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Unidade 2 Preparando o Canteiro e o Terreno da Obra Construção de Edifícios Diretor Executivo DAVID LIRA STEPHEN BARROS Gerente Editorial CRISTIANE SILVEIRA CESAR DE OLIVEIRA Projeto Gráfico TIAGO DA ROCHA Autoria RAFAELA FRANQUETO AUTORIA Rafaela Franqueto Olá. Sou formada em Engenharia Ambiental, com uma experiência técnico-profissional na área de Meio Ambiente e Construção Civil de mais de 7 anos. Sou apaixonada pelo que faço e adoro transmitir minha experiência de vida àqueles que estão iniciando em suas profissões. Por isso, fui convidada pela Editora Telesapiens a integrar seu elenco de autores independentes. Estou muito feliz em poder ajudar você nesta fase de muito estudo e trabalho. Conte comigo! ICONOGRÁFICOS Olá. Esses ícones irão aparecer em sua trilha de aprendizagem toda vez que: OBJETIVO: para o início do desenvolvimento de uma nova compe- tência; DEFINIÇÃO: houver necessidade de se apresentar um novo conceito; NOTA: quando forem necessários obser- vações ou comple- mentações para o seu conhecimento; IMPORTANTE: as observações escritas tiveram que ser priorizadas para você; EXPLICANDO MELHOR: algo precisa ser melhor explicado ou detalhado; VOCÊ SABIA? curiosidades e indagações lúdicas sobre o tema em estudo, se forem necessárias; SAIBA MAIS: textos, referências bibliográficas e links para aprofundamen- to do seu conheci- mento; REFLITA: se houver a neces- sidade de chamar a atenção sobre algo a ser refletido ou dis- cutido sobre; ACESSE: se for preciso aces- sar um ou mais sites para fazer download, assistir vídeos, ler textos, ouvir podcast; RESUMINDO: quando for preciso se fazer um resumo acumulativo das últi- mas abordagens; ATIVIDADES: quando alguma atividade de au- toaprendizagem for aplicada; TESTANDO: quando o desen- volvimento de uma competência for concluído e questões forem explicadas; SUMÁRIO Especificações dos projetos e legendas ..........................................12 Representação gráfica: conceitos básicos ................................................................... 12 Representação de projetos de engenharia ................................................................ 14 Normas aplicadas à representação gráfica ................................................................. 16 Normas gerais ABNT para projeto de engenharia: linhas ............. 16 Normas gerais da ABNT para projeto de engenharia: tamanho de papel e apresentação de legenda ................................................................. 18 Escalas em projetos de engenharia ................................................................................. 20 Normas para escala e os tipos utilizados em projetos .................... 21 Detalhes construtivos de estruturas em concreto, aço e madeira ....25 Detalhes construtivos de estruturas em concreto ................................................25 Detalhes construtivos de estruturas em aço...........................................29 Aços com baixo teor de carbono ............................................... 30 Aços com baixo teor de carbono, de alta resistência e baixa liga ........................................................................................................ 31 Aços com baixo teor de carbono, de alta resistência e baixa liga, resistentes à corrosão atmosférica .................. 31 Aços para armaduras de concreto ...............................................32 Detalhes construtivos de estruturas em madeira ..............................32 Classificação da madeira ...................................................................32 Elementos de estruturas de madeira .......................................33 Levantamento de materiais em projetos de concreto armado .. 36 Qualidade dos materiais para concreto armado ..................................................... 36 Cimento ............................................................................................................................. 36 Agregados ................................................................................................... 38 Água ................................................................................................................. 40 Tipos de aço para concreto armado ........................................ 40 Propriedades mecânicas de barras e fios de aço ...........43 Armaduras para concreto e traço de concreto ............................ 48 Execução de estruturas em concreto armado ....................................................... 48 Armaduras para concreto ..................................................................................... 50 Emendas de barra de aço na armadura do concreto .......................52 Traço de concreto ........................................................................................................53 9 UNIDADE 02 Construção de Edifícios 10 INTRODUÇÃO Você sabia que a área de engenharia é uma das mais importantes na indústria e ela será responsável pela geração de empregos nos próximos anos? Isso porque a missão de todo engenheiro é solucionar problemas que a sociedade o entrega. Dessa forma, as soluções apresentadas pelo engenheiro devem atender às metas estabelecidas para resolução do problema. Mas, como que o engenheiro pode solucionar esses problemas? Primeiramente, ele precisa desenvolver um projeto, em que todo o seu conhecimento deverá ser representado e muito bem. Ao longo desta unidade letiva, você vai mergulhar neste universo! Sabendo disso, como apresentar o resultado da elaboração do seu projeto na engenharia? Neste capítulo, será apresentado o conceito de representação gráfica para o desenho técnico aplicado em projetos de engenharia. Desse modo, serão abordados os tipos de representação que podem ser inseridos nos projetos para representar os diferentes materiais encontrados no mercado. Outros assuntos que serão abordados são: a questão das normas aplicadas à execução de projetos de engenharia e os formatos de papéis para apresentação do seu projeto. Por fim, vamos estudar a escala, item muito importante para um projeto de engenharia, visto que ele precisa estar padronizado para que todos os profissionais que irão trabalhar com aquele projeto possam identificar detalhes e executar a obra planejada. Construção de Edifícios 11 OBJETIVOS Olá. Seja muito bem-vinda (o). Nosso propósito é auxiliar você no desenvolvimento das seguintes objetivos de aprendizagem até o término desta etapa de estudos: 1. Ler projetos, compreendendo suas especificações e legendas. 2. Discernir sobre as etapas e detalhes construtivos das estruturas em concreto aço e madeira. 3. Levantar a lista de materiais necessários em projetos de construção civil. 4. Identificar as armaduras usadas na obra e seus traços de concreto. Então? Preparado para uma viagem sem volta rumo ao conhecimento? Ao trabalho! Construção de Edifícios 12 Especificações dos projetos e legendas OBJETIVO: Ao término deste capítulo, você será capaz de entender as especificações de projetos e das legendas, incluindo os detalhes construtivos relacionados à construção de edifícios. Isto será fundamental para o exercício de sua profissão. As pessoas que tentaram realizar projetos sem a devida instrução tiveram problemas na sua interpretação e execução. E então? Motivado para desenvolver está competência? Vamos lá. Avante! Representação gráfica: conceitos básicos Em projetos de engenharia, a padronização é essencial para que toda informação detalhada se constitua em uma linguagem técnica, que aborde as principais informações, de modo a cumprir a sua função, ou seja, informar aos profissionais da área (engenheiros, arquitetos, projetistas, empreiteiros, mestres) sobre as características do projeto que será executado. O projeto, segundo Azeredo (1997) é uma consequência diretaé uma prática muito comum, mas que pode resultar em perda de qualidade do concreto. Portanto é preciso estar atento a esses detalhes, que podem fazer a diferença na sua obra! Construção de Edifícios 59 REFERÊNCIAS AGHAYERE, A.; VIGIL, J. Structural wood design ASD/LRFD. 2. ed. Boca Raton: CRC Press, 2017. ARAÚJO, J. M. Curso de concreto armado. 2. ed. Rio Grande: Dunas, 2003. v. 1. ARCELORMITTAL. Manual do processo de fabricação de CA50S, CA25 e CA60 nervurado. Belo Horizonte: ArcelorMittal, 2017. Disponível em: http://longos.arcelormittal.com.br/pdf/produtos/construcao-civil/ outros/manual-fabricacao-ca-50-ca-60.pdf. Acesso em: 08 abr. 2017. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE CIMENTO PORTLAND - ABCP. Guia básico de utilização do cimento Portland. Boletim Técnico – BT 106. São Paulo: ABCP, 2002, 27p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 7481: tela de aço soldada: armadura para concreto. Rio de Janeiro: ABNT, 1990. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 7480: aço destinado a armaduras para estruturas de concreto armado: especificação. Rio de Janeiro: ABNT, 2007. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 8800: projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios. Rio de Janeiro: ABNT, 2008. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR ISO 6892-1:2013. Versão corrigida:2015. Materiais metálicos — Ensaio de Tração. Parte 1: Método de ensaio à temperatura ambiente. Rio de Janeiro: ABNT, 2013. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118: Projeto de Estruturas de Concreto. Rio de Janeiro, 2014. