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METAIS PARA CONCRETO ARMADO Conteúdo: Edir dos Santos Alves © SAGAH EDUCAÇÃO S.A., 2016 Colaboraram nesta edição: Coordenador técnico: Edir dos Santos Alves Capa e projeto gráfico: Equipe SAGAH Imagem da capa: Shutterstock Editoração: Kaka Silocchi Reservados todos os direitos de publicação à SAGAH EDUCAÇÃO S.A., uma empresa do GRUPO A EDUCAÇÃO S.A Av. Jerônimo de Ornelas, 670 - Santana 90040-340 - Porto Alegre, RS Fone: (51) 3027-7000 Fax: (51) 3027-7070 É proibida a duplicação deste volume, no todo ou em parte, sob quaisquer formas ou por quaisquer meios (eletrônicos, mecânicos, gravação, fotocópia, distribuição na Web e outros), sem permissão expressa da empresa. EDIR DOS SANTOS ALVES 2016 METAIS PARA CONCRETO ARMADO SUMÁRIO METAIS PARA CONCRETO ARMADO ...................................... 7 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................8 OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM ...............................................................................8 CONTEXTUALIZAÇÃO .....................................................................................................8 METAIS PARA CONCRETO ARMADO ..................................................................... 11 PROPRIEDADES IMPORTANTES DO AÇO PARA USAR COM CONCRETO ARMADO ......................................................................................................................... 13 AÇOS PARA CONCRETO ARMADO DISPONÍVEIS NO MERCADO BRASILEIRO ................................................................................................................... 20 METAIS PARA CONCRETO ARMADO 8 INTRODUÇÃO O concreto é um material com ótima resistência à compressão, o que não acontece para a tração. Aproximadamente dez vezes menor, a baixa resistência à tração do concreto acaba fazendo com que ele fissure e não possa resistir sozinho a alguns tipos de solicitações como a flexão. Para que ele seja usado com material de construção, faz-se o uso de reforços com barras ou fio de aço. Esses metais têm propriedades bem específicas e por isso devemos conhecê-los. OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM Ao final desta aula unidade, você deverá ser capaz de: • Explicar o que é um produto metálico para concreto armado. • Identificar as propriedades mais importantes. • Reconhecer os principais tipos existentes no Brasil. CONTEXTUALIZAÇÃO O concreto é um composto que apresenta ótima resistência à compressão, mas pouca resistência à tração. Para melhorar sua propriedade de resistência à tração faz-se uso de barras de aço (armadura) ao interior da mistura. Nas estruturas de concreto armado, o comportamento estrutural depende da aderência entre o concreto e a armadura. Essa capacidade é obtida principalmente usando barras nervuradas. Outra alternativa para melhorar a resistência à tração do concreto é utilizar barras de aço submetidas a um alongamento prévio, aplicando um esforço de compressão inicial no concreto sendo ele denominado de concreto protendido. Historicamente, conforme citado pelo Instituto Aço Brasil1, a fronteira entre o ferro e o aço foi definida na Revolução Industrial, com a invenção de fornos que permitiam não só corrigir as impurezas do ferro, como adicionar-lhes propriedades como resistência ao desgaste, ao impacto, à corrosão, etc. Por 1 Processo Siderúrgico. 2015. Instituto Aço Brasil. Disponível em: <http://www.acobrasil. org.br/site2015/processo.html>. Acesso em: 18 jul. 2016. 