Aula 1 - Introduçao ao Estudo das Estruturas de Concreto Armado

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INTRODUÇÃO AO ESTUDO DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADOINTRODUÇÃO AO ESTUDO DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
CONCRETO ARMADO I
PROF.ª CAMILA VIEIRA
CONTEÚDO
� Conceitos Fundamentais
� Vantagens e desvantagens do concreto armado
� Sistemas e elementos estruturais
� Normas técnicas
� Características e propriedades do concreto
� Características do aço
� Dimensionamento de uma estrutura
� Durabilidade das estruturas de concreto
Vantagens e desvantagens do concreto armado
CONCEITOS FUNDAMENTAISCONCEITOS FUNDAMENTAIS
CONCEITOS FUNDAMENTAIS
DEFINIÇÃO
Concreto é um material de construção
proveniente da mistura, em proporção
•
•
proveniente da mistura, em proporção
adequada, dos seguintes constituintes:
Aglomerantes
Agregados
Água
•
Aglomerantes
• Unem os fragmentos de
outros materiais.
• No concreto, em geral se
Agregados
• São partículas minerais
que aumentam o volume
da mistura, reduzindo• No concreto, em geral se
emprega cimento
portland, que reage com
a água e endurece com o
tempo.
da mistura, reduzindo
custo.
• Agregados miúdos
0,075mmE PROPRIEDADES DO CONCRETO
CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DO CONCRETO
C
O
N
C
RE
TO
 F
RE
SC
O • Consistência
• Trabalhabilidade
• Homogeneidade
• Adensamento
• Início do endurecimento 
(pega)
• Cura
CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DO CONCRETO
C
O
N
C
RE
TO
 E
N
D
U
RE
C
ID
O • Resistência à compressão
• Resistência característica à 
compressão
• Resistência à tração
• Diagramas tensão-
deformação e modo de 
elasticidade
CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DO CONCRETO FRESCO
Consistência
� Corresponde à maior ou menor capacidade que
o concreto fresco tem de se deformar;o concreto fresco tem de se deformar;
� Está relacionada ao processo de transporte,
lançamento e adensamento;
� Varia com a quantidade de água empregada ,
granulometria dos agregados e presença de
produtos químicos;
CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DO CONCRETO FRESCO
� Menor consistência: elementos com alta taxa de
armadura;
� Medição da consistência: abatimento (slump) do
tronco de cone (NBR 67:1998);
CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DO CONCRETO FRESCO
Ensaio: abatimento do tronco de cone
CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DO CONCRETO FRESCO
CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DO CONCRETO FRESCO
Trabalhabilidade
� Está relacionada à maneira de efetuar o
adensamento;adensamento;
� Concreto com slump alto é fácil de ser lançado e
adensado;
� Concretos quase fluídos: auto-adensável;
CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DO CONCRETO FRESCO
CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DO CONCRETO FRESCO
Homogeneidade
� Relacionada à distribuição dos agregados;
� Quanto mais uniformes, melhor a qualidade
do concreto;
� Qualidade com relação à permeabilidade
e à proteção da armadura;
CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DO CONCRETO FRESCO
Adensamento
� Interfere nas características e propriedades
finais da estrutura;
� Feito com aplicação de energia mecânica
ao concreto;
� Evita formação de bolhas, vazios e
segregação dos materiais;
CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DO CONCRETO FRESCO
Início do endurecimento (pega)
� Período entre o início do endurecimento até
atingir uma situação que possa seratingir uma situação que possa ser
deformado sem ter atingido sua resistência
total;
CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DO CONCRETO FRESCO
Cura
� A evaporação da água do concreto pode
comprometer as reações de hidratação docomprometer as reações de hidratação do
concreto;
� Pode acontecer retração e fissuração;
� A cura evita a evaporação precoce e
conserva a umidade necessária para as
reações de hidratação;
CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DO CONCRETO ENDURECIDO
Resistência à Compressão (fc)
� Característica mecânica mais importante;
� Para estimá-la em um lote de concreto, são� Para estimá-la em um lote de concreto, são
moldados e preparados corpos-de-prova
para ensaio segundo a NBR 5738;
� O corpo-de-prova padrão brasileiro é o
cilíndrico, com 15cm de diâmetro e
30cm de altura, e a idade de referência
para o ensaio é 28 dias.
CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DO CONCRETO ENDURECIDO
CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DO CONCRETO ENDURECIDO
Resistência Características do Concreto à Compressão (
� Após ensaio de um número muito grande de corpos-de
prova, pode ser feito um gráfico com os valores obtidosprova, pode ser feito um gráfico com os valores obtidos
de fc versus a quantidade de corpos-de-prova relativos
a determinado valor de fc, também denominada
densidade de freqüência.
� A curva encontrada denomina-se Curva Estatística
Gauss ou Curva de Distribuição Normal para
resistência do concreto à compressão;
CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DO CONCRETO ENDURECIDO
Resistência Características do Concreto à Compressão (fck)
de-
obtidosobtidos
relativos
denominada
de
a
Resistência característica Resistência média
CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DO CONCRETO ENDURECIDO
Resistência à Tração
� O processo de fissuração do concreto inicia-se
quando as tensões principais em determinadoquando as tensões principais em determinado
ponto ultrapassam a resistência à tração do
material.