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR ISO 7438:2016. Materiais metálicos — Ensaio de dobramento. Rio de Janeiro: ABNT, 2016. Construção de Edifícios 60 AZEREDO, H. A. D. O edifício até sua cobertura. 2ª edição. São Paulo: Blucher, 1997. BARROS, M. M. S. B.; MELHADO, S. B.; ARAÚJO, V. M. Recomendações para a produção de estruturas de concreto armado em edifícios. Ed. ampliada e atualizada. São Paulo: Departamento de Engenharia de Construção Civil da Escola Politécnica da USP, 2006. 87 p. BELLEI. H. Edifícios Industriais Em Aço. São Paulo: Ed. Pini, 1994. BELLEI, I. H.; BELLEI, H.N. Edifícios de pequeno porte estruturados em aço /Instituto Aço Brasil, Ildony Hélio Bellei(rev.), Humberto N. Bellei. Rio de Janeiro: IABr/CBCA, 2011. CHING, F. D. K. Desenho para arquitetos. 2. ed. Porto Alegre: Bookman, 2012. CLÍMACO, J.C.T.de S. Estruturas de Concreto Armado, ed. Universidade de Brasília. Brasília: Finatec, 2005. FUSCO, P.B. Técnica de Armar as Estruturas de Concreto. São Paulo: Ed. PINI, 1995. MEHTA, P. K.; MONTEIRO, P. J. M. Concreto Microestrutura, Propriedade e Materiais- 2ª Edição. [s.I] Ed.: IBRACON. ISBN.:978-85- 98576213. Português, p. 751, 2014. NEVILLE, A. M.; BROOKS, J. J. Tecnologia do concreto. 2. ed. Porto Alegre: Bookman, 2013. 472 p. NEVILLE, A. M. Propriedades do concreto. 5. ed. Porto Alegre: Bookman, 2015. NEVILLE, A. M. Propriedades do concreto. 5. ed. Porto Alegre: Bookman, 2017. 912 p. PFEIL, W. Estruturas de aço: Dimensionamento Prático/Walter Pfeil, Michèle Pfeil. 8ª edição. Rio de Janeiro: LTC, 2009. PFEIL, W.; PFEIL, M. Estruturas de madeira. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2003. Construção de Edifícios 61 PFEIL, W.; PFEIL, M. Estruturas de aço: dimensionamento prático de acordo com a NBR 8800:2008. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2013. PINHEIRO, R. V.; MOLINA, J. C.; LAHR, F. A. R. Estrutura treliçada de madeira tipo “howe” para cobertura – exemplo de cálculo. In: CALIL JUNIOR, C.; MOLINA, J. C. Coberturas em estruturas de madeira: exemplos de cálculo. São Paulo: Pini, 2010. TORRES, J. M. Dosagem de traços de concreto para obras de pequeno porte, pelo método ACI/ABCP e modelo proposto por Campiteli. Garanhuns, set. 2015. 15 p. (Apostila de minicurso). Disponível em: http:// vigoderis.hol.es/arquivos/Mini-curso-dosagem-CONCRETO.pdf. Acesso em: 17 jul. 2021. TUTIKIAN, B.; HELENE, P. Dosagem dos concretos de cimento Portland. In: ISAIA, G. C. (Coord.). Concreto: ciência e tecnologia. São Paulo: Ibracon, 2011. v. 1, p. 415-451. Construção de Edifícios Especificações dos projetos e legendas Representação gráfica: conceitos básicos Representação de projetos de engenharia Normas aplicadas à representação gráfica Normas gerais ABNT para projeto de engenharia: linhas Normas gerais da ABNT para projeto de engenharia: tamanho de papel e apresentação de legenda Escalas em projetos de engenharia Normas para escala e os tipos utilizados em projetos Detalhes construtivos de estruturas em concreto, aço e madeira Detalhes construtivos de estruturas em concreto Detalhes construtivos de estruturas em aço Aços com baixo teor de carbono Aços com baixo teor de carbono, de alta resistência e baixa liga Aços com baixo teor de carbono, de alta resistência e baixa liga, resistentes à corrosão atmosférica Aços para armaduras de concreto Detalhes construtivos de estruturas em madeira Classificação da madeira Elementos de estruturas de madeira Levantamento de materiais em projetos de concreto armado Qualidade dos materiais para concreto armado Cimento Agregados Água Tipos de aço para concreto armado Propriedades mecânicas de barras e fios de aço Armaduras para concreto e traço de concreto Execução de estruturas em concreto armado Armaduras para concreto Emendas de barra de aço na armadura do concreto Traço de concretodo anteprojeto. “Anteprojeto” considera o uso permitido para a construção, de maneira a analisar o plano diretor municipal; a densidade populacional para a construção, ou seja, a avaliação para cada uso seguindo as diretrizes do plano diretor; o gabarito permitido pelo código de obras municipal, considerando coeficiente de ocupação do lote, recursos etc.; além dos elementos geográficos naturais do terreno (AZEREDO, 1997). Dessa forma, um projeto de engenharia é composto por duas partes: escrita e gráfica. • Especificações: pode ser de material (conjunto de condições mínimas as quais devem satisfazer os materiais para uma determinada obra ou serviços) e de serviços (determinação para Construção de Edifícios 13 execução de serviços, visando o estabelecimento de padrões de qualidade). • Memorial: documento que mostra, com detalhes, o projeto, descrevendo as soluções adotadas, além da justificativa das opções, as características de materiais e os métodos de trabalho. • Orçamento: estabelece o custo provável da obra, constando as unidades, quantidades, preços unitários e custos parcial e total da obra. IMPORTANTE: A parte escrita de um projeto de engenharia envolve toda a parte de custos e serviços que serão empregados naquela obra. É importante, também, mencionar os trabalhadores que irão desempenhar as atividades. Com relação à parte gráfica, essa etapa precisa conter: • Planta: projeção horizontal da seção reta passando em uma determinada cota. • Cortes (transversais e longitudinais): projeções verticais dos cortes por planos secantes igualmente verticais, representando as partes internas mais importantes. • Fachadas: projeções verticais dos exteriores da construção, apanhando todos os elementos dentro da configuração total. • Detalhes arquitetônicos: desenhos de dimensões ampliadas de certos elementos da construção para melhor interpretação. • Infra e superestrutura de concreto, de madeira e metálicas: desenhos cotados e dimensionados de todos os elementos estruturais da obra como alvenaria, madeira (telhados), concreto armado e aço (ferragens). • Instalações elétricas: desenhos e esquemas com isolamento dos fios e conduítes das redes elétricas, telefônicas, antenas etc. Construção de Edifícios 14 • Instalações hidrossanitárias: desenhos, esquemas e perspectivas com cotas e dimensionamentos das redes de água fria, água quente, gás, esgoto e captação de águas pluviais. • Cronograma físico-financeiro: descreve as atividades da obra e também as datas dos suprimentos financeiros. Representação de projetos de engenharia A linguagem gráfica nos projetos de engenharia permite que as ideias projetadas por um profissional sejam executadas por terceiros. ACESSE: Como seres humanos, todos nós nos acostumamos com o jeito como as coisas são muito rapidamente. Mas, para os designers e projetistas, o jeito como as coisas são configuram uma oportunidade: as coisas poderiam ser melhores? Como? Caso queira se aprofundar no assunto, assista à palestra sobre o homem por trás do iPod e do termostato Nest. No vídeo, ele compartilha algumas de suas dicas para perceber – e levar à – mudança. Nesse caso, o primeiro segredo do projeto é perceber. Clique aqui para assistir. A representação final de um projeto de engenharia precisa ser a mais perfeita possível, de modo a minimizar possíveis erros de interpretação. Dessa forma, a ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) elaborou Normas Brasileiras, as conhecidas NBRs, para a representação dos materiais mais usados em projetos de engenharia. Na figura 1, é mostrada a representação desses materiais. Construção de Edifícios https://www.ted.com/talks/tony_fadell_the_first_secret_of_design_is_noticing?language=pt-br#t-234105 15 Figura 1 - Representação de alguns materiais utilizados em projetos Fonte: Adaptado de ABNT (1992) e ABNT (1995). Na NBR 12298/95 (ABNT, 1995) é apresentada a representação de materiais em áreas de cortes. Essa representação é realizada por meio de hachuras. IMPORTANTE: As hachuras são formas convencionais de representar as partes maciças atingidas pelo corte, ou seja, são as linhas ou figuras que têm como objetivo a representação dos diferentes tipos de materiais em áreas de corte nos projetos de engenharia (ABNT, 1995). Segundo a NBR 12298/95 (ABNT, 1995), ao usar hachuras em corte, é preciso tomar cuidado, pois, quando inseridas em uma mesma peça, as hachuras são sempre desenhadas na mesma direção, mas no caso de serem desenhadas em peças compostas (soldada, rebitada, remanchada ou colada), as hachuras são feitas em direções diferentes, para poder diferenciá-las. Ainda, uma peça que apresenta furos não recebe hachura, visto que são partes ocas que não foram atingidas pelo plano de corte...... Construção de Edifícios 16 VOCÊ SABIA? Marcos Vitrúvio Polião foi um arquiteto, engenheiro, agrimensor e pesquisador romano que viveu no século I a.C. Ele deixou como legado a obra De Architectura (escrito em 27 a.C.), único tratado europeu do período que chegou até os dias de hoje. Nas dez partes que compõem a obra, os assuntos tratos são: arquitetura, planejamento urbano, técnica e materiais de construção; mecanismos de aplicação civil e militar (relógios e máquinas hidráulicas) (MARQUES, CHISTÉ, 2016). Normas aplicadas à representação gráfica Com o objetivo de transformar projeto em linguagem gráfica e padronizá-lo, surgiram as normas. Normas tem como objetivo facilitar a interpretação de desenhos e projetos de diferentes profissionais, simplificando processos e unificando as características de um objeto a um determinado projeto. Em geral, as normas foram desenvolvidas a fim de estabelecer