9 causa dessas propriedades e do seu baixo custo, o aço passou a representar cerca de 90% de todos os metais consumidos pela civilização industrial. O aço é percentualmente mais representado pela ligação do ferro ao carbono. O minério de ferro é um óxido de ferro que se encontra misturado com a areia fina. O carbono mais empregado é proveniente do carvão mineral e em alguns casos do carvão vegetal. O carvão tem grande importância no processo por ter dupla função: a de combustível (ajuda a atingir temperaturas de até 1500ºC) e também como redutor (retira oxigênio do minério) para liberar o ferro no equipamento chamado alto-forno. Tanto o minério de ferro quanto o carvão são preparados visando tornar o processo mais eficiente, assim o minério é pelotizado e o carvão em coque. Essa é a primeira fase do processo de fabricação do aço chamada de redução. O ferro na forma líquida é chamado de ferro-gusa ou ferro de primeira fusão o qual fará parte do processo de fabricação do aço cujo refinamento é realizado em fornos a oxigênio ou a elétricos, caracterizando uma segunda fase do processo de fabricação do aço. São adicionadas sucatas, o que traz ao processo um papel de reciclagem dos produtos de ferro e de aço. A maior parte do aço líquido é solidificada em equipamentos de lingotamento contínuo para produzir semiacabados, lingotes e blocos. A terceira fase de produção do aço é genericamente chamada de laminação, quando o aço solidificado após o lingotamento sofre gradativas deformações mecânicas de sua seção transversal sendo transformados em produtos siderúrgicos que são utilizados pela indústria de transformação como chapas grossas e finas, bobinas, vergalhões, arames, perfilados, barras etc. A figura 1 representa de forma simplificada as fases de redução, refino e laminação, os tempos de ciclo de processamento de cada uma dessas fases que estão se reduzindo em função das evoluções tecnológicas e garantia de boa qualidade. 10 Gusa Sólido Sintetização Coqueria Aciaria LD Laminação Produtos laminados Aciaria elétrica Sucata Preparação da carga Redução FLUXO SIMPLIFICADO DE PRODUÇÃO Refino Lingotamento Laminação Monério de ferro Carvão Outros Figura 1: processo simplificado de produção do aço Conhecimentos sobre a propriedade dos aços empregados para concreto também são fundamentais para o seu melhor emprego e para a compreensão dos fenômenos relacionados com sua utilização. As boas práticas exigem tais conhecimentos para auxiliar na tomada de decisão. Essas regras são traduzidas em normas, especificações e métodos de ensaio que fornecem o mínimo indispensável para a correta utilização do material. No Brasil, atualmente, é a Associação Brasileira de Normas Técnicas, ABNT, quem se encarrega da normalização de aços para estruturas de concreto armado e protendido. O presente material irá abordar sobre aços empregados para fabricação de concreto armado. 11 METAIS PARA CONCRETO ARMADO Os aços fabricados para concreto armado mais empregados no Brasil são CA - 50 e CA – 60 sendo as letras “CA” indicando ser para “concreto armado” e os números a sua resistência ao escoamento recomendado por norma na unidade de medida de kgf/mm2, ou seja, para os casos anteriores de 50 e 60 kgf/mm2 sua tensão de escoamento no gráfico tensão pela deformação. O CA-50 soldável é um dos mais empregados nas construções, cujas bitolas comerciais variam de 6,3mm a 32,0mm em forma de barra reta e inicialmente em forma de rolos, apenas algumas bitolas estavam disponíveis por serem as mais empregadas, ou seja, de 6,3mm, 8,0mm, 10,0mm e 12,5mm. O processo para fabricação do CA-50 soldável, resumidamente, consiste no resfriamento controlado da superfície da peça durante o processo de laminação através de água, e no último passo do processo de produção deve ocorrer um subsequente processo para alívio das tensões internas chamado de revenimento. Para CA-50 não soldável, faz-se uso do resfriamento por ar. O carbono é um dos principais elementos que compõem os aços e sua concentração serve para fazer a sua classificação. O CA-50 não soldável contém 2/3 da quantidade de carbono do CA-50 soldável. O CA-50 soldável, algumas vezes é identificado por CA-50 S, vindo muitas vezes gravado nas barras para orientar o usuário que ele tem características de soldabilidade. Além disso, ele possui uma destacada capacidade de ser dobrável (elevada ductilidade garantida) o qual é bastanteimportante para evitar a formação de trincas ou de fissuras nas barras ao se executar as dobras. As armaduras soldadas não são recomendadas para serem realizadas no ambiente de obra, pois é necessário aplicar metodologias de controle das soldas que exigem um ambiente de fábrica em que são comuns as instalações de corte e de dobra. Os parâmetros importantes são: limpeza superficial, umidade das barras, temperatura ambiente, correntes de ar e qualidade da mão de obra na execução da soldagem. Assim, passam a ser condições especiais para um ambiente de obra civil. 