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AULA 1 – Características e Propriedades do Concreto e do Aço
Prof. Pabllo da Silva Araujo
Eng. Civil, Me.
Campina Grande-PB
Agosto de 2022
CURSO DE BACHARELADO EM ENGENHARIA CIVIL
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Concreto Armado
▪ Segundo a NBR 6118 (ABNT, 2014), define-se
concreto armado como aquele cujo
comportamento estrutural depende da
aderência entre o concreto simples e a
armadura passiva, e nos quais não se aplicam
alongamentos iniciais antes da materialização
dessa aderência.
▪ Concreto a aço devem trabalhar solidariamente
devido à aderência. Devido à aderência, as
deformações nas armaduras são compatíveis
com as deformações do concreto.
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Vantagens do Concreto Armado
▪ Boa trabalhabilidade e facilmente adaptável às formas;
▪ É um material durável, desde que seja bem executado;
▪ Boa resistência a choques, vibrações, efeitos térmicos, atmosféricos e desgastes mecânicos;
▪ A resistência à compressão do concreto aumenta com a idade;
▪ Facilidade e rapidez na construção com peças pré-moldadas;
▪ As técnicas de execução são razoavelmente dominadas em todo o país;
▪ Economia nas construções pela possibilidade de obtenção de materiais nas proximidades da
obra.
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Desvantagens do Concreto Armado
▪ Peso próprio elevado (massa específica= 2500 kg/m³);
▪ Elementos com maiores dimensões que o aço;
▪ Fissuração inerente à baixa resistência à tração;
▪ É um bom condutor de calor e som, exigindo, em casos específicos, associação com outros
materiais para sanar esses problemas;
▪ São necessários um sistemas de formas e a utilização de escoramentos;
▪ As reformas e adaptações são, muitas vezes, de difícil execução.
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Sistemas e Elementos Estruturais
▪ Elementos estruturais são peças, geralmente com uma ou
duas dimensões preponderantes sobre as demais, que
compõem uma estrutura. O modo como são arranjados pode
ser chamado de sistema estrutural.
▪ Para montar modelos físicos e matemáticos que representem
essas estruturas é preciso usar a técnica da discretização,
que consiste em desmembrá-las em elementos cujos
comportamentos possam ser admitidos já conhecidos e de
fácil estudo. Comportamento monolítico (um só elemento).
▪ Compreender o funcionamento e o comportamento.
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Normas Técnicas para Concreto Estrutural
▪ ABNT NBR 6118:2014 – Projeto de estruturas de concreto – Procedimento.
▪ ABNT NBR 6120:2019 – Ações para o cálculo de estruturas de edificações.
▪ ABNT NBR 8681:2003 – Ações e segurança nas estruturas – Procedimento.
▪ ABNT NBR 6123:1988 – Forças devidas aos ventos em edificações.
▪ ABNT NBR 6122:2019 – Projeto e execução de fundações.
▪ ABNT NBR 14931:2003 – Execução de estruturas de concreto – Procedimento.
▪ FIB Model Code for Concrete Structures 2010 (MC210); Building Code Requirements for
Structural Concrete (ACI 318-14); Design of concrete structures. Part 1: General rules and rules
for buildings – EUROCODE 2 (EC2).
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Características e Propriedades do Concreto
▪ Definir as propriedades desejadas, analisar e escolher os materiais
existentes ou disponíveis, estabelecer uma metodologia para definir
o traço, os equipamentos para a mistura, o transporte, o
adensamento e a cura.
▪ Concreto fresco: consistência, trabalhabilidade, homogeneidade,
adensamento, início da pega do concreto, cura do concreto.
▪ Concreto endurecido: resistência à compressão (fcj), resistência
característica à compressão (fck), resistência à tração (fct).
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▪ Massa específica (ρc) compreendida entre 2000 kg/m³ e
2800 kg/m³. Para efeito de cálculo pode-se adotar para o
concreto simples o valor de 2400 kg/m³ (24 kN/m³) e para o
concreto armado, 2500 kg/m³ (25 kN/m³).