� Apesar de usualmente se desprezar a resistência à
tração do concreto no dimensionamento à flexão, o
conhecimento desta torna-se importante nas
verificações relativas à fissuração.
CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DO CONCRETO ENDURECIDO
CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DO CONCRETO ENDURECIDO
Diagrama tensão-deformação e módulo de elasticidade
CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DO CONCRETO ENDURECIDO
deformação e módulo de elasticidade
ckci f5600E ⋅=
CARACTERÍSTICAS DO AÇOCARACTERÍSTICAS DO AÇO
CARACTERÍSTICAS DO AÇO
� Na norma, barras são produtos obtidos por
Laminação a Quente, com diâmetro nominal de 5,0
mm ou superior.mm ou superior.
� Portanto, CA25 e CA 50 são denominados BARRAS.
� Os fios são produtos de diâmetro nominal inferior a
10 mm obtidos por trefilação ou Laminação a frio.
� Todo o CA 60 é denominado FIO.
� O termo CA é uma abreviatura de Concreto
Armado.
CARACTERÍSTICAS DO AÇO
Aço CA-50 Aço CA-60
CARACTERÍSTICAS DO AÇO
DIMENSIONAMENTO DE UMA ESTRUTURADIMENSIONAMENTO DE UMA ESTRUTURA
DIMENSIONAMENTO DE UMA ESTRUTURA
O dimensionamento de uma estrutura deveO dimensionamento de uma estrutura deve
estável e sem deformações excessivas, todas
sua execução e utilização.
DIMENSIONAMENTO DE UMA ESTRUTURA
deve garantir que ela suporte, de forma segura,deve garantir que ela suporte, de forma segura,
todas as solicitações a que estará submetida durante
DIMENSIONAMENTO DE UMA ESTRUTURA
Objetivamente, o dimensionamento consiste em:
1
.
Comprovar que uma seçãoComprovar que uma seção
previamente escolhida (forma,
dimensões e quantidade de
armadura) é capaz de resistir às
solicitações mais desfavoráveis
que poderão atuar.
DIMENSIONAMENTO DE UMA ESTRUTURA
Objetivamente, o dimensionamento consiste em:
seção 2
.
Dimensionar uma seção ainda nãoseção
(forma,
de
às
desfavoráveis
Dimensionar uma seção ainda não
definida completamente (algumas
dimensões podem ser impostas
antes do cálculo, como a largura
da viga), a fim de que suporte as
solicitações máximas a que
poderá estar sujeita.
MÉTODO DOS ESTADOS LIMITES
A segurança é garantida fazendo com que as
(solicitações de cálculo) sejam menores que as
estrutura à ruptura (ou a atingir um estado limite)estrutura à ruptura (ou a atingir um estado limite)
(resistências características) minoradas por coeficientes
de cálculo).
dd SR ≥
as solicitações correspondentes às cargas majoradas
solicitações últimas, sendo estas as que levariam a
limite) se os materiais tivessem suas resistências reaislimite) se os materiais tivessem suas resistências reais
coeficientes de ponderação das resistências (resistências
d
MÉTODO DOS ESTADOS LIMITES
Valores Característicos das Resistências (fk)
Item 12.2 da NBR 6118: são os valores
que, em um lote do material, têm uma
determinada probabilidade de serem
ultrapassados, no sentido desfavorável
para a segurança.
Valores de Cálculo das Resistências (fd)
Item 12.3.1 da NBR 6118: são valoresItem 12.3.1 da NBR 6118: são valores
obtidos a partir das resistências
características, por meio da expressão
m
k
d
γ
f
f =
MÉTODO DOS ESTADOS LIMITES
Coeficientes de Ponderação das Resistências
De acordo com o item 12.4 da NBR 6118, as resistências deverão ser minoradas pelo coeficiente:
m1m γγγ ⋅=
Considera a 
variabilidade da 
resistência dos materiais
m1γ Considera a diferença 
entre a resistência do 
material no corpo de 
prova e na estrutura
m2γ
De acordo com o item 12.4 da NBR 6118, as resistências deverão ser minoradas pelo coeficiente:
m3m2 γγ ⋅
Considera a diferença 
entre a resistência do 
material no corpo de 
prova e na estrutura
Considera os desvios 
gerados na construção 
e as aproximações 
feitas em projeto do 
ponto de vista das 
resistências
m3γ
MÉTODO DOS ESTADOS LIMITES
Coeficientes de Ponderação das Resistências
Para o estado limite último, os valores base para
verificação são apresentados no quadro abaixo:verificação sãoapresentados no quadro abaixo:
Combinações Concreto (γc) Aço (γs)
Normais 1,4 1,15
Especiais ou de 
Construção
1,2 1,15
Excepcionais 1,2 1,00
para
:
Para obras usuais e situações normais
geral, têm-se:: geral, têm-se:
4,1
f
f ck
cd =
15,1
f
f yk
yd =
Concreto
Aço
MÉTODO DOS ESTADOS LIMITES
Estados Limites
Estado Limite Último Estado Limite de 
Serviço
Estado Limite Último
• Relacionado ao colapso ou a qualquer forma de
ruína que determine a paralisação, no todo ou em
parte, do uso da estrutura.parte, do uso da estrutura.