12 Os processos recomendados para a fabricação de armaduras soldadas é o processo MIG (para bitolas pequenas) ou caldeamento por resistência elétrica (em geral com emprego de automação). O processo automatizado e/ou robotizado traz as evoluções necessárias para qualidade, flexibilidade e rapidez na fabricação de armaduras soldadas. A grande maioria das obras de pequeno porte faz uso de armaduras amarradas com arame recozido, em função de baixo custo envolvido, porém é importante fazer algumas observações sobre os dois métodos para analisar vantagens e desvantagens na tomada de decisão sobre emprego de armaduras soldadas: Vantagens: • Maior produtividade da mão de obra; • Custos menores dos insumos de soldagem em relação ao custo do arame recozido; • Maior rigidez das peças para facilidade de manuseio; • Melhor controle do espaçamento dos estribos; • Racionalização do canteiro de obras, entregas programadas conforme avanço no cronograma da obra; • Maior rapidez na execução da obra. Desvantagens: • Necessidade, em algumas obras, de equipamentos especiais, gruas, guinchos, etc. para descarregamento e/ou içamento das armaduras; • Por estratégias, alguns calculistas não recomendam o uso de solda quando a estrutura está sujeita a cargas dinâmicas, pois pode levar o aço à fratura na região da solda. • Baixa densidade de carga no transporte, ou seja, não aproveitamento da capacidade total do veículo de transporte (em peso). Empresas nacionais de aço fornecem várias possibilidades para o planejamento e a execução de grandes obras oferecendo até mesmo 13 os estribos e as soluções em centrais de corte e de dobra, os quais estão gradativamente empregados para as soluções nas construções. O aço para concreto protendido é usado em cordoalhas e em fios a partir do fio-máquina o qual é produzido de forma especial e sendo extremamente cuidadoso o controle das impurezas. Na sua composição química a presença do carbono fica entre 0,80 a 0,85%, o que significa grande concentração desse elemento principal do aço. É empregado o processo de laminação a quente para obtenção do fio-máquina com resistência de 1.100 Mpa. O fio-máquina tem diversas dimensões. Os maiores são usados na fabricação de fios e de cordoalhas para concreto protendido cujo diâmetro de 12mm são comumente empregados. Em aços ao carbono sem adição e controle de materiais nobres a máxima resistência que se obtém em processos industriais contínuos por trefilação é de 2.100 Mpa. Para o produto final do fio-máquina ser destinado a pistas de proteção ou para tirantes em solos ou em rochas, esse fio recebe ao final da trefilação um entalhe que serve para aumentar a aderência do aço ao concreto. Essa aderência é aumentada em 4 vezes em relação ao fio liso. Quando o produto de interesse for uma cordoalha, ela pode ser formada por três ou sete fios. Nos EUA, o mesmo fio também pode ser entalhado o que não é uma prática comum no Brasil. Para proporcionar na própria obra a execução de dobra e de corte de vergalhões para dimensões especiais, muitos fabricantes globais e máquinas oferecem as mais diversas opções para proporcionar rapidez e segurança sendo viável até mesmo para obras de pequeno porte. PROPRIEDADES IMPORTANTES DO AÇO PARA USAR COM CONCRETO ARMADO Os materiais metálicos para suas várias finalidades precisam apresentar propriedades mecânicas que demonstrem resistir aos esforços que serão submetidos. Uma série de termos técnicos sobre