▪ Para efeito de análise estrutural, o coeficiente de dilatação
térmica linear pode ser admitido como sendo igual a 10-5/°C.
▪ Quando não for indicada a idade, as resistências à
compressão do concreto referem-se à idade de 28 dias.
▪ A resistência à tração do concreto pode ser determinada
por meio de três ensaios diferentes: flexotração (tração na
flexão), compressão diametral (tração indireta) e tração pura
(direta).
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ABNT NBR 8953:2015
Segundo a NBR 6118 (ABNT, 2014):
o Fck ≤ 15MPa: obras provisórias ou
sem fins estruturais;
o Fck ≥ 20MPa: concreto com
armadura passiva;
o Fck ≥ 25MPa: concreto com
armadura ativa.
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▪ O módulo de elasticidade longitudinal secante (Ecs), é p que deve ser utilizado para análises
elásticas de projetos, especialmente para determinação de esforços solicitantes e verificação de
estados limites de serviços. Pode ser obtido segundo método de ensaio estabelecido na ABNT
NBR 8522:2021, ou estimado pela expressão:
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▪ O Coeficiente de Poisson e Módulo de Elasticidade Transversal, Para tensões de
compressão menores que 0,5 fc e tensões de tração menores que fct, o coeficiente de Poisson v
pode ser tomado como igual a 0,2 e o módulo de elasticidade transversal Gc igual a Ecs/2,4.
▪ Diagrama Tensão-Deformação na Compressão:
▪ Os valores a serem adotados para os parâmetros εc2
(deformação específica de encurtamento do concreto no início
do patamar plástico) e εcu (deformação específica de
encurtamento do concreto na ruptura) são definidos a seguir:
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▪ A Agressividade do ambiente, item 6.4 da ABNT NBR 6118:2014, está relacionada às ações
físicas e químicas que atuam sobre as estruturas de concreto, independentemente das ações
mecânicas, das variações volumétricas de origem térmica, da retração hidráulica e outras
previstas no dimensionamento das estruturas.
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▪ Ensaios comprobatórios de desempenho da durabilidade da estrutura frente ao tipo e classe de
agressividade prevista em projeto devem estabelecer os parâmetros mínimos a serem
atendidos. Na falta destes e devido à existência de uma forte correspondência entre a relação
água/cimento e a resistência à compressão do concreto e sua durabilidade, permite-se que
sejam adotados os requisitos mínimos expressos na tabela a seguir.
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Características e Propriedades do Aço
▪ Nos projetos de estruturas de concreto armado deve ser utilizado aço classificado pela ABNT
NBR 7480:2022, com o valor característico da resistência de escoamento nas categorias CA-25,
CA-50 e CA-60. Os diâmetros e seções transversais nominais estão estabelecidos na ABNT
NBR 7480:2022. A sigla CA significa Concreto Armado, e o número, a categoria, ou sejam a
resistência de escoamento mínima. Comprimento de fornecimento de 12,0 m.
▪ CA-25 (barras lisas) → Fyk = 250 MPa = 2500 kg/cm²
▪ CA-50 (barras corrugadas/nervuradas) → Fyk = 500 MPa = 5000 kg/cm²
▪ CA-60 (fios lisos/entalhados/nervurados) → Fyk = 600 MPa = 6000 kg/cm²
▪ Permite-se o emprego simultâneo de diferentes categorias, desde que uma delas seja
empregada como armadura longitudinal e a outra como armadura transversal.
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▪ O aço da categoria CA-50 é usado em todos os tipos de armadura, longitudinal ou estribos.
Obtidos por processos de laminação a quente.
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▪ O aço da categoria CA-60 é empregado apenas na armadura longitudinal de lajes e nos
estribos de vigas e pilares. Obtidos por trefilação ou processo equivalente, como estiramento ou
laminação a frio.
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▪ Os fios e barras podem ser lisos, entalhados ou providos de saliências ou mossas. Para os
efeitos desta Norma, a capacidade aderente entre o aço e o concreto está relacionada ao
coeficiente η1, cujo valor está estabelecido na Tabela 8.3.
