Prévia do material em texto
UNIVERSIDADE PAULISTA ADIEL ENDRIO BEKER SANTOS ALBER SOUZA BRITO EZEQUIAS MARANGONI NELSON FERREIRA NEVES FILHO ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA Dimensionamento de Armaduras de Concreto Armado RIBEIRÃO PRETO 2017 ADIEL ENDRIO BEKER SANTOS ALBER SOUZA BRITO EZEQUIAS MARANGONI NELSON FERREIRA NEVES FILHO ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA Dimensionamento de Armaduras de Concreto Armado Trabalho apresentado como requisito parcial para aprovação na disciplina Atividade Prática Supervisionada no curso de Engenharia Civil na Universidade Paulista de Ribeirão Preto. RIBEIRÃO PRETO 2017 RESUMO O tema da disciplina de Atividades Práticas Supervisionadas tem como objetivo fazer os alunos terem contato com a prática do cálculo estrutural mediante a utilização de corpos de prova para a análise dos diferentes tipos de concreto. Após a obtenção do peso especifico de cada corpo de prova, os valores obtidos são utilizados para o cálculo de duas vigas e duas lajes, conforme constante da proposta de trabalho oferecida. A finalidade, portanto, é fazer com que o grupo realize, de forma simplificada todo o caminho de estudo do cálculo estrutural para mensuração da capacidade de carga nas vigas e lajes. Sumário INTRODUÇÃO ............................................................................................................................ 5 Relatórios com os Cálculos Estruturais ................................................................................ 11 CONCLUSÃO ........................................................................................................................... 17 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................................... 29 INTRODUÇÃO No presente trabalho, serão realizados os cálculos estruturais de duas vigas – sendo uma de concreto estrutural normal e outra de concreto leve com argila expandida – ambas com seção retangular de 30cm X 60cm e 7m de vão, apoiadas na extremidade sob flexão simples, com fck de 25 Mpa. Posteriormente serão calculadas duas lajes, apoiadas nas quatro bordas, com 13cm de espessura, horizontal e retangular, com 7m X 12m, com revestimento de piso de 1KN/m² e carga acidental de 2,0 KN/m², sendo fck igual a 25Mpa. Para isso, foram moldados dois corpos de prova cilíndricos de 15cm X 30cm, moldados com concreto estrutural de 500kg por metro cúbico de concreto, utilizando, para cada um deles, o concreto estrutural normal e o concreto estrutural leve. O objetivo destes corpos de prova foi obter o peso específico de cada um a fim de utilizá-los nos cálculos das duas vigas e das duas lajes, conforme explicitado acima. Evidente que há outras variáveis que deverão ser levadas em consideração em casos práticos de opção entre concreto estrutural normal e leve, como, por exemplo, os custos de aquisição, transporte, etc. No entanto, a proposta deste trabalho é focar exclusivamente nos resultados do cálculo estrutural nestas hipóteses. Concreto armado é um tipo de estrutura que utiliza armações feitas com barras de aço. Essas ferragens são utilizadas devido à baixa resistência aos esforços de tração do concreto, que tem alta resistência à compressão. Em uma estrutura de concreto armado, o uso de aço em vigas e pilares torna-se indispensável e o dimensionamento precisa ser bem calculado seguindo as normas vigentes dos órgãos reguladores. O projeto de uma estrutura em concreto armado é realizado por engenheiros especializados em cálculo estrutural. Também conhecidos como calculistas, eles vão dimensionar a bitola do aço a ser utilizado e os elementos que compõem a estrutura, como vigas, pilares, lajes, blocos, sapatas, etc, assim como determinar a resistência do concreto e o espaçamento entre as barras de aço. Assim como todo tipo de estrutura, o concreto armado tem suas vantagens e desvantagens. Para que um projeto seja bem sucedido, a avaliação e comparação de alguns fatores no momento da escolha do tipo de estrutura são indispensáveis para a redução de custos e adaptação técnica para cada projeto. https://www.escolaengenharia.com.br/sapatas-de-fundacao/ Vantagens do concreto armado O concreto armado tem uma elevada resistência à compressão em