os ensaios de resistência 14 mecânica são necessários para compreender a correta avaliação da qualidade do aço a ser empregado nas obras civis. Uma das informações sobre resistência dos materiais é a compreensão do equipamento para ensaio de tração e de compressão que geram os gráficos de tensão pela deformação e a partir desses dados são apresentadas as principais terminologias referentes à resistência dos materiais metálicos. Quando uma peça metálica é submetida a uma força de tração uniaxial, ocorre deformação. Se este material retorna às dimensões iniciais ao se retirar a força, costuma-se chamar este efeito de deformação elástica. A quantidade de deformação elástica que um material metálico pode sofrer é pequena, já que neste tipo de deformação os átomos se afastam das posições originais, sem, no entanto, ocuparem novas posições. Assim, quando se retira a força aplicada de um metal deformado elasticamente, os átomos voltam às posições originais e o material retoma a forma original. Caso o material seja deformado de tal modo que não consiga retornar às dimensões originais, então denomina-se efeito de deformação plástica. Durante esse processo, os átomos do material metálico são deslocados permanentemente das posições originais e passam a ocupar novas posições. A capacidade que alguns metais apresentam de permitir grandes deformações plásticas sem que ocorra quebra é uma das mais importantes propriedades de engenharia dos metais. Para interpretar a deformação e a tensão em um componente metálico, considera-se uma barra cilíndrica de comprimento inicial (antes da deformação) l0 e área transversal inicial A0 submetida a uma força de tração uniaxial F, conforme figura 2. 15 l0 l0 l A0 A (a) (b) �l F F �l � l � l0 Figura 2: Alongamento de uma barra cilíndrica de um material metálico2, sendo (a) sem qualquer força aplicada; (b) submetida a uma força de tração uniaxial F, que provoca o alongamento da barra cilíndrica desde o comprimento l0 até l. A chamada tensão normal σ é representada pela expressão matemática que representa a chamada tensão de engenharia: σ=F/A0 Quando se aplica uma força de tração uniaxial a uma barra cilíndrica, ela se alonga segundo a direção de aplicação da força. Este deslocamento é denominado deformação de engenharia, representado pela variável ε, que pode ser expresso matematicamente por: ε = (l-l0)/l0 = ∆l/l0 O ensaio de tração é utilizado para avaliar a resistência mecânica de metais e de ligas. Neste ensaio, um corpo de prova do material é tracionado até romper em um intervalo de tempo relativamente curto e com uma velocidade constante. No caso de materiais metálicos espessos, tais como chapas grossas, utilizam-se geralmente corpos de prova redondos com 12,7mm de diâmetro. O comprimento de referência mais utilizado é de 51mm na parte central do corpo de prova. 2 Fonte: SMITH, WILLIAM F., HASHEMI, Javad. Fundamentos de Engenharia e Ciência dos Materiais, 5. ed. AMGH, 01/2012. Página 159, figura 6.13 16 12,7 mm�0,25 mm 50,8 mm�0,13 mm Comprimento de referência (útil) 203,20 mm 50,8 mm T Seção reduzida 57,15 mm Seção reduzida 57,15 mm Raio 19,5 mm Rad. 12,7 mm Aprox. 19 mm (b)(a) 12,7 mm�0,25 mm 50,8 mm�0,13 mm Comprimento de referência (útil) Figura 3: Exemplo3 da forma geométrica mais utilizada para corpos de prova de tração redondo normalizado, com comprimento de referência de 51mm. As propriedades mecânicas dos metais e das ligas importantes em engenharia e projetos de estruturas, que podem ser obtidas a partir do ensaio de tração são: • Módulo de elasticidade; • Tensão de escoamento a 0,2%; • Limite de resistência à tração ou última tensão de tração ou de tensão máxima; • Alongamento percentual até a fratura; • Porcentagem de redução de área à fratura. Seção reduzida 57,15mm, 50,8mm. Módulo de elasticidade: é o fenômeno verificado na primeira partedo ensaio da tração. O material metálico se deforma elasticamente, isto é, se for descarregado, o corpo de prova retorna ao seu