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CONCRETO ARMADO CONCRETO ARMADO FACULDADE REDENTOR ENGENHARIA CIVIL 8° PERÍODO PROF.: CRISTIANO PENA MILLER VANTAGENS • É moldável, se adéqua a várias formas • Boa resistência à compressão • A estrutura se torna monolítica • Baixo custo e abundancia dos materiais • Baixo custo da mão de obra • Processo construtivo conhecidos bem difundidos VANTAGENS • Grande durabilidade • Gastos com manutenção reduzidos • Pouco permeável • Bom comportamento perante a incêndio • Isolante térmico • Isolante elétrico • Isolante acústico • Boa resistência a choques DESVANTAGENS • Baixa resistência à Tração • Retração e fluência • Pequena ductibilidade • Fissuração • Peso Próprio elevado • Custo das formas para moldagem • Corrosão das armaduras DEFINIÇÕES • Concreto Estrutural • Concreto Simples Estrutural • Concreto Armado • Concreto Protendido CONCRETO • Mistura de: • Aglomerantes (cimento portland) • Agregado Graúdo (Britas) • Agregado Miúdo (Areia) • Água • Aditivos DETERIORIZAÇÃO DO CONCRETO • Lixiviação • Expansão por águas ou solos com sulfato • Expansão por reação de álcalis com agregados reativos Classes de Resistência do Concreto • Resistência Mínima para concreto estrutural fck = 20MPa • Classes de Resistência • Grupo I – C20 a C50 • Grupo II – C55 a C90 CLASSES DE AGRESSIVIDADE ESCOLHA DA RESISTÊNCIA CLASSES DE RESISTÊNCIA PROPRIEDADES DO CONCRETO MASSA ESPECÍFICA • Entre 2000 e 2800 kgf/m³ (20 a 28 kN/m³) • Geralmente se emprega 2400 kgf/m³ (24 kN/m³) para concreto sem aço • Utiliza-se 2500 kgf/m³ (25 kN/m³) para concreto armado COEFICIENTE DE DILATAÇÃO TÉRMICA • Admitido com 10-5/°C RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO • Resistência Característica a Compressão - fck Compressão Simples RESISTÊNCIA À TRAÇÃO • Resistência à tração direta – fct • Resistência média do concreto à tração – fctm • Resistência à tração na flexão – fctk,inf • Resistência à tração indireta – fctk,sup CURVA TENSÃO DEFORMAÇÃO NA TRAÇÃO TRAÇÃO DIRETA TRAÇÃO POR COMPRESSÃO DIAMETRAL • Spliting Test • Ensaio Brasileiro – Lobo Carneiro TRAÇÃO NA FLEXÃO DIAGRAMA RESULTANTE • Momento forma binário de forças axiais • Compressão nas fibras superiores • Tração nas fibras inferiores CURVA TENSÃO DEFORMAÇÃO Deformações de Escoamento e Ruptura MÓDULO DE ELASTICIDADE TANGENTE MÓDULO DE ELASTICIDADE SECANTE COEFICIENTE DE POISSON • n = 0,2 DEFORMAÇÕES • Deformações elásticas e inelásticas por carregamento • Deformações por secagem ou por resfriamento RETRAÇÃO POR SECAGEM E FLUÊNCIA • A retração por secagem é a deformação associada à perda de umidade • A fluência é o fenômeno do aumento gradual da deformação ao longo do tempo, sob um dado nível de tensão constante ATUAÇÃO CONJUNTA DA RETRAÇÃO E SECAGEM • Tanto a retração por secagem quanto a fluência têm a mesma origem; • Deformação X tempo são semelhantes; • Fatores que influenciam a retração por secagem também influenciam a fluência; • A microdeformação de cada fenômeno é significativa e não pode ser ignorada; • Tanto a retração por secagem quanto a fluência são parcialmente reversíveis. DIAGRAMA IDEALIZADO PROPRIEDADES DO AÇO TIPO DE SUPERFÍCIE • Coeficiente de conformação superficial MASSA ESPECÍFICA • Adota-se o valor de 7850 kg/m³ COEFICIENTE DE DILATAÇÃO TÉRMICA • O valor pode ser considerado 10- 5/°C para intervalos de temperatura entre – 20°C e 150°C. TENSÃO DEFORMAÇÃO NA TRAÇÃO MÓDULO DE ELASTICIDADE • Ecs = 210 GPa