comparação aos outros materiais de construção. Devido à armação, o concreto armado também pode suportar uma boa quantidade de esforços de tração. O custo de manutenção do concreto armado é muito baixo. Uma estrutura em concreto armado pode ser moldada de diversas maneiras e formatos. Exige mão de obra menos qualificada para sua execução, em comparação com estruturas metálicas, por exemplo. Boa resistência ao fogo e ao tempo. Uma estrutura de concreto armado é mais durável do que qualquer outro sistema de construção. Boa resistência ao desgaste mecânico como choques e vibrações. Desvantagens do concreto armado A resistência à tração do concreto armado é cerca de um decimo da sua resistência à compressão. Por ser muitas vezes produzido in loco, a resistência final do concreto pode ser afetada devido a erros durante os processos de mistura e cura. O concreto armado utiliza-se de formas de madeira ou metálicas, encarecendo o projeto. Uma estrutura de concreto armado gera muitos resíduos e lixos de construção. Para uma construção de um edifício de vários andares, a seção dos pilares para uma estrutura em concreto armado é maior do que a seção dos pilares em uma estrutura metálica. O concreto armado tem grande peso próprio (2.500 kg/m3). Tempo de execução maior do que outros sistemas de construção, devido ao tempo de cura (pode ser reduzido com uso de aditivos). Concreto Leve A principal característica do concreto leve está em seu nome: a leveza. Seu peso específico fica abaixo de 2 mil kg/m³, enquanto a densidade do concreto convencional varia de 2300 a 2500 kg/m³. Isso é possível pela substituição dos agregados convencionais, mais pesados, por agregados leves, como argila expandida, vermiculita, isopor ou EVA, ou, ainda, pela incorporação de bolhas de ar no concreto. Existem, basicamente, dois tipos de concreto leve: o estrutural, em que a brita é substituída por argila expandida, e o com ar incorporado, usado para preenchimentos e para vedação de paredes, painéis e divisórias. ―O concreto com ar incorporado não é interessante como elemento estrutural porque não protege a armadura do aço‖, explica João Adriano Rossignolo, professor da Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos da Universidade de São Paulo (FZEA/USP) e autor do livro Concreto Leve Estrutural (Editora Pini). Concreto com ar incorporado Com densidade entre 1000 e 1200 kg/m³, o concreto leve com ar incorporado é normalmente utilizado para enchimento e vedação. Devido à baixa resistência à compressão (no máximo 25 megapascal), ele não é viável para funções estruturais. ―Existem outros materiais para preenchimento, mas a vantagem deste produto é que ele se molda a qualquer tipo de fôrma, além de o seu custo-benefício ser muito bom‖. Assim como o concreto convencional, o leve pode ser bombeado. No entanto, há restrições ao bombeamento em grandes alturas. Quanto mais elevado for o edifício, mais seco o concreto chegará aos andares mais altos. Por isso, alguns cuidados no momento da pesagem, do transporte e do bombeamento são necessários. O concreto celular é um dos tipos de concreto leve com ar incorporado. Levíssimo e poroso (feito, geralmente, com espuma, pode pesar até 300 kg/m³), é comumente usado para rebocos, nivelamento de pisos e lajes,bem como proteção de terrenos inclinados. Suas vantagens são, além da baixa densidade, a alta durabilidade (pode chegar a 100 anos se aplicado corretamente), o excelente isolamento termoacústico e o baixo custo. Além disso, não é inflamável e é fácil de manusear. Concreto estrutural Ao adicionar agregados leves ao concreto, ele se torna mais caro. Por isso, nem sempre é viável. Em pré-fabricados, por exemplo, o peso é muito relevante, pois quanto mais leve for a estrutura, mais peças poderão ser transportadas em um mesmo caminhão. A solução também é vantajosa quando é necessário vencer grandes vãos, como em pontes, lajes e coberturas, bem como nos elementos flutuantes, como docas e plataformas petrolíferas, pois a leveza garante maior potencial de flutuação. Uma desvantagem, além do alto custo, é a diminuição da resistência mecânica à compressão. Mas as vantagens do concreto leve se sobressaem às desvantagens. Ele pode ser mais durável que o convencional. Outro ponto