▪ As características mais importantes para a definição de um aço, obtidas em ensaios de tração,
são: resistência características de escoamento (Fyk), limite de resistência (Fstk) e alongamento
na ruptura (ε).
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▪ Pode-se adotar para a massa específica do aço de armadura passiva o valor de 7850 kg/m3.
▪ O valor de 10-5/°C pode ser considerado para o coeficiente de dilatação térmica do aço, para
intervalos de temperatura entre -20 °C e 150 °C.
▪ Na falta de ensaios ou valores fornecidos pelo fabricante, o módulo de elasticidade do aço
pode ser admitido igual a 210 GPa.
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▪ Diagrama tensão-deformação,resistência ao escoamento e à tração: O diagrama tensão-
deformação do aço e os valores característicos da resistência ao escoamento fyk, da resistência
à tração fstk e da deformação na ruptura εuk devem ser obtidos de ensaios de tração realizados
segundo a ABNT NBR ISO 6892-1:2013. O valor de fyk para os aços sem patamar de
escoamento é o valor da tensão correspondente à deformação permanente de 0,2%.
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As Bases do Dimensionamento
▪ O cálculo, ou dimensionamento, de uma estrutura deve garantir que
ela suporte, de forma segura, estável e sem deformações
excessivas, todas as solicitações a que estará submetida durante
sua execução e utilização.
▪ Os métodos de cálculo das estruturas de concreto armado podem
ser classificados, basicamente, em dois grupos: os métodos
clássicos, ou das tensões admissíveis, e os métodos de cálculo
na ruptura (os estados limites).
▪ Os estados limites considerados no cálculo das estruturas de
concreto são os Estados Limites Últimos (ELU) e os Estados
Limites de Serviço (ELS).
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▪ O Estado Limite Último (ELU), indicado no item 10.3 da ABNT NBR 6118:2014, é aquele
relacionado ao colapso ou a qualquer outra forma de ruína estrutural que determine a
paralisação, no todo ou em parte, do uso da estrutura.
▪ Os Estados Limites de Serviço (ELS) ou de Utilização, indicado no item 10.4 da ABNT NBR
6118:2014, são aqueles relacionados ao conforto do usuário e à durabilidade, aparência e boa
utilização das estruturas, seja em relação aos usuários, seja em relação às máquinas e aos
equipamentos suportados pelas estruturas. Podem decorrer de ações combinadas, segundo a
ABNT NBR 8681:2003, quase permanentes, frequentes e raras.
▪ Os ELS, segundo o item 3.2 da ABNT NBR 6118:2014, podem ser: Formação de fissuras (ELS-
F), Abertura de fissuras (ELS-W), Deformações excessivas (ELS-DEF), Descompressão (ELS-
D), Descompressão parcial (ELS-DP), Compressão excessiva (ELS-CE), Vibrações excessivas
(ELS-VE).
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▪ Verificação da segurança (item 12.5 da ABNT NBR 6118:2014): Na verificação da segurança
das estruturas de concreto, devem ser atendidas as condições construtivas e as condições
analíticas de segurança.
▪ Condições analíticas de segurança: As condições analíticas de segurança estabelecem que
as resistências (Rd) não podem ser menores que as solicitações (Sd) e devem ser verificadas
em relação a todos os estados-limites e todos os carregamentos especificados para o tipo de
construção considerado, ou seja, em qualquer caso deve ser respeitada a condição: Rd ≥ Sd.
Concreto Aço
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Ações nas Estruturas
▪ Denomina-se ação qualquer influência, ou conjunto de influências, capaz de produzir estados de
tensão ou de deformação em uma estrutura. Encontram-se no item 11.0 da ABNT NBR
6118:2014.
Permanentes
Variáveis
Excepcionais
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▪ Ações permanentes: Ações permanentes são as que ocorrem com valores praticamente
constantes durante toda a vida da construção. Também são consideradas permanentes as
ações que aumentam no tempo, tendendo a um valor-limite constante.