comprimento inicial. No caso desse tipo de material, a deformação elástica máxima é geralmente inferior a 0,5%. Em geral, metais e ligas apresentam uma relação linear entre tensão e deformação na região elástica do diagrama de tensão-deformação de engenharia, a qual é descrita pela lei de Hooke, que está representada pela expressão a seguir: σ=E×ε E=σ/ε 3 Fonte: SMITH, WILLIAM F., HASHEMI, Javad. Fundamentos de Engenharia e Ciência dos Materiais, 5. ed. AMGH, 01/2012. Página 162, figura 6.19 17 Sendo E o módulo de elasticidade ou módulo de Young. Os aços, por exemplo, têm módulos de elasticidade elevados, em média valem 207 GPa ligas de alumínio de valor inferior cerca de 70 GPa. Tensão de escoamento: na engenharia e no projeto de estruturas, o limite de escoamento é uma propriedade muito importante, que caracteriza a tensão a partir da qual a deformação plástica passa a ser significativa. No campo de projeto de estruturas, a tensão de escoamento é geralmente definida como a tensão para a qual já ocorreu uma deformação plástica de 0,2%, conforme se indica no diagrama de tensão-deformação de engenharia. A tensão de escoamento a 0,2% também denominada tensão-limite convencional de elasticidade a 0,2%. Limite de Resistência à Tração (LRT) é a máxima resistência alcançada na curva de tensão-deformação de engenharia. Se ocorrer no corpo de prova um decréscimo localizado da área da seção (frequentemente denominado estricção), um aumento posterior do alongamento provoca uma diminuição da tensão de engenharia até que ocorre a fratura, já que a tensão de engenharia é determinada em relação à área original da seção reta do corpo de prova. Quanto mais dúctil for o metal, maior será a estricção que precede a fratura e, por isso, maior será o decréscimo da própria tensão após o seu máximo. Alongamento percentual: o alongamento que um corpo de prova de tração sofre durante o ensaio fornece um valor para a ductilidade de um material metálico. A ductilidade dos metais é geralmente expressa pelo alongamento percentual, tomando como comprimento de referência (útil), em geral de 51mm . Com frequência, observa-se que quanto maior for a ductilidade (quanto maior for a conformabilidade do material metálico), maior será o alongamento percentual e ele pode ser expresso matematicamente pela expressão a seguir: % alongamento=(l-l0)/l0 ×100% Porcentagem de redução de área: a ductilidade de um metal ou liga pode também ser expressa através da porcentagem de redução da área. Esta grandeza é geralmente obtida a partir do ensaio de tração de um corpo de prova com 12,7mm de diâmetro. Depois do ensaio, mede-se o diâmetro da seção reta do corpo de prova na zona de fratura. Usando os valores dos 18 diâmetros inicial e final, pode-se determinar o percentual de redução de área a partir da expressão matemática a seguir: % redução de área=(A0-Af)/A0 ×100% Te ns ão d e en ge nh ar ia (1 .0 00 p si ) Deformação de engenharia (mm/mm) Te ns ão d e en ge nh ar ia (M Pa ) 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0,002 0,004 0,006 0,008 0,010 0 500 400 300 200 100 0,2% Tensão de escoamento Desvio de 0,2% na construção da linha 0,002 � 100% � 0,2% desvio pol pol Te ns ão d e en ge nh ar ia (1 .0 00 p si ) Deformação de engenharia (mm/mm) (a) (b) Te ns ão d e en ge nh ar ia (M Pa ) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0,020 0,040 0,060 0,080 0,100 0 600 500 400 300 200 100 Limite de resistência à tração � 87.000 psi (600 MPa) Figura 4: Exemplo4 dos diagramas tensão-deformação (a) representa uma liga de alumínio de alta resistência (7075- T6) e (b) procedimento para uma determinação mais apurada nos 0,02% de desvio da tensão de escoamento, empregado quando o material não apresenta um patamar de escoamento. A partir desse diagrama tensão-deformação manifestam-se três tipos de materiais: • Frágil: não se deforma plasticamente antes da ruptura. A pouca deformação elástica que o material sofre é diretamente proporcional à tensão, obedece a lei de Hooke até a ruptura. Exemplos: ferro fundido, concreto e vidro plano. • Dúctil com patamar de escoamento: apresenta um patamar de escoamento definido que caracteriza a tensão denominada resistência de escoamento do aço à tração. Exemplos: aços de baixo carbono como aço para concreto armado classe A (CA-50 A e CA-60 A). 