códigos que regulam as relações entre engenheiros, clientes e empreiteiros. Sendo assim, cada país elabora suas normas e, no Brasil, elas são editadas e aprovadas pela ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas, criada em 1940. Normas gerais ABNT para projeto de engenharia: linhas A norma geral que rege a elaboração de projetos é a NBR 10647/89 (ABNT, 1989). O objetivo da NBR 10647/89 é definir a nomenclatura; tipos de desenho; grau de elaboração; pormenorização (desenho de componente, de conjunto, detalhe); material utilizado e técnica de execução (seja à mão livre ou computadorizado). As linhas são elementos fundamentais na elaboração de um projeto. Nesse sentido, a NBR 8403/84 (ABNT, 1984) se refere aos tipos e o escalonamento de larguras de linhas para uso em projetos. As espessuras Construção de Edifícios 17 mais usadas são as 0.7 mm; 0.5 mm e 0.3 mm e os traçados seguem padrões pré-estabelecidos, como apresentado no quadro 1. Quadro 1 - Linhas utilizadas em projetos Fonte: Adaptado de ABNT (1984). Construção de Edifícios 18 IMPORTANTE: Ressalta-se que, se o projeto não for executado nas normas, o projeto não será considerado como projeto técnico, mas sim como um projeto artístico. Normas gerais da ABNT para projeto de engenharia: tamanho de papel e apresentação de legenda Com relação aos formatos de papel, a NBR 10068/87 (ABNT, 1987a) faz a definição do tipo de folha de desenho, layout e dimensões. Ainda, rege a padronização das folhas, margens e legendas. Os formatos recomendados pela NBR 10068/87 (ABNT, 1987a) são os da Série A, que têm base em um retângulo de área igual a 1 m² e lados de 1189 mm × 341 mm (formato A0). VOCÊ SABIA? A série “A” (padronização do papel) é derivada da bipartição ou duplicação sucessiva do formato A0. Os outros papéis resultam de subdivisões deste (A0), como apresentado na figura 2. Figura 2 - Proporções dos papéis da série A, segundo a NBR 10068/87 Fonte: Adaptado de ABNT (1987a). Construção de Edifícios 19 Logo, verifica-se na figura 2 que o papel de formato A1 tem a metade da área do papel de formato A0. O papel A2 tem a metade da área do A1, e assim por diante. Dessa forma,os tamanhos das folhas de projeto seguem os formatos da série “A”, e esse projeto deve ser executado no menor formato possível, desde que não comprometa a sua interpretação. Ainda na NBR 10068/87 (ABNT, 1987a), são apresentados os formatos regulamentados, bem como as dimensões de margens. Importante ressaltar que a NBR 8403/84 (ABNT, 1984) enfatiza a espessura das linhas nos projetos. Na tabela 1, são apresentadas as dimensões e espessuras de linhas regulamentadas pelas NBR’s. Tabela 1- Formatos de papel utilizados em projetos, segundo a ABNT Fonte: ABNT (1987a)1; ABNT (1984)2. As margens utilizadas nos projetos são limitadas pelo contorno externo da folha e quadro. O quadro limita o espaço para o desenho elaborado e a margem esquerda e direita, bem como as larguras das linhas devem ter as dimensões constantes na tabela 1. SAIBA MAIS: Você quer aprender a fazer o dobramento das folhas A0 para o formato A4 de acordo com a norma? Caso queira se aprofundar no assunto, leia o livro intitulado Desenho Técnico (PACHECO, 2017), de autoria de Beatriz de Almeida Pacheco. A obra ensina como realizar o dobramento das folhas A0, seguindo a NBR 13142/99. Confira na página 71 do livro da Beatriz! Construção de Edifícios 20 Conhecendo os tamanhos de papel e suas características para o desenho, agora vamos conhecer outra norma fundamental: NBR 10582/88 (ABNT, 1988). Essa NBR faz referência à apresentação da folha em projetos técnicos, definindo as áreas para a inserção de textos e desenhos, de modo a uniformizar a ocupação de todos os espaços na folha de projeto. A figura 3 apresenta as possibilidades de organização das folhas de projeto, segundo a NBR. Figura 3 - Organização das folhas para apresentação de projetos Fonte: ABNT (1988 p.01). Com relação à legenda, ela aborda informações sobre o desenho e deve ficar no canto inferior direito nos formatos A0, A1, A2 e A3. Já no formato A4, a legenda deverá ficar ao longo da largura da folha de desenho. Importante ressaltar que a direção da leitura da legenda deve corresponder à leitura do desenho elaborado. De acordo com a norma, a legenda deve ter 178 mm de comprimento nos formatos A4, A3, A2 e 175 mm nos formatos A1 e A0. Importante ressaltar que as folhas podem estar tanto na vertical quanto na horizontal. Escalas em projetos de engenharia Em algumas áreas, como na engenharia, os desenhos elaborados são fundamentais para representação de objetos ou elementos de um projeto. Entretanto, alguns desses elementos podem ser muito grandes, de maneira que não cabem em folhas de apresentação, ou podem ser Construção de Edifícios 21 extremamente pequenos, de modo que não possam ser analisados os detalhes a olho nu. EXEMPLO: para facilitar a assimilação do uso da escala, vamos imaginar a representação da construção de uma ponte. É impossível desenhar uma ponte em tamanho real e apresentar em uma folha de papel de tamanho A0, não é? De modo a sanar esses problemas, o engenheiro faz o uso de escala nos seus projetos, conservando a proporção do objeto, mesmo ampliando ou reduzindo o seu tamanho para a melhor apresentação. Normas para escala e os tipos utilizados em projetos A escala está relacionada ao tamanho dos objetos estudados e ao nível de detalhe adotado no projeto. É considerada uma referência em relação de proporcionalidade entre a dimensão do objeto que será representado e a dimensão do objeto, na realidade. Na engenharia, a escala possibilita a conversão das medidas reais de um projeto para as medidas do desenho, mantendo as proporções do elemento. Assim como tantos outros temas na engenharia, há uma norma técnica específica relacionada às escalas nos projetos. A NBR que norteia o emprego da escala é a NBR 8196/99 (ABNT, 1999b), fixando as condições para o uso de escalas em projetos. A escala pode ser entendida como a razão entre as dimensões do desenho e as dimensões reais de um elemento. Ainda, a escala pode ser compreendida como uma relação matemática entre o comprimento de uma linha medida na planta (d) e o comprimento de sua medida homóloga no terreno (D). A fórmula abaixo representa o conceito matemático de escala. FÓRMULA: Onde d: linha medida no desenho; D: comprimento da medida homóloga na construção (real); N: módulo da escala. Uma escala normalmente pode ser natural, ampliação ou redução. Construção de Edifícios 22 Em termos gerais, a escala natural, refere-se ao original, sem alteração, ou seja, as dimensões do modelo (d) são iguais as dimensões do objeto original (D). Na escala de ampliação, como o próprio nome já diz, é ampliado o elemento, ou seja, as dimensões do desenho (d) são maiores que as dimensões do objeto original (D). Por fim, a escala de redução traz a redução do elemento. Dessa forma, as dimensões do desenho (d) são menores que as dimensões reais do objeto original (D). Usualmente, em projetos de engenharia para avaliar qual a escala mais adequada, é preciso que o engenheiro verifique qual será o nível de detalhamento necessário para aquela representação. Sendo assim, as escalas mais empregadas para desenhos em engenharia são 1:50 e 1:100, garantindo a boa visualização e representação dos elementos. EXEMPLO: para interpretar uma escala, vamos pensar: para um desenho na escala 1:50, cada dimensão representada será 50 vezes maior na realidade, ou seja, cada 1 centímetro que medirmos no papel corresponderá a 50 centímetros na realidade. Ainda, a NBR 8196/99 (ABNT, 1999b) recomenda algumas escalas tanto para redução quanto para a ampliação, as quais são exemplificadas na tabela 2. Tabela 2 - Escalas recomendadas pela NBR 8196/99 (ABNT, 1999b) para projetos de engenharia Fonte: Adaptado de ABNT (1999b). Ainda, as escalas podem ser escritas de diferentes formas: com “dois pontos” entre os numerais, como apresentado na tabela 2; com uma Construção de Edifícios 23 “barra” separando esses números (1/50; 1/100), ou como forma de fração, mas sempre de maneira a representar uma razão . Logo, é importante guardar a informação relatada por Ching (2012, p.122): “Quanto maior for a escala de um desenho, mais informações ele pode e deve apresentar [...]” Lembre-se disso quando precisar desenhar na escala natural ou de ampliação. Independente do uso de escalas reduzidas ou ampliadas, a cotagem sempre é feita com as medidas reais. A escala utilizada sempre deve ser escrita na legenda. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO: Observe o desenho abaixo. Agora, faça um esboço do desenho nas escalas 1:1; 2:1 e 1:2. Lembre-se de que a imagem está cotada em centímetros. Representar de forma adequada os projetos de engenharia é uma etapa fundamental na vida de todo engenheiro. Essa informação não pode ficar vaga, pois um erro de interpretação, a partir de representação incoerentes, pode ocasionar problemas na obra e, por consequência, gastos financeiros e perda de credibilidade para com os clientes. Portanto, fique atento às suas representações. Construção de Edifícios 24 RESUMINDO: E então? Gostou do que lhe mostramos? Aprendeu mesmo tudinho? Agora, só para termos certeza de que você realmente entendeu o tema de estudo deste capítulo, vamos resumir tudo o que vimos. Você deve ter aprendido que os projetos de engenharia são divididos em duas grandes partes: escrita e gráfica. Desse modo, é na parte gráfica que são apresentados todos os desenhos pertinentes àquela obra; já na parte escrita são detalhados os tipos de materiais e serviços empregados, orçamentos e memoriais. Você aprendeu que todos os projetos de engenharias são norteados por normas. No Brasil, a ABNT é o órgão responsável pela elaboração das normas brasileiras, as NBR’s. Nesse sentido, você aprendeu que tudo o que se faz na engenharia precisa seguir normas. Para projetos de engenharia, há normas de tipos de linhas que se deve usar para o desenho, normas para tamanhos e padronização de papel,além de normas sobre como organizar as informações no papel e como dobrá-lo, para que, ao final, ele se torne uma prancha de projeto. Por fim, você deve ter aprendido sobre escalas. A escala é uma ferramenta essencial na padronização de tamanhos dos desenhos em projetos de engenharia. Você estudou sobre os tipos de escala e o seu emprego, além de conhecer a fórmula para determinação dos tamanhos em escala apropriada. Construção de Edifícios 25 Detalhes construtivos de estruturas em concreto, aço e madeira OBJETIVO: Ao término deste capítulo, você será capaz de conhecer e entender os detalhes construtivos das estruturas em con- creto, aço e madeira. Isso será fundamental para o exer- cício de sua profissão. Conhecer os detalhes construtivos, independentemente do material, é fundamental, visto que o detalhamento construtivo ajuda no processo de produ- ção de uma boa engenharia, facilitando a compreensão da parte e do todo. E então? Motivado para desenvolver esta competência? Vamos lá. Avante! Detalhes construtivos de estruturas em concreto A área da engenharia passou por grandes revoluções ao longo do tempo e uma delas foi a inserção do concreto em suas construções. Apesar dessa grande evolução na tecnologia do concreto, em obras de pequeno e médio porte, as características específicas do concreto, como resistência à compressão, pega, trabalhabilidade, perda ao fogo etc. não são executadas de maneira correta. O concreto se refere à composição de cimento, água e matérias inertes (areia, pedregulho, pedra britada ou argila expandida), que, quando em estado plástico, endurece com o passar do tempo, devido à hidratação do cimento (combinação química com a água) (AZEREDO, 1997). Desde seus primórdios, o uso do concreto foi ampliado na Construção Civil. Seu emprego garantia resistência deficiente à tração, particularmente nas peças submetidas à flexão. Dessa forma, a escolha de materiais adequados e de boa qualidade garantem que o concreto Construção de Edifícios 26 apresente características básicas e que forneça segurança à construção. Nesse sentido, os materiais utilizados no concreto são: • Cimento Portland: só serão aceitos os cimentos que obedecerem às especificações brasileiras para cimento Portland, destinados à preparação do concreto. • Areia: deverá ser sílico-quartzosa, de grãos inertes e resistentes, limpa e isenta de impurezas e matéria orgânica. • Brita: constituída de cascalho de granito - gnaisses ou basalto, bem graduados, limpos, isentos de argilas e de partes em decomposição e de pedregulho. • Água: deve ser limpa, isenta de óleos, álcalis e ácidos, podendo ser a água potável. • Aditivos: são os produtos químicos ou resinas, que são adicionados com o objetivo de alterar ou comunicar algumas propriedades ao concreto. Com relação ao concreto armado, esse produto surgiu quando houve a necessidade de emprego de um material estrutural em que se associasse a essa pedra artificial um material com resistência satisfatória à tração, denominado “armadura”. VOCÊ SABIA? O concreto armado se refere a um material estrutural constituído pela associação do concreto simples com uma armadura passiva, que tem como objetivo resistir, solidariamente, aos esforços os quais a peça estiver submetida (CLÍMACO, 2005). O concreto armado atua diretamente com o concreto simples, fazendo com que ele (concreto simples) trabalhe junto com a armadura de aço, criando uma resistência maior da viga, dificultando as temidas falhas nos elementos, conforme apresentado na figura 4. Construção de Edifícios 27 Figura 4 - Viga de concreto simples (a) e concreto armado (b) Fonte: Pfeil (2009). Ressalta-se que essa união é possível porque os coeficientes de dilatação térmica dos dois materiais são praticamente idênticos. As barras de aço incorporadas à peça de concreto são denominadas “armadura passiva” (CLÍMACO, 2005). O autor reporta que o objetivo da armadura passiva é resistir às tensões provenientes das ações atuantes, sem introduzir nenhum esforço adicional à peça. Dessa forma, as armaduras em peças de concreto armado só trabalham se houver solicitação. Outro item relatado na definição de concreto armado é a solidariedade entre os materiais. Essa propriedade é garantida pela aderência entre o aço e o concreto, assegurando a existência do material “concreto armado”, de modo anão haver deslizamento ou escorregamento relativo entre ambos quando a peça for solicitada (CLÍMACO, 2005). Os elementos estruturais que compõem uma estrutura de concreto armado são geralmente os pilares, vigas e lajes. REFLITA: A configuração da estrutura de uma edificação precisa garantir segurança, economia, durabilidade, estética e funcionalidade, além de considerar a finalidade da edificação e o solo no qual deverá ser implantada. Dessa forma, o concreto armado utilizado pelos pilares, vigas e lajes seguem a mesma premissa de qualquer estrutura de edificação. Construção de Edifícios 28 As vigas, segundo a NBR 6118/2014 (ABNT, 2014), são barras retas e horizontais, que recebem ações das lajes, vigas secundárias e das paredes. Ainda, as vigas têm a função de transmitir os carregamentos atuantes nelas para as colunas do edifício. Já os pilares são elementos lineares de eixo reto e vertical e têm o objetivo de imprimir os carregamentos impostos para as fundações. Os pilares são considerados os elementos de maior importância na estrutura. Essa importância denota-se pelo fato de que a estrutura, além de transmitir as ações para a fundação, também tem como outro objetivo o oferecimento da estabilidade global na edificação, tornando-a resistente. Na figura 5, é exemplificado cada elemento da estrutura do concreto armado Figura 5 - Elementos estruturais do concreto armado Fonte: Elaborado pela autora (2021). Verificamos na figura 5 que a laje recebe a carga e transfere para as vigas. As vigas recebem a carga da laje e transferem para os pilares e, dessa forma, os pilares transferem as cargas para a fundação da construção. Por fim, algumas vantagens do concreto armado são: boa resistência à maioria das solicitações, boa trabalhabilidade, fazendo com que o concreto armado possa ser adaptado a vários tipos de formas, o que Construção de Edifícios 29 traz uma grande liberdade para o engenheiro (FUSCO, 1995; CLÍMACO, 2005). Essa questão da moldabilidade é uma das grandes vantagens do concreto armado, principalmente, na construção das pontes, pois, além de garantir o funcionamento da estrutura pela união das resistências mecânicas do aço e do concreto que se complementam, é possível que sejam dadas formas diversificadas às estruturas, tornando-as visualmente agradáveis aos usuários. Ainda, como no exemplo de uma ponte, além de possuírem grande massa e rigidez, as estruturas de concreto armado minimizam os efeitos de vibrações e oscilações causadas pelo vento ou por ações decorrentes de utilização, o que é muito importante em obras desse tipo, que necessitam vencer um vão considerável em um ambiente marítimo. Além disso, sua realização em ambiente marítimo é garantida pelos critérios de durabilidade das estruturas do concreto armado. Outro concreto muito utilizado é o protendido. “Concreto protendido” é o material estrutural constituído pela associação do concreto simples com uma armadura ativa, resistindo solidariamente aos esforços a que a peça estiver submetida (CLÍMACO, 2005). Importante verificarmos que a definição de concreto protendido é a mesma do concreto armado, com exceção da denominação “ativa” para a armadura. Em peças de concreto pretendido, a sua armadura é construída por cabos ou cordoalhas, submetida a uma força de tração, aplicada por meio de macacos hidráulicos, antes de ser aplicado o carregamento previsto. Quando retirados os macacos e as cordoalhas firmemente ligadas à ancoragem, serão induzidas tensõesde compressão na peça, antes de ela receber as cargas previstas. E daí que surge o nome “protensão”. Dessa forma, o termo “armadura ativa” significa que essa armadura atua na redução, ou até mesmo na eliminação, das tensões de tração que serão produzidas no concreto quando for aplicado o carregamento definitivo nessa estrutura . Detalhes construtivos de estruturas em aço O aço na Construção Civil teve origem no século XVIII, com a construção da ponte sobre o Rio Severn na Inglaterra em 1779. Esse foi Construção de Edifícios 30 um importante marco na Construção Civil, pois permitiu que um material mais resistente, porém caro, fosse utilizado para criar estruturas maiores (PFEIL, 2009). O aço tem em sua composição 98% de ferro, com parcelas menores de carbono, silício, enxofre, fósforo, manganês, entre outros (BELLEI, 1994). Entre os elementos de sua composição, o carbono (C) é o que exerce o maior efeito nas propriedades do aço. Ainda, com valores elevados de carbono em sua composição, o aço tem a capacidade de elevar a resistência e dureza. Em contrapartida, o aço se torna mais quebradiço e a sua