▪ Permanentes diretas: As ações permanentes diretas são constituídas pelo peso próprio da
estrutura, pelos pesos dos elementos construtivos fixos, das instalações permanentes e dos
empuxos permanentes.
▪ Permanentes indiretas: As ações permanentes indiretas são constituídas pelas deformações
impostas por retração e fluência do concreto, deslocamentos de apoio, imperfeições
geométricas e protensão.
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▪ Ações variáveis: São aquelas que ocorrem com valores que sofrem significativas variações
durante a vida da construção.
▪ Variáveis diretas: As ações variáveis diretas são constituídas pelas cargas acidentais previstas
para o uso da construção, pela ação do vento (ABNT NBR 6123:1988) e da água, devendo-se
respeitar as prescrições feitas por Normas Brasileiras específicas.
▪ Variáveis indiretas: São as causadas por variações uniformes e não uniformes de temperatura e
por ações dinâmicas.
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▪ Ações excepcionais: No projeto de estruturas sujeitas a situações excepcionais de
carregamento, cujos efeitos não possam ser controlados por outros meios, devem ser
consideradas ações excepcionais com os valores definidos, em cada caso particular, por
Normas Brasileiras específicas. São ações de curta duração e probabilidade de ocorrência muito
pequena. Exemplos: explosão, choques de veículos, incêndio, enchentes, acontecimentos
excepcionais.
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Valores Representativos das Ações
▪ As ações são quantificadas por seus valores representativos, que podem ser valores
característicos (variabilidade de suas intensidades), convencionais excepcionais (ações
excepcionais) e reduzidos (combinação de ações), conforme foram definidos no item 11.6 da
ABNT NBR 6118:2014.
▪ Os valores de cálculo (Fd) das ações são obtidos, para as várias combinações, a partir dos
valores representativos, multiplicando-os pelos respectivos coeficientes de ponderação (γf),
definidos no item 11.7 da ABNT NBR 6118:2014, relativos ao ELU e ELS.
▪ Para elementos estruturais esbeltos críticos para a segurança de estrutura, como pilares e
pilares-paredes com espessura inferior a 19 cm e lajes em balanço com espessura inferior a 19
cm, os esforços solicitantes de cálculo devem ser multiplicados pelo coeficiente de ajustamento
γn.
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Combinação das Ações
▪ Um carregamento é definido pela combinação das ações que têm probabilidades não
desprezíveis de atuarem simultaneamente sobre a estrutura durante um período preestabelecido.
▪ A combinação das ações deve ser feita de forma que possam ser determinados os efeitos mais
desfavoráveis para a estrutura; a verificação da segurança em relação aos estados-limites últimos
e aos estados-limites de serviço deve ser realizada em função de combinações últimas e de
combinações de serviço, respectivamente.
▪ Uma combinação última pode ser classificada como normal, especial ou de construção e
excepcional.
▪ As combinações de serviço são classificadas de acordo com seu tempo de permanência na
estrutura em quase permanentes, frequentes e raras.
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Simbologia
▪ Fck= resistência característica do concreto à compressão
▪ Fcd= resistência de cálculo à compressão do concreto
▪ Fyk= resistência característica de escoamento do aço à tração
▪ Fyd= resistência de escoamento de cálculo do aço
▪ Ecs= módulo de elasticidade secante
▪ Eci= módulo de deformação tangente inicial do concreto
▪ εc2= deformação específica de encurtamento do concreto no início do patamar plástico (2,0‰)
▪ εcu= deformação específica de encurtamento do concreto na ruptura (3,5‰)
▪ γs= coeficiente de ponderação da resistência do aço (1,15)
▪ γc= coeficiente de ponderação da resistência do concreto (1,4)
▪ γf= coeficiente de ponderação das ações
▪ εyd= deformação específica de escoamento de cálculo do aço à tração
▪ εs= deformação específica do aço da armadura passiva (10‰)
Dúvidas???
Prof. Pabllo da Silva Araujo – Eng. Civil, Me. 040300196@prof.uninassau.edu.br
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