4 Fonte: SMITH, WILLIAM F., HASHEMI, Javad. Fundamentos de Engenharia e Ciência dos Materiais, 5. ed. AMGH, 01/2012. Página 163, figura 6.20 (a) e 6.21 (b). 19 • Dúctil sem patamar de escoamento: não apresenta um patamar de escoamento definido. A deformação plástica que se segue à elástica não é reversível. A tensão de resistência de escoamento do aço à tração corresponde a uma deformação plástica irreversível de 0,2% (conforme figura 4 (b)). Exemplos: aços para concreto protendido ou para armado classe B (CA- 60B). A ductilidade é a capacidade do material de se deformar plasticamente sem ruptura. Pode ser medida por meio do alongamento (ε) ou da estricção (empescoçamento) representado pela redução da área transversal do corpo de prova. Quanto mais dúctil o aço, maior é a redução de área ou o alongamento antes da ruptura. Um material não dúctil, como por exemplo, o ferro fundido não se deforma plasticamente antes da ruptura. Diz-se, então, que o material possui comportamento frágil (conforme figura 4 (b)).O aço para armadura passiva tem massa específica de 7.850 kg/m3, coeficiente de dilatação térmica α = 10-5 /°C para -20°C < T < 150°C e módulo de elasticidade de 210 GPa. O perigo maior é o caso de ocorrer uma fratura, ou seja, a separação de um sólido sob tensão em duas ou mais partes. Em geral, as fraturas em materiais metálicos podem ser classificadas em dúcteis ou frágeis, mas também podem ser uma mistura dos dois tipos. A fratura dúctil ocorre após uma deformação plástica significativa e se caracteriza por lenta propagação das fissuras. A fratura dúctil é menos frequente que as fraturas frágeis, sendo que é possível identificar como principal causa para essa ocorrência a sobrecarga dos componentes, que pode ocorrer como resultado de: • Projeto inadequado, incluindo a também inadequada seleção de materiais; • Fabricação incorreta; • Sobrecarga (componente utilizado sob níveis de carga acima do permitido pelo projeto). A fratura frágil, pelo contrário, apresenta rápida propagação das fissuras. Devido a essa rapidez, fraturas frágeis conduzem, geralmente, a súbitas e inesperadas falhas catastróficas, enquanto a deformação plástica que acompanha a fratura dúctil pode ser detectada antes que a própria fratura ocorra. Isso favorece as rotinas de inspeção para detectar em tempo a degradação de uma estrutura. 20 A tenacidade é uma medida da quantidade de energia que um material pode absorver antes de fraturar. É relevante para aplicações de engenharia nas quais se considera a capacidade de um material resistir a uma carga de impacto sem se romper. Um dos métodos mais simples para medir a tenacidade é o ensaio de resistência ao impacto. Um material dúctil com a mesma tensão de ruptura que um frágil é mais tenaz, porque irá requerer maior energia para romper-se. Essa característica é verificada na curva tensão-deformação pela área dessa curva, sendo menor para um material frágil. Importante também destacar a propriedade de aderência do concreto, ou seja, a “solidariedade” existente entre o concreto simples e as barras de aço. Pode ocorrer por adesão resultante das ligações físico-químicas que se estabelece na interface dos dois materiais, durante as reações de pega do cimento. O atrito entre o aço e o concreto possibilita a sua adesão em função de uma pressão transversal, exercida pelo concreto sobre a barra. Outra forma é a aderência mecânica que é decorrente da existênciade nervuras ou entalhes na superfície da barra. Este efeito também é encontrado nas barras lisas, em razão da existência de irregularidades próprias originadas no processo de laminação das barras, a chamada rugosidade