solubilidade diminuiu. VOCÊ SABIA? Os aços são ligas de ferro-carbono em que o teor de carbono varia de 0,008% a 2,11% (PFEIL; PFEIL, 2013). Para o dimensionamento dos elementos estruturais de aço, considera-se a NBR 8800/2008 (ABNT, 2008). O emprego da NBR garante ao engenheiro um projeto seguro e econômico. Aços estruturais, de acordo com Bellei; Bellei (2011) são os aços que, devido à sua resistência mecânica, resistência à corrosão, durabilidade, soldabilidade e outras propriedades são adequados para uso em elementos que suportam cargas. Ainda, segundo o autor, aços estruturais são divididos em três grupos: aços com baixo teor de carbono, aços com baixo teor de carbono de alta resistência mecânica e baixa liga; aços com baixo teor de carbono de alta resistência mecânica e baixa liga, resistentes à corrosão atmosférica. Aços com baixo teor de carbono O aço pode ser classificado como aço comum com baixo teor de carbono se ele apresentar as seguintes características: teores máximos dos elementos de liga não excedam - manganês (1,65%), silício (0,60%), cobre (0,40%) (BELLEI; BELLEI, 2011). Construção de Edifícios 31 Um bom exemplo de aço com baixo teor de carbono é o Aço ASTM A36. Esse tipo aço é o principal para uso estrutural para edifícios e pontes, porque seu limite de escoamento mínimo é de 250 MPa para perfis e chapas. Aços com baixo teor de carbono, de alta resistência e baixa liga De acordo com Bellei; Bellei (2011), esse grupo de aço tem um limite de escoamento acima de 275 MPa e atinge sua resistência durante o processo de laminação a quente, independentemente de tratamento térmico. Ainda segundo os autores, esse tipo de aço apresenta um custo um pouco maior que os aços carbono, visto que oferece maior resistência. Um bom exemplo de aço pertencente a esse grupo é o ASTM A572 G50, considerado o principal aço de alta resistência e baixa liga, com um limite de escoamento mínimo de 345 Mpa. Aços com baixo teor de carbono, de alta resistência e baixa liga, resistentes à corrosão atmosférica A adição de alguns elementos de liga (o cobre, o níquel e o cromo) podem reduzir o efeito da corrosão, quando os aços são expostos à atmosfera (BELLEI, 1994). IMPORTANTE: A película de óxido formada (“pátina”) se desenvolve de forma aderente, protegendo o aço e reduzindo a velocidade de ataque dos agentes corrosivos presentes no meio ambiente (BELLEI; BELLEI, 2011). O aço ASTM A588 é o principal exemplo desse grupo, também conhecidos como “aços patináveis”. No Brasil, são conhecidos como COR ou SAC. Construção de Edifícios 32 Aços para armaduras de concreto O aço para armaduras de concreto armado pode ser dividido também em barras e fios. As barras se referem aos produtos com diâmetro nominal de 6,3 mm ou superiores, que passam exclusivamente por processo de laminação a quente, sem posterior processo de deformação mecânica. Os fios, por sua vez, são aqueles cujos diâmetros nominais são inferiores a 10,0 mm, obtidos a partir de laminação a frio (fio-máquina ou trefilação) (ABNT, 2007). A NBR 7480/2007 (Aço destinado a armaduras para estruturas de concreto armado — Especificação) contém as especificações dos aços destinados às armaduras (ABNT, 2007). IMPORTANTE: Os aços destinados às armaduras seguem a seguinte nomenclatura: CA-XX, onde: CA é prefixo que indica os aços para concreto armado; XX indica a resistência característica ao escoamento (fyk) das barras ou dos fios de aço (expressos em kN/cm²) (ABNT, 2007). De acordo com a ABNT NBR 7480/2007, reportam as seguintes categorias: CA-25 (superfície obrigatoriamente lisa); CA-50 (superfície obrigatoriamente nervurada) e CA-60 (fios podem ser lisos, entalhados ou nervurados) (ABNT, 2007). Detalhes construtivos de estruturas em madeira Classificação da madeira As madeiras utilizadas em estruturas são classificadas em dois tipos: madeiras duras e madeiras macias. Madeiras duras (algumas delas denominadas madeiras de lei) são obtidas de troncos de árvores frondosas, com folhas achatadas e largas, como a peroba, ipê e carvalho. As madeiras macias são obtidas de árvores coníferas, com folhas em forma de agulhas ou escamas, como o pinheiro. Construção de Edifícios 33 As árvores de madeiras duras crescem mais lentamente do que as árvores de madeiras macias e, geralmente, têm uma estrutura mais densa, que oferece maior resistência (PFEIL; PFEIL, 2003). VOCÊ SABIA? Embora a nomenclatura de madeiras duras e madeiras macias sugira que a classificação seja baseada na resistência ou na dureza da madeira, a distinção é feita com base na estrutura celular do tronco (AGHAYERE; VIGIL, 2017). As madeiras utilizadas em estruturas na Construção Civil podem ser classificadas ainda em maciças ou industrializadas. Madeiras maciças, tem o tronco da árvore cortado em dimensões padrões. Em contrapartida, as madeiras industrializadas são produzidas por meio da colagem de lâminas com direções ortogonais alternadas das fibras, ou seja, a chamada madeira compensada, ou de lâminas finas sob pressão, configurando o que comercialmente é vendido, a madeira laminada e colada. Elementos de estruturas de madeira As treliças de coberturas (tanto construções residenciais quanto industriais) são exemplos tradicionais de sistemas estruturais de madeira. A função da estrutura é sustentar as cargas exercidas no telhado da construção (PINHEIRO; MOLINA; LAHR, 2010). Os principais elementos de uma cobertura tradicional de residências com telhas cerâmicas são: caibros, ripas, terças e tesouras. A figura 6 apresenta um esboço da estrutura em madeira. Construção de Edifícios 34 Figura 6 - Elementos estruturais de uma cobertura de madeira Fonte: Adaptado de Pfeil; Pfeil (2003). Os caibros são os elementos que ficam apoiados nas terças, que atuam com o objetivo de apoiar as ripas. Já as ripas são elementos que ficam apoiados nos caibros, os quais têm a função de oferecer sustentação para os elementos finais de cobertura, ou seja, as telhas. Ainda, segundo Pinheiro; Molina; Lahr (2010), as terças são vigas cujos apoios estão localizados nos nós das tesouras que, por sua vez, referem-se às treliças compostas por elementos estruturais conectados a suas extremidades. VOCÊ SABIA? Além de caibros, terças e ripas, os telhados têm em sua estrutura as chamadas TESOURAS. As tesouras são estruturas eficientes para vencer vão sem os apoios intermediários, visto que são estruturas planas verticais que recebem as cargas paralelamente ao seu plano, repassando aos apoios. Os telhados ainda podem ser construídos sem as tesouras, mas, para isso, deve-se criar um apoio para as terças em estruturas desenvolvidas em concreto. Construção de Edifícios 35 RESUMINDO: E então? Gostoudo que lhe mostramos? Aprendeu mesmo tudinho? Agora, só para termos certeza de que você realmente entendeu o tema de estudo deste capítulo, vamos resumir tudo o que vimos. Você deve ter aprendido que as estruturas e os elementos estruturais devem ter resistência adequada, bem como rigidez e dureza para permitir funcionalidade adequada durante a vida útil da estrutura. O projeto deve prover ainda alguma reserva de resistência, acima da que seria necessária para resistir às cargas de serviço; ou seja, a estrutura deve prever a possibilidade de um excesso de carga (solicitação). Estruturas de madeira, na Construção Civil, são muito utilizadas, principalmente para a cobertura ou telhado. Dessa forma, você aprendeu todos os elementos necessários para que o projeto e execução do seu telhado “não venham por água abaixo”. Além disso, ter conhecimento sobre os detalhes construtivos, independente do material, é muito importante, pois o detalhamento construtivo ajuda no processo de produção de uma boa engenharia, facilitando a compreensão da parte e do todo. Construção de Edifícios 36 Levantamento de materiais em projetos de concreto armado OBJETIVO: Ao término deste capítulo, você será capaz de conhecer com detalhes os materiais que constituem o concreto armado. Ainda, você irá aprender que nem todo cimento é igual. Existem diferentes classificações para o cimento, de modo que é preciso conhecer tais classificações para poder utilizar o melhor na sua obra, não é mesmo? Ainda, você irá conhecer quem são os agregados utilizados na constituição do concreto, aprendendo a diferenciar cada um deles a fim de obter o melhor concreto, com resistência e qualidade. E aí, motivado para desenvolver esta competência? Vamos lá. Avante! Qualidade dos materiais para concreto armado Cimento O cimento Portland foi criado na Inglaterra, no ano de 1824, e teve a produção industrial iniciada somente no ano de 1850. O cimento tem em sua composição um pó fino com propriedades aglomerantes, aglutinantes ou ligantes, que tem como objetivo endurecer sob ação da água e que, após endurecido, não se decompõe mesmo que seja novamente submetido à ação da água (ABCP, 2002). O principal elemento do cimento é o clínquer. O clínquer é um material obtido da mistura de rocha calcária britada e moída, argila e eventuais corretivos químicos, submetida a calor intenso de 1.450ºC e posterior resfriamento, formando pelotas (o clínquer) (BATTAGIN, 2011). Construção de Edifícios 37 A moagem do clínquer, adicionado de 3 a 5% de sulfato de cálcio com o objetivo de regular o tempo de pega, origina o cimento Portland comum (BATTAGIN, 2011). Outras matérias-primas são adicionadas ao clínquer no processo de moagem, como o gesso, o fíler36 calcário, a escória de alto-forno37 e materiais pozolânicos e