões de 20x20cm, com 0,60m de toco e estão espaçados a cada 5m. O leito defundação possui 1,20m de profundidade e sua resistência, calculada pelo método da mesa, foi de 1,20kg/cm2. Distribuição de cargas: 1- Cálculo do peso do telhado: - peso próprio (pp) = 125kg/m2 - sobrecarga (tabelado) = 60kg/m2 - Total = 125+60 = 185kg/m2 2- Cálculo das cargas atuantes: 2.1 – Telhado (P1): P1 = 5(1,2+12+1,2)x185 = P1 = 6660kg 2 40 2.2 – Pilar (P2): P2 = 4(0,2x0,2)x2400 = P2 = 384kg 2.3 – Toco de pilar (P3): P3 = 0,6(0,2x0,2)x2400 = P3 = 57,6kg 2.4 – Sapata (P4): P4 = 0,6(X.X)x1800 = P4 = 1080X2kg 3 – Cálculo das dimensões da sapata: R= P/S = R= 1,2kg/cm2 = R= 12000kg/m2 Ptotal = P1+P2+P3+P4 = Ptotal = 6660+384+57,6+1080X2 R= Ptotal/S = 12000 = 7101,6+1080X2 = 12000X2 = 7101,6+1080X2 = X~ 0,81m X2 Dimensões da sapata = 0,81x0,81x0,60m Verificação: Teoria da Sapata: h = 0,5 (E - e) h = 0,5 (0,81 - 0,20) h = 0,30m - Observa-se que a altura calculada (0,30m) é menor que a estipulada pelo projeto (0,60m), sendo assim, é satisfeita a condição de adotar 0,81m. Fundações Indiretas Usadas quando o terreno resistente está muito profundo, 5 a 7, 8 ou 9m, ou a carga é muito alta. Ambos os processos anteriores tornam-se antieconômicos tornando-se necessário lançar mão de estacas de concreto ou madeiras, tubulações, ou tubulações concretadas. Geralmente usados em obras civis com mais de 2 pavimentos. Deve-se entregar a firmas de engenharia especializadas, tornando-se necessário proceder-se as sondagens com equipamento especializado. 41 ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO PARA FINS RURAIS O concreto armado é uma associação de concreto e aço que tem por finalidade aproveitar vantajosamente as qualidades desses dois materiais. O concreto oferece grande resistência aos esforços de compressão e muito pouca aos esforços de tração. O aço, em compensação, apresenta muito boa resistência a ambos os esforços. A união do aço com o concreto visa, portanto, suprir as deficiências do concreto em relação aos esforços de tração, reforçando a sua resistência à compressão. Além disso, o aço absorve os esforços de cisalhamento que atuam nos elementos do concreto. As peças que compõem uma estrutura de concreto armado tendem a constituir-se, graças às características do concreto simples e do aço, num conjunto monolítico, isto é, uma peça única. As principais características que permitem essa perfeita união advêm do fato de que o concreto simples e o aço possuem boa aderência mútua e um coeficiente de dilatação térmica praticamente igual. Pôr outro lado, quando embutido no concreto, o aço fica protegido da corrosão, em virtude da natureza alcalina do cimento e da falta de contato com o oxigênio do ar. O concreto armado, como material de construção, apresenta as seguintes vantagens: - Boa resistência ao fogo; - Adaptação a qualquer forma; - Possibilidade de dimensão reduzida em relação ao vão a vencer; 42 - Maior resistência mecânica com a idade; - Boa resistência a choques e vibrações; -Fácil execução. Por outro lado, apresenta algumas desvantagens, principalmente quando comparado com outros materiais de construção utilizados para a mesma finalidade, dentre as quais se destacam as seguintes: - Impossibilidade de sofrer modificações; - Demolição de custo elevado e sem reaproveitamento do material; - Peso próprio elevado. Por suas características e composição, o concreto aramado é usado principalmente na confecção de elementos estruturais. É com base nos esforços a que são submetidos esses elementos que são feitos os cálculos para o dimensionamento das peças de concreto armado. Aço para Concreto As barras de aço colocadas no interior do concreto compõem a chamada armação ou armadura. Essas barras de aço, também chamadas de ferro de construção ou vergalhões, são amarradas umas às outras com arame recozido. Figura 16 – Aço e armações para concreto. Existem também armaduras pré-fabricadas, que já vêm com as barras de aço unidas entre si, são as telas soldadas, que servem de armadura para lajes e pisos. 