superficial. As nervuras e os entalhes têm como função aumentar a aderência da barra ao concreto, proporcionando a atuação conjunta do aço e do concreto. AÇOS PARA CONCRETO ARMADO DISPONÍVEIS NO MERCADO BRASILEIRO O mercado brasileiro está com uma numerosa quantidade de empresas de conceituada competência na produção de aço que atendem ao setor da construção civil, desde o fornecimento de um simples estribo para a confecção das colunas até a própria coluna para a elaboração das vigas de concreto armado, por exemplo, figura 5 das colunas de aço. 21 Figura 5: Movimentação na obra de coluna com estrutura de aço.5 As soluções comerciais para treliças metálicas nervuradas em forma de telas para estruturas de concreto armado destinadas tanto para lajes de edifícios, pisos, pontes, quanto para tubos de seções circulares ou retangulares. O projeto de alvenarias também conta com soluções através de treliças planas tanto para argamassas de assentamento quanto para melhorar a capacidade de revestimento para maior aderência ao chapisco minimizando os efeitos de cisalhamento nos revestimentos. Comercialmente é possível obter-se prontas as colunas pré-montadas soldadas para construção de pilares (por exemplo), eliminando-se o uso de arame recozido e as perdas de aços na obra. Tabela 1: As dimensões padronizadas típicas de colunas comerciais. São: DIMENSÕES EM "CM" Coluna Espessura Bloco (e) Largura (A) Comprimento (B) 7 20 10 12 27 15 17 17 20 As espessuras dos blocos podem variar em algumas regiões do Brasil. 5 Fonte: www.shutterstock.com 22 Nas obras civis está cada vez mais difundido o emprego de treliças metálicas para a solução de lajes treliçadas e para emprego em pavimentos. Dentre as opções de projeto dessas lajes são possíveis formatações em vigotas ou em painéis, maciços ou nervurados, unidirecionais ou bidirecionais. As armações treliçadas são estruturas formadas por eletrofusão formando duas treliças unidas por um vértice. As diagonais favorecem transporte e manuseio, confeccionadas por CA-60 ou CA-50 a partir de diâmetros de 12,5mm, trefilado ou laminado a frio, soldável, sendo o fio nervurado o mais empregado. Os tamanhos padronizados são para comprimentos de 8m, 10m e 12m com alturas que variam de 80mm a 300mm. A Armação Treliçada (TR) geralmente é codificada em função das dimensões da bitola do banzo superior (fio superior: ØS), das diagonais (ØD) e da bitola do banzo inferior (fio inferior: ØI). Cada empresa pode estabelecer padrões de codificação diferentes, ver exemplo figura 6. O exemplo da empresa AcelorMittal pode servir como referência e fornece uma série de documentos técnicos de apoio para elaboração do projeto, inclusive software para uso gratuito. Figura 6: Construção típica de uma armação treliçada.6 As lajes treliçadas metálicas ou simplesmente lajes treliçadas, são estruturas monolíticas que cumprem a mesma função de uma laje convencional, porém os elementos pré-moldados proporcionam uma racionalização na execução da obra pela rapidez e economia que proporcionam. 6 Fonte: http://longos.arcelormittal.com/pdf/produtos/construcao-civil/trelicas- nervuradas/catalogo-trelicas-nervuradas.pdf 23 Quando necessário fazer a união de armações treliçadas em uma vigota ou painel, geralmente são empregadas duas soluções para executar o transpasse: • Sobreposição das treliças (uma sobre a outra); • Superposição de barras isoladas para ligar duas treliças. As soluções para pisos industriais em que o rigor com a capacidade de suporte, planicidade, nivelamento e resistência ao desgaste se fazem fundamentais, o emprego de treliças metálicas como espaçadores estão consolidados. A garantia do sucesso dos pisos industriais está ligada ao correto posicionamento das armaduras, evitando problemas de uso e a facilidade na fase de concretagem. A figura 7 apresenta uma solução comumente empregada para construção de pisos. Figura 7: O espaçamento típico7 (e) para as entrelinhas vai de 0,80 a 1,20m, dependendo do diâmetro do fio e, portanto, da armadura. Os espaçamentos de 40cm devem ser alternados entre as linhas dos espaçadores. Para as lajes maciças de concreto armado empregadas nas edificações, as soluções convencionais que demandavam perda de produtividade, estão sendo substituídas por espaçadores treliçados. 