carbonáticos. Em geral, para garantir a eficiência da construção, são aceitos cimentos que obedecem às especificações brasileiras para cimento Portland, destinados à preparação do concreto. Entre os diferentes tipos de cimento, alguns estão listados no quadro 2. Quadro 2 - Tipos de cimento Portland normalizados no Brasil Fonte: Adaptado de ABCP (2002), Battagin (2011). Importante que alguns dos cimentos mencionados no quadro 2 são de uso mais comum, dependendo da região do Brasil, em função principalmente da disponibilidade. O cimento Portland é encontrado no comércio em sacos com peso líquido de 50 kg e por vezes em sacos de 35 kg. Para evitar a hidratação e a redução das propriedades do cimento, é necessário acondicionar o produto longe de áreas que contenham umidade. Logo, é essencial abrigar os produtos em locais com cobertura. Construção de Edifícios 38 REFLITA: O surgimento do cimento Portland provocou uma revolução na Construção Civil, pois apresentava propriedades físicas e químicas até então não vistas em outros materiais, por exemplo, sua trabalhabilidade, capacidade de endurecimento e as altas resistências finais. Por esses motivos, o cimento fez parte de grandes obras e, atualmente, o material ainda é amplamente empregado em todo o mundo, movimentando bilhões de dólares por ano. Para cimento Portland, há duas opções: alta resistência inicial e baixo calor de hidratação (AZEREDO, 1997; CLÍMACO, 2005). O principal uso do cimento Portland de alta resistência inicial é em casos de necessidade de remoção rápida das formas para reutilização, ou quando uma determinada resistência mínima – necessária para a continuidade da obra – deve ser atingida rapidamente. Esse tipo de cimento, entretanto, não é adequado para obras constituídas por elementos robustos em concreto, justamente por apresentar maior velocidade de liberação de calor de hidratação. Já o cimento Portland de baixo calor de hidratação, devido ao baixo teor de C3S e C3A, desenvolve a resistência do concreto de maneira mais lenta, não alterando, entretanto, sua resistência final. Esse tipo de cimento foi desenvolvido propriamente para o uso em grandes barragens de gravidade, justamente pelo baixo calor de hidratação. Agregados Os agregados podem ser definidos como os materiais granulosos e inertes constituintes das argamassas e concretos (BAUER, 2000) e constituem cerca de 70 a 80 % da sua composição. Os agregados são classificados quanto à origem: em naturais, britados, artificiais. Os de origem natural são os encontrados na natureza, como o pedregulho (cascalho ou seixo rolado), areia de rio e de cava etc. Os considerados britados são aqueles que passaram por britagem, como Construção de Edifícios 39 a pedra britada, pedrisco, pedregulho britado, areia britada etc. Por fim, os artificiais são os agregados resultantes de algum processo industrial, como a argila expandida, vermiculita etc. VOCÊ SABIA? A Construção Civil consome cerca de 75% dos recursos naturais extraídos da natureza. A produção desses materiais, o transporte e o seu uso compõem os custos e contribuem muito para a poluição global, em geral pela liberação de gases do efeito estufa, poluição do ar, e liberação de CO2. Quanto à dimensão dos grãos, os agregados são classificados em: agregado miúdo (grãos passam pela peneira com abertura de malha de 4,75 mm e ficam retidos na peneira com abertura de malha de 0,075 mm) e agregado graúdo (grãos passam pela peneira com abertura de malha de 152 mm e ficam retidos na peneira com abertura de malha de 4,75 mm). No comércio é comum encontrar as britas nos seguintes tamanhos: • brita 0 (4,8 a 9,5 mm), conhecido como pedrisco. • brita 1 (9,5 a 19 mm). • brita 2 (19 a 25 mm). Na figura 7, são apresentados os agregados graúdos que são comercializados. Figura 7 - Agregados graúdos encontrados no comércio (a) brita 0 (b) brita 1 e (c) brita 2 Fonte: Elaborado pela autora (2021). Construção de Edifícios 40 Água A água é um elemento que possibilita as reações químicas de hidratação do cimento, reações essas que garantem as propriedades de resistência e durabilidade do concreto.. Juntamente do cimento, a água tem como objetivo produzir uma matriz resistente, que proporciona a aglutinação dos agregados, conferindo ao concreto a durabilidade e vida útil prevista no projeto das estruturas. A água tem a capacidade de diminuir o atrito por meio de película envolvente aos grãos. Essa diminuição do atrito possibilita a aglutinação do agregado pela pasta de cimento, fornecendo a coesão e consistência necessárias para que o concreto no estado plástico possa ser produzido, transportado e colocado nas fôrmas, sem que ocorra perda de homogeneidade. Coesão é a resistência do concreto à segregação. É uma medida da facilidade de adensamento e de acabamento. Consistência: maior ou menor capacidade do concreto de se deformar sob a ação da sua própria massa. Estado plástico: concreto no estado fresco (MEHTA; MONTEIRO, 2014). Por fim, a água de abastecimento público (concessionária)é considerada adequada para uso em concreto. Tipos de aço para concreto armado A escolha do tipo de aço tem como base condições econômicas, em especial da disponibilidade de mercado, geralmente, em obras convencionais. As principais normas brasileiras que abordam as armaduras usadas em estruturas de concreto armado são a norma NBR 7480/2007, “Aço destinado a armaduras para estruturas de concreto armado – Especificação” e a norma NBR 7481/1990, “Tela de aço soldada – Armadura para concreto”. Construção de Edifícios 41 As barras ou fios de aço, no concreto armado, tem como função a resistência aos esforços de tração. As barras e os fios de aço têm um comprimento, usual, de 12 metros, admitida uma tolerância de 1% para mais ou para menos (FUSCO, 1995). VOCÊ SABIA? O aço é o único material a apresentar boa resistência à tração e compressão. Essa é uma das razões, entre tantas outras, da ampla utilização do aço nas edificações. De acordo com as características mecânicas, barras e fios são classificados conforme o valor característico da resistência de escoamento, nas categorias CA-25, CA-50 e CA-60, apenas para fios. As barras são os produtos de diâmetro nominal 6,3 mm ou superior, obtidos exclusivamente por laminação a quente, sem processo posterior de deformação mecânica (ABNT, 2007). As barras de aço são classificadas em 25 MPa e em 50 MPa. Quanto à superfície, as barras e os fios de aço podem ser lisas ou nervuradas (entalhadas) de acordo com sua classificação (ABNT, 2007) (figura 8). Figura 8 - Exemplo de barras de aço (lisa e nervurada) Fonte: Pixabay Construção de Edifícios 42 Barras de aço CA-25 devem ter superfície obrigatoriamente lisa, sem quaisquer tipos de nervuras ou entalhes. Seu coeficiente de conformação superficial deve ser adotado para todos os diâmetros com valor igual a 1 (η = 1,0) (ABNT, 2014). IMPORTANTE: O coeficiente de conformação superficial é o coeficiente que relaciona a capacidade aderente entre o aço e o concreto (ABNT, 2014). Já as barras CA-50 são obrigatoriamente providas de nervuras transversais oblíquas (ABNT, 2007). Ainda, a ABNT (2007) reporta que as nervuras têm como função: aumentar a aderência das barras ao concreto, visto que ajudam no travamento das barras, impedindo a rotação no interior do concreto. Para diâmetros menores que 10,0 mm, por exemplo, pode-se adotar o valor de coeficiente de conformação superficial igual a 1 (η = 1,0). Os aços CA-50 e CA-60 são soldáveis, característica útil para estruturas em concreto armado. O aço CA-60, que apresenta maior resistência, possibilita a redução nas seções de concreto, tornando as estruturas mais esbeltas e leves, como quando utilizadas em vigotas de lajes pré-moldadas (ABNT, 2014). Os fios são produtos com diâmetro nominal 10 mm ou inferior, obtidos a partir de fio-máquina por trefilação ou laminação a frio (FUSCO, 1995). Os fios de aço são classificados com 60 Mpa, podendo ser lisos, entalhados ou nervurados. (ABNT, 2008). Na tabela 3, são apresentados os diâmetros padronizados pela NBR 7480/2007 (ABNT, 2007). Construção de Edifícios 43 Tabela 3 - Diâmetros nominais de barras e fios recomendados pela NBR 7480/2007 Fonte: Adaptado de ABNT (2007). As telas de aço, por sua vez, são um tipo de armadura pré-fabricada composta por uma rede de malhas retangulares formadas por fios de aço sobrepostos longitudinal e transversalmente, com todos os seus pontos de contato soldados pelo processo de caldeamento. IMPORTANTE: Em geral, o uso de telas de aço se mostra uma solução rápida e prática para lajes, pisos, calçamentos etc., aliando agilidade à qualidade, além de vantajosa economicamente, pois há a redução de tempo de execução e de mão de obra, assim como a diminuição de perdas por corte. A NBR específica para as telas de aço para concreto armado é a NBR 7481/1990 (ABNT, 1990). Essa NBR apresenta algumas notações que não são mais utilizadas, como a divisão de barras e fios em classe A e B, segundo o processo de fabricação. Por fim, quando comparadas ao uso das armaduras por meio de fios e barras, as telas soldadas otimizam o processo construtivo, uma vez que propiciam maior agilidade no posicionamento, conferem segurança à ancoragem, garantem a aderência do concreto ao aço, além de garantirem o controle de fissuração. Propriedades mecânicas de barras e fios de aço As propriedades mecânicas dos aços são a resistência mecânica, a elasticidade, a dureza e a ductilidade. Elas dependem da sua composição