43 Figura 17 – Armaduras pré-fabricadas para concreto. Caracteriza-se a resistência do aço pela sua resistência máxima à tração. O valor de tensão considerado como limite de resistência é o da Tensão de Escoamento ou Limite de Escoamento. Chama-se de escoamento o fenômeno observado em alguns metais, nos quais ocorre acréscimo de deformação sem acréscimo de tensão. A tensão de escoamento pode ser real ou convencional, conforme apresentam as Figuras 18 e 19. Ocorre tensão de escoamento real quando no gráfico tensão versus deformação temos patamar de escoamento. O patamar de escoamento define a tensão de escoamento real. Ocorre tensão de escoamento convencional quando a tensão de escoamento é definida, convencionalmente, como uma tensão que corresponde a uma deformação residual de 0,2% (2mm/m). Os aços são classificados, respectivamente, como tipos "A" ou "B", conforme a tensão de escoamento real ou convencional que possam ter. A tensão de escoamento resulta do método de fabricação do aço. O aço tipo "A" adquire sua resistência final ao sair da forja de laminação (laminação a quente). O aço tipo "B", após ser resfriado, é submetido a um esforço de torção a fim de adquirir resistência extra (encruado a frio). Figura 18 - Diagrama tensão versus deformação - Escoamento real - Aço tipo A. 44 Figura 19 - Diagrama tensão versus deformação - Escoamento convencional - Aço tipo B. Tabela 7 - Aços comerciais. Aço Tensão de escoamento CA 25 A 25 Kg/mm2 = 250 Mpa = 2500 Kg/cm² CA 50 A ou B 50 Kg/mm2 = 500 Mpa = 5000 Kg/cm² CA 60 B 60 Kg/mm2 = 600 Mpa = 6000 Kg/cm² A notação para o aço é a seguinte, conforme exemplo: Aço CA 50 – A, onde: CA = Concreto Armado 50 = Tensão de escoamento A = Tipo de aço Pode-se omitir a letra que caracteriza o tipo de aço, nos casos do CA 25 e CA 60, uma vez que o primeiro só é fabricado no tipo A, e o segundo, no tipo B. O aço para concreto armado é comercializado em barras de seção circular e em comprimentos que variam de 6 a 12m, ou em rolos. Os diâmetros ou bitolas das barras de aço são normalizados pelas Normas Técnicas Brasileiras. A partir de 1978 a unidade para especificar o diâmetro das barras passou de polegadas para milímetros. Até então somente o aço CA 60 era apresentado comercialmente em milímetros. 45 Por não haver sido ainda totalmente adotada essa nova especificação, são apresentados na Tabela 8 os diâmetros em milímetros com a correspondência em polegadas, para os aços disponíveis no mercado. Tabela 8 - Diâmetro de aço comercial. Diâmetro do aço (mm) 3,2 4 5 6,3 8 10 12,5 16 20 25 (pol) 1/8 5/32 3/16 1/4 5/16 3/8 1/2 5/8 3/4 1 Armação Típica para Concreto Armado A posição da armação ou armadura do concreto é definida pelas deformações admissíveis e prováveis em função dos esforços já mencionados. O concreto armado, por sua própria composição e característica, é usado principalmente na confecção de elementos estruturais. É com base nos esforços a que são submetidos esses elementos que são feitos os cálculos para o dimensionamento das peças. Armação Típica para Vigas A Figura 20 mostra como seria o comportamento de uma peça de concreto simples apoiada nas duas extremidades e carregadas uniformemente. Primeiramente, considera-se que a peça, em concreto simples, é formada por uma infinidade de fibras, dispostas longitudinalmente, e que essas fibras não exercem influência entre si, ou seja, são independentes. Existe um conjunto de fibras que diminuem de tamanho, um conjunto de fibras que aumentam de tamanho e um conjunto de fibras que não se alteram. As fibras que encurtam são as que estão submetidas a tensões de compressão, enquanto as que aumentam de tamanho são as que
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