positivo é a baixa condutividade térmica. Uma vez que, quanto menor a condutividade térmica, mais isolante é o material, esse tipo de concreto é perfeito para isolar ambientes com variações térmicas do lado de fora em regiões como o Sul e o Norte do Brasil, onde as temperaturas costumam ser muito baixas e muito altas, respectivamente. ENSAIOS DE LABORATÓRIO No laboratório, pesou-se os materiais necessários: areia, cimento, brita e água e, no concreto leve, a argila no lugar da brita, como agregado. De acordo o traço, misturou-se tudo na betoneira. Os moldes cilíndricos (de forma de 15cm X 30cm) foram preenchidos em 3 (três) camadas de igual volume, sendo que cada camada foi golpeada 25 (vinte e cinco) vezes. Cada corpo de prova permaneceu em superfície plana e isenta de vibrações. Passado o período de cura, o corpo de prova foi desmoldado da forma e pesado, a fim de se obter o peso específico. O mesmo processo foi repetido no concreto leve, substituindo-se a brita pela argila expandida. Foto I – Bloco Foto II – Materiais Utilizados Foto II – Grupo Foto III – Peso dos Materiais Relatórios com os Cálculos Estruturais CONCLUSÃO Nosso grupo considera que o trabalho foi capaz de provocar uma série de situações práticas que contribuíram para nosso aprendizado. O experimento nos permite uma comparação mais profunda dos impactos dos agregados em estruturas de concreto, mais precisamente, sobre o peso desses agregados no conjunto como um todo. Logo de início, a argila expandida deixa nossa estrutura consideravelmente mais leve em comparação ao concreto com brita, o que resultou em impactos diretos nos dimensionamentos. Primeiramente, no dimensionamento da armadura longitudinal da viga, evidenciamos que a redução do peso proporcionou também uma redução na quantidade de aço utilizado para a armação. Sobre o dimensionamento dos estribos, obtivemos resultados iguais para as duas situações, o que pode ser explicado pelo fato de que a parcela a ser resistida pelo estribo era negativa, portanto, seu dimensionamento depende única e exclusivamente das características geométricas da viga, que eram iguais em ambas as situações. Já no dimensionamento da laje, os resultados são ainda mais impactantes, pois além de diminuir o peso da estrutura, o que permite uma redução na armadura, a carga transmitida às vigas também é bem menor e também resulta em uma maior economia de aço. Portanto, se provado em estudos que o concreto leve tem a resistência necessária para ser aplicado em tal estrutura, concluímos que o seu uso é extremamente vantajoso por questões funcionais e por questões de economia. No dia a dia da universidade, ficamos muito presos às teorias sem compreender de forma mais precisa como estas são úteis na prática. Propostas como a do presente trabalho servem para dar propósito e até mesmo estímulo para o afinco aos estudos. Sem dúvida a complexidade de um projeto real está muito além do que foi desenvolvido no presente trabalho. No entanto, diante do estágio da nossa graduação e dos resultados que obtivemos, consideramos o aprendizado e a conclusão deste trabalho muito bem-sucedidos. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS SILVA, Márcio Dario. Estudo Comparativo entre a Utilização dos Concretos Convencional e Leve nos Elementos Horizontais das Estruturas de Edifícios. Curso de Pós-Graduação em Engenharia de Estruturas. Belo Horizonte: UFMG, 2003. SUSSEKIND, José Carlos. ‖Curso de Concreto Armado‖, Porto Alegre: Globo, 1983. NBR-6118. Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). Projeto de Estruturas de Concreto. Rio de Janeiro, 2014. NBR 10839:1989 – Execução de obras de arte especiais em concreto armado e concreto protendido – Procedimento - ABNT - São Paulo/SP. NBR 9607:2012 – Prova de carga em estruturas de concreto armado e protendido — Procedimento- ABNT - São Paulo/SP. NBR 9062:2006 – Projeto e execução de estruturas de concreto pré- moldado- ABNT - São Paulo/SP. NBR 7480:2007 – Aço destinado a armaduras para estruturas de concreto armado - Especificação - ABNT - São Paulo/SP. NBR 7191:1982 – Execução de desenhos para obras de concreto simples ou armado - ABNT - São Paulo/SP. NBR 6118:014 – Projeto de estruturas de concreto — Procedimento - ABNT - São Paulo/SP.