química, do tratamento químico e do processamento (ABNT, 2014). Como exemplo de propriedades do aço, temos: Construção de Edifícios 44 • Ductilidade: capacidade do material sofrer deformações plásticas (permanentes) antes de se romper. • Fragilidade: oposto da ductilidade. Alguns dos fatores que podem transformar o aço em material frágil são as baixas temperaturas e efeitos térmicos localizados, como as soldas. • Resiliência: capacidade de absorção de energia mecânica em regime elástico. • Tenacidade: refere-se à energia total, elástica e plástica que o material pode absorver até sua ruptura. • Dureza: resistência ao risco ou à abrasão. Para obter propriedades mecânicas mais importantes, citadas anteriormente, alguns ensaios mais específicos são necessários, como o ensaio de tração e de dobramento. O ensaio de tração é usado como uma medida de resistência mecânica do material. Esse ensaio precisa ser realizado de acordo com a norma NBR 6892-1:2013 (ABNT, 2013). Nesse sentido, o ensaio busca aplicar uma força axial de tração em barras e fios de aço, de modo a aumentar o seu comprimento, utilizando equipamentos adequados. Com isso, o ensaio consegue determinar três propriedades: resistência característica ao escoamento; limite de resistência e alongamento (ABNT, 2013). VOCÊ SABIA? O aço é um material que apresenta, ao ser submetido a uma força axial de tração, uma fase elástica, para a qual as deformações ocorridas não são permanentes. A partir de um limite, o aço entra em uma fase plástica, em que as deformações são permanentes. Na figura 9, é apresentado um corpo de prova (haste reta) submetido a uma carga axial de tração, aplicada na direção do seu eixo. Construção de Edifícios 45 Figura 9 - Corpo de prova submetido a carga axial de tração Fonte: Adaptada de Pfeil; Pfeil (2013). Verifica-se na figura 9 que, sob o efeito da força F de tração simples aplicada, a haste metálica sofre uma deformação, passando o comprimento inicial de L0 a um comprimento final Lf. Há uma redução da área da seção transversal e consequente alongamento da haste (figura 9b). O alongamento sofrido pela haste é dado pela fórmula: FÓRMULA: ∆L =Lf -Lo onde: ΔL é o alongamento; L0 é o comprimento inicial da barra/ haste e Lf é o comprimento final da barra/haste. O grau de deformação dependerá da magnitude da tensão aplicada. A tensão normal aplicada (σ) é obtida a partir da divisão da força aplicada F pela área da seção transversal inicial do corpo de prova (A), por meio da fórmula: FÓRMULA: Dentro do limite elástico, as tensões são proporcionais às deformações (lei de Hooke), sendo válida a relação, pela fórmula: FÓRMULA: σ =E × ε onde: E é o coeficiente de proporcionalidade, ou módulo de elasticidade/módulo de Young; ε é o alongamento unitário. Construção de Edifícios 46 O alongamento unitário, por sua vez, é obtido de acordo com a relação dada pela fórmula: FÓRMULA: No regime elástico, cessada a força atuante, a haste retorna a suas dimensões originais. Após o regime elástico, as deformações sofridas pelo material são permanentes, configurando o regime de deformação plástica. Das propriedades determinadas no ensaio de tração, a mais importante é a resistência ao escoamento. A importância é devido ao seu valor limite, que indica qual é a carga que a barra ou o fio pode suportar sem apresentar deformaçõespermanentes. Ainda, se superado o valor limite de escoamento, a armadura ficará danificada e a estrutura estará vulnerável a rompimentos. Já o ensaio de dobramento é utilizado como medida da ductilidade do material. O ensaio precisa ser realizado de acordo com a NBR ISO 7438/2016, “Materiais metálicos – Ensaio de dobramento” (ABNT, 2016). O ensaio consiste em submeter um corpo de prova a um dobramento de 180° em torno de um pino com diâmetro padronizado e visa reproduzir as situações às quais os materiais estarão submetidos em obra. As barras e os fios de aço são aprovados quando não apresentam quebra ou fissura na região dobrada. Construção de Edifícios 47 RESUMINDO: E então? Gostou do que lhe mostramos? Aprendeu mesmo tudinho? Agora, só para termos certeza de que você realmente entendeu o tema de estudo deste capítulo, vamos resumir tudo o que vimos. Você deve ter aprendido que o cimento está para o concreto assim como a farinha está para um bolo, sendo a qualidade do bolo dependente do cozinheiro. Dessa forma, você conheceu todos os materiais constituintes do concreto. Aprendeu os tipos diferentes de cimentos, assim como os diferentes tipos de aço empregados na composição do concreto armado. Todas as propriedades dos materiais que têm interferência na resistência do concreto foram abordadas. Percebeu que os ensaios têm como objetivo aferir a resistência daquela estrutura, garantindo segurança para a sua obra. Aprendeu, também, os detalhes construtivos, ou seja, que o detalhamento construtivo ajuda no processo de produção de uma boa engenharia, facilitando a compreensão da parte e do todo. Por fim, você pôde compreender a importância da boa escolha e um passo fundamental: o bom planejamento antes de iniciar uma concretagem em uma obra de engenharia. Construção de Edifícios 48 Armaduras para concreto e traço de concreto OBJETIVO: Ao término deste capítulo, você será capaz de aprender sobre as formas de execução de concreto armado, seguindo passos para sua construção. Irá aprender o que é uma armadura de concreto armado e sua importância. Conhecerá as formas de execução de emendas em barra de aço assim como a importância da cura correta do concreto na construção. E por falar em concreto, aprenderá a calcular o traço correto do concreto e sua dosagem. E então? Motivado para desenvolver esta competência? Vamos lá. Avante! Execução de estruturas em concreto armado As estruturas de concreto armado são compostas de concreto, que propicia resistência à compressão juntamente do aço, que possui boa resistência à tração. Essa combinação tem como resultado uma estrutura resistente, muito utilizada no setor da Construção Civil. REFLITA: A boa concepção e construção das estruturas de concreto armado aumenta a vida útil da estrutura, pois, como qualquer outro material, o concreto armado vai se degradando com o tempo. Contudo, a durabilidade dos seus materiais também pode ser afetada pela ação das intempéries, agentes físicos, químicos e biológicos naturais e pelas ações mecânicas imprevisíveis ou sobrecargas. Construção de Edifícios 49 A execução de estruturas em concreto armado segue um esquema básico de produção, com a qualidade especificada, conforme apresentado na figura 10. Figura 10 - Esquema básico para execução de estruturas em concreto armado Fonte: Adaptada de Barros, Melhado e Araújo (2006, p. 20). Verifica-se na figura 10 que a primeira etapa é execução das fôrmas. As principais funções das fôrmas consistem em, segundo Barros; Melhado; Araújo (2006): • Dar forma ao concreto armado. • Conter o concreto fresco e sustentá-lo até que atinja resistência suficiente. • Servir de suporte para o posicionamento das armaduras. • Servir de suporte para o posicionamento de elementos de instalações e outros itens embutidos. • Servir de estrutura provisória para as atividades de armação e concretagem. • Proteger o concreto novo contra choques mecânicos. • Limitar a perda de água de amassamento do concreto, de modo a favorecer as reações químicas de cura do cimento. Construção de Edifícios 50 O sistema de fôrmas pode ser composto por: molde, estrutura do molde, escoramento (cimbramento) e peças acessórias. O molde, de acordo com Barros, Melhado e Araújo (2006), refere-se ao elemento que caracteriza a forma da peça, entrando em contato direto com o concreto, definindo o formato e a textura conforme especificações de projeto, podendo ser dividido em painéis de laje, fundos e faces de vigas e dos pilares. IMPORTANTE: A estrutura que apoia fôrmas é denominada de escoramento ou cimbramento. Ela atua com o objetivo de transmitir os esforços da estrutura do molde para algum ponto de suporte na própria estrutura de concreto (BARROS; MELHADO; ARAÚJO, 2006). A estrutura do molde proporciona a sustentação, travamento e enrijecimento do molde, garantindo que não se deforme durante as atividades de armação e concretagem. A estrutura do molde pode ser executada em madeira, materiais metálicos ou misto de madeira e elementos metálicos. A próxima etapa é a montagem das armaduras. Armaduras para concreto Barros, Melhado e Araújo (2006) relatam um roteiro para a produção de armaduras em concreto armado. A produção de armadura em concreto armado tem seu início com a compra, recebimento e estocagem. Após essas etapas, inicia-se a etapa executiva de corte da armadura. Nessa etapa, os fios e as barras podem ser cortados com equipamentos (talhadeiras, tesourões especiais, máquinas de corte manuais ou mecânicas) e, eventualmente, discos de corte. É muito importante que, nessa fase, tenha-se o cuidado com o planejamento de corte do material, otimizando sua utilização, evitando Construção de Edifícios 51 desperdícios e gastos desnecessários (BARROS; MELHADO; ARAÚJO, 2006). Ainda, a NBR 6118/2014 (ABNT, 2014) define que as barras das armaduras precisam ser ancoradas de forma que as forças a que estejam submetidas sejam integralmente transmitidas ao concreto, seja por meio de aderência ou de dispositivos mecânicos ou por combinação de ambos. Após o corte dos fios e barras, a próxima etapa é o dobramento. O dobramento é realizado sobre bancadas de madeira, onde fixam-se pinos, de modo a facilitar a dobra. Na sequência, tem-se a montagem da armadura. Nessa etapa, a ligação das barras entre si ou com os estribos é feita com a utilização de arame recozido. Os arames normalmente indicados são os arames recozidos nº. 18 ou nº. 20. IMPORTANTE: A montagem das armaduras deve estar sempre de acordo com o projeto estrutural elaborado especificamente para a obra em questão. Após a montagem das armaduras, a etapa seguinte é a concretagem das estruturas, composta pelas etapas de lançamento, adensamento e cura do concreto. Nesse sentido, o concreto precisa estar compactado ao máximo dentro da fôrma. Para garantir um bom adensamento, a NBR 6118/2014 cita a necessidade de prever, no detalhamento da disposição das armaduras, espaço suficiente para a entrada da agulha do vibrador (ABNT, 2014). Na sequência, é preciso realizar a cura do concreto. A cura do concreto é o tratamento realizado durante o período de endurecimento, apresentando como função evitar a evaporação acelerada da água de amassamento. A cura do concreto tem como objetivo evitar a retração hidráulica e garantir a continuidade das reações de hidratação do cimento nas Construção de Edifícios 52 primeiras idades do concreto, quando sua resistência ainda é pequena (NEVILLE, 2015). A etapa de desforma encerra o ciclo de produção das estruturas de concreto armado, retirando-se as fôrmas e os escoramentos, após o tempo de cura do concreto. O quadro 3 apresenta o tempo de cura do concreto. Quadro 3 - Tempo de cura do concreto Fonte: Adaptado de Barros; Melhado; Araújo, (2006). Emendas de barra de aço na armadura do concreto As barras de aço apresentamusualmente o comprimento igual a 12 m. Quando na utilização da barra é preciso que ela apresente comprimento superior ao encontrado no mercado, é muito comum realizar emendas nas barras que vão constituir as armaduras. Essas emendas podem ser realizadas do tipo: transpasse, luvas rosqueadas ou prensadas, solda ou outro dispositivo, desde que devidamente justificado. Nas emendas do tipo solda e luva, o concreto não participa da transmissão de forças de uma barra para outra. Nesse sentido, a emenda do tipo solda e luva pode ser disposta em qualquer posição, desde que a resistência das luvas rosqueadas seja maior que a das barras emendadas e que a solda atenda às especificações de controle de aquecimento e resfriamento da barra (ABNT, 2014). Construção de Edifícios 53 REFLITA: Normalmente, quando o profissional utiliza um software para dimensionar e detalhar as estruturas do concreto armado, geralmente, o próprio software especifica o transpasse para emendar. Entretanto, em alguns casos, isso irá acontecer na obra e você, como profissional, precisa saber como resolver a situação sem ter um programa por perto. Na emenda por transpasse, o concreto participa da transmissão dos esforços entre as barras (ABNT, 2014). A NBR 6118/2014 estabelece que essa emenda só é permitida para barras de diâmetro com até 32 mm. Para barras nervuradas, a emenda, segundo Fusco (1995) pode ser realizada de modo que as barras fiquem em contato direto, visto que a presença de saliências garante que elas sejam envolvidas pela argamassa. Para essa situação, as barras podem ser amarradas com arame recozido para garantir a sua posição durante a concretagem. Traço de concreto O concreto é uma mistura de aglomerantes, agregados e água em determinadas proporções. Na linguagem da Construção Civil, essa mistura é chamada de dosagem ou traço. A dosagem refere-se ao processo de seleção dos componentes adequados e a determinação de suas proporções com a finalidade de produzir um concreto econômico, com algumas propriedades mínimas: trabalhabilidade, resistência e durabilidade (NEVILLE; BROOKS, 2013). Com relação aos métodos de dosagem, a literatura relata a do Instituto Brasileiro do Concreto (Ibracon) e do American Concrete Institute (ACI) (TUTIKIAN; HELENE, 2011). De acordo com Tutikian; Helene (2011), o método de dosagem do Ibracon pode ser classificado como teórico-experimental. Uma das partes é executada em laboratório, precedida por uma parte analítica de cálculo. O parâmetro mais importante para o método é o fator a/c (FATOR ÁGUA/ Construção de Edifícios 54 CIMENTO), sem exigir conhecimentos prévios sobre o cimento, as adições ou os agregados. O fator água/cimento influencia diretamente na porosidade capilar da mistura, que, por sua vez, interfere na durabilidade e na resistência do concreto. Os poros capilares, que formam uma rede de canais intercomunicantes por toda a massa de concreto, decorrem da evaporação do excesso de água de amassamento (NEVILLE, 2017). Neville (2017) reporta que aproximadamente 5% de vazios no concreto podem provocar uma redução de aproximadamente 30% na resistência à compressão do concreto. Até mesmo 2% de vazios podem resultar em uma diminuição de resistência superior a 10%. IMPORTANTE: O método Ibracon considera que a melhor proporção entre os agregados é aquela que consome a menor quantidade de água para obter um dado abatimento requerido, avaliando a interferência do aglomerante (cimento + adições) na proporção total de materiais. O objetivo principal do método é fornecer um baixo teor de areia para misturas plásticas, possibilitando ao operador identificar se a mistura apresenta pouca ou muita argamassa, apenas visualmente. Caso seja necessário corrigir o traço pelo baixo teor de argamassa, deve-se acrescentar mais areia à mistura, mantendo-se constante o fator a/c (TUTIKIAN; HELENE, 2011). A desvantagem do método é em relação aos materiais, que são proporcionalizados a partir de valores tabelados, os quais não abrangem todos os materiais existentes. Após a etapa de dosagem, define-se o traço. O traço refere-se à indicação de quantidade dos materiais que constituem o concreto. Dessa forma, o traço varia de acordo com a finalidade de uso e com as condições de aplicação (NEVILLE; BROOKS, 2013). Construção de Edifícios 55 Os traços são indicados da seguinte maneira: 1:3:3, 1:3:4, 1:3:6. O primeiro algarismo indica a quantidade de cimento a ser usado; o segundo algarismo indica a quantidade de areia; e o terceiro algarismo indica a quantidade de pedra. Nesse sentido, para o traço 1:3:3, um volume de cimento por três volumes da areia. EXEMPLO: para determinar uma mistura de concreto, se ela for composta de um saco de cimento de 50 kg, 100 kg de areia, 200 kg de brita 1 e 25 kg de água, usamos o seguinte traço: Traço unitário: (cimento: areia: brita: água) Traço unitário: 50/50:100/50:200/50:25/50 1:2:4:0,50 Quando o traço é executado na própria obra, normalmente os profissionais não fazem a medição dos materiais para a concretagem em massa, mas sim em volume, como os agregados e a água de amassamento. Importante ressaltar que a mudança na forma de medição dos materiais, de massa para volume, normalmente resulta na redução do controle de qualidade da mistura, como estudamos lá no início do nosso e-book. EXEMPLO Traço unitário: 1:3:4:0,5 (cimento: areia: brita: água); portanto o traço em massa para um saco de cimento de 50 kg: 50:150:200:25. Em função de um saco de cimento de 50 kg, os demais materiais em volume, são determinados por meio da fórmula: FÓRMULA: Dados: massa unitária da areia: ρ areia= 1,51 kg/dm3; massa unitária da brita: ρ brita= 1,47 kg/dm3; massa unitária da água: ρ água= 1,00 kg/dm3; Agora, vamos substituir na fórmula: Construção de Edifícios 56 50 : 99,34 : 136,05ε 25 Para a dosagem dos materiais em obras de menor responsabilidade, adota-se as padiolas. Padiolas são recipientes utilizados para a dosagem dos agregados expressos em volume unitário produzidas em madeira, compensado ou aço. Normalmente, são montadas para que consigam ser carregadas por dois operários ou sobre rodas. Na figura 11, é apresentado um exemplo de padiolas com dimensões de base de (45 × 35) cm, e a altura dependerá do volume de cada agregado. Observação: as medidas da padiola serão utilizadas nos exemplos a seguir. Figura 11 - Esquema básico para execução de estruturas em concreto armado Fonte: Adaptado de Torres (2015). Para facilitar o manuseio, pode-se considerar o peso máximo de uma padiola de 70 kg, podendo variar conforme a disponibilidade da mão de obra. EXEMPLO: Para o cálculo com o uso da padiola e o traço do exemplo anterior, utiliza-se os seguintes cálculos: Construção de Edifícios 57 PARA AREIA: PARA BRITA: Para uso em obra, o traço pode ser expresso: 1 saco de cimento; 2,5 padiolas de (35 × 45 × 25,25) cm de areia; 3 padiolas de (35 × 45 × 28,80) cm de brita e 25 litros de água. Construção de Edifícios 58 RESUMINDO: E então? Gostou do que lhe mostramos? Aprendeu mesmo tudinho? Agora, só para termos certeza de que você realmente entendeu o tema de estudo deste capítulo, vamos resumir tudo o que vimos. Você deve ter aprendido que as armaduras para concreto armadura são estruturas importantíssimas para as construções e estas são executadas seguindo um roteiro, de modo a garantir a qualidade e resistência para a estrutura. Você aprendeu que o tempo de cura do concreto é um fator muito importante para garantir a resistência adequada à estrutura. Ainda, você deve ter aprendido sobre as emendas em barras de aço, muito utilizadas para montagem das armaduras em estruturas de concreto armado. Por fim, você deve ter aprendido a realizar cálculos para traço de concreto e que nas obras, usualmente, os profissionais não utilizam as medições em massa, mas sim em volume. Essa