7 Fonte: http://longos.arcelormittal.com/pdf/produtos/construcao-civil/espacadores- trelicados/catalogo-espacadores-trelicados.pdf 24 Outra armadura pré-fabricada que é muito empregada no segmento da construção civil são as telas soldadas nervuradas em função da confiabilidade que essas soluções proporcionam às suas aplicações. Historicamente, as telas soldadas foram a opção viável para restauração da infraestrutura de pistas de aeroportos, estradas, indústrias que foram destruídas na Primeira Guerra Mundial. A evolução tecnológica nos materiais ampliou a aplicação nas estruturas de concreto armado. As telas soldadas são produzidas a partir do fio-máquina com baixo teor de carbono, via processo de trefilação. Fios Longitudinais Espaçamento Transversal Comprimento Direção de Fabricação La rg ur a Franja Longitudinal Espaçamento Longitudinal Franja Transversal Fios Transversais Malha Figura 8: Representação8 simplificada para configuração das telas soldadas nervuradas. As telas soldadas podem ser comercialmente apresentadas nas opções tipo Q (figura 8a), tipos R, M, L (figura 8b) e tipo T (figura 8c). Para sua configuração dimensional, usa-se a designação de Ast para a área da seção dos fios transversais, por metro de tela e Asl para a área da seção dos fios longitudinais, por metro de tela, onde: 8 Fonte: http://longos.arcelormittal.com/pdf/produtos/construcao-civil/telas-soldadas- nervuradas/catalogo-telas-soldadas-nervuradas.pdf 25 Figura 8a Tipo Q: Ast= Asl Comprimento La rg ur a Figura 8b Tipos R: Ast=2/3 Asl Tipos M: Ast=1/2 Asl Tipos L: Ast ≤ 1/3 Asl Comprimento La rg ur a Figura 8c Tipo T : Ast ≥ 1/3 Asl Comprimento La rg ur a A utilização de telas soldadas representa uma solução prática e rápida na etapa de armação de lajes de edifícios, pisos, pontes, tubos de seções circulares e retangulares. Uma redução de até um dia no ciclo de concretagem é possível obter-se em lajes de edifícios, o que proporciona uma redução no prazo de entrega da obra oferecendo otimização dos custos diretos no canteiro de obra. Treliças planas de aço possuem aplicações para reforçar as paredes de alvenaria e também reforçar o revestimento de argamassa, pois contribuem para a absorção das tensões provenientes da dilatação e da retração do 26 revestimento de argamassa, evitando o seu fissuramento, garantindo maior aderência ao chapisco e contribuindo para minimizar os efeitos de cisalhamento nos revestimentos. Telas eletrosoldadas são colocadas antes da distribuição do concreto como armadura negativa e assim evitar a formação de trincas superficiais na laje. Outra presença do aço nas soluções para concreto é o emprego de chapas galvanizadas e nervuradas em que o concreto é depositado, constituindo as chamadas lajes mistas com fôrma metálica colaborante. As aplicações são as mais diversas destacando-se lajes industriais, mezaninos para shopping centers, pisos de edifícios comerciais, coberturas impermeabilizadas para hipermercados e até mesmo helipontos. O método de fixação e montagem das chapas com o concreto constitui a chamada laje mista com fôrma metálica e é comercialmente conhecida como “steel deck”. Uma vantagem importante é sua funcionalidade e sua segurança como plataforma de serviço e de proteção aos operários que trabalham nos andares inferiores. 27 METAIS PARA CONCRETO ARMADO Conteúdo: Edir dos Santos AlvesMetais para concreto armado Introdução OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM CONTEXTUALIZAÇÃO METAIS PARA CONCRETO ARMADO PROPRIEDADES IMPORTANTES DO AÇO PARA USAR COM CONCRETO ARMADO AÇOS PARA CONCRETO ARMADO DISPONÍVEIS NO MERCADO BRASILEIRO
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