Estados Limites de Serviço
• Relacionados à durabilidade das estruturas, à
aparência, ao conforto do usuário e à boa
utilização funcional das mesmas.
MÉTODO DOS ESTADOS LIMITES
Es
ta
d
o 
Li
m
ite
 Ú
lti
m
o
• Perda do equilíbrio da 
estrutura, admitida como 
corpo rígido;
• Esgotamento da capacidade 
resistente, no todo ou em 
parte;
• Colapso progressivo;
Es
ta
d
o 
Li
m
ite
 d
e 
Se
rv
iç
o
• Formação de fissuras (ELS-F)
• Abertura de Fissuras (ELS-W)
• Deformação excessiva (ELS-
DEF)
• Vibrações excessivas (ELS-VE) 
AÇÕES
Ação é qualquer influência, ou conjunto de influências,
deformações em uma estrutura.
Classificação (NBR 8681:2003)
Permanentes
Variáveis
Excepcionais
influências, capaz de produzir estados de tensão ou de
Classificação (NBR 8681:2003)
AÇÕES PERMANENTES
� Ocorrem com valores praticamente constantes durante
Permanentes Diretas
• Peso próprio
• Peso de equipamentos fixos
• Empuxos de terra
durante toda a vida da construção;
Permanentes IndiretasPermanentes Indiretas
• Deformações impostas por 
retração e fluência
• Deslocamentos de apoio
• Imperfeições geométricas
• Protensão
AÇÕES VARIÁVEIS
Variáveis Diretas
Cargas verticais de uso 
Cargas móveis
Impacto lateral
Força de frenação ou 
aceleração
Variáveis Indiretas
Variação de temperatura
Ações dinâmicas
COEFICIENTES DE PONDERAÇÃO DAS AÇÕES
f f1 f 2 f 3γ = γ ⋅ γ ⋅ γ
� Considera a variabilidade das ações;f1γ
� Considera a simultaneidade de atuação das açõesf 2γ
� Considera os possíveis desvios gerados nas construções
ponto de vista das solicitações;
f 3γ
COEFICIENTES DE PONDERAÇÃO DAS AÇÕES
f f1 f 2 f 3γ = γ ⋅ γ ⋅ γ
ações;
construções e as aproximações feitas em projeto do
COEFICIENTES DE PONDERAÇÃO DAS AÇÕESCOEFICIENTES DE PONDERAÇÃO DAS AÇÕES
COEFICIENTES DE PONDERAÇÃO DAS AÇÕESCOEFICIENTES DE PONDERAÇÃO DAS AÇÕES
COMBINAÇÃO DE AÇÕES
Combinações 
Últimas
Normais Especiais ou de 
construção Excepcionais
(qεgkεggkgd FγFγFγF ⋅+⋅+⋅=
Combinações de 
Serviço
Quase 
Permanente Frequente Rara
)
εqk0εεqqjk0jq1k FψγFΣψF ⋅⋅+⋅+
COMBINAÇÃO DE AÇÕES
( q1kqεgkεggkgd FγFγFγF ⋅+⋅+⋅=
Fd – valor de cálculo das ações para combinação última
Fgk – representa as ações permanentes diretas
F
εk – representa as ações permanentes indiretas
Fqk – representa as ações variáveis 
Fq1k – ação variável principal 
)
εqk0εεqqjk0j FψγFΣψ ⋅⋅+⋅+
valor de cálculo das ações para combinação última
DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETODURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
Item 6.1 da NBR 6118:2014
As estruturas de concreto devem ser projetadas e
construídas de modo que, sob as condições ambientaisconstruídas de modo que, sob as condições ambientais
previstas na época do projeto e quando utilizadas
conforme preconizado em projeto, conservem
sua segurança, estabilidade e aptidão em serviço
durante o prazo correspondente à sua vida útil.
DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
Vida Útil
Período de tempo durante o qual se mantêm 
as características das estruturas de concreto, 
sem intervenções significativas, desde que 
atendidos os requisitos de uso e manutenção 
prescritos pelo projetista e pelo construtor, 
bem como de execução dos reparos 
necessários decorrentes de danos acidentais.
DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
Perda de Perda de 
Qualidade e 
Durabilidade
Agressividade do 
meio ambiente
DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
Ações físicas e 
Classe de 
Ações físicas e 
químicas que 
atuam sobre as 
estruturas
Classe de 
Agressividade 
Ambiental
DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETODURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
Influenciam na durabilidade
Características do concreto
Espessura do cobrimento da 
armadura
Qualidade do cobrimento da 
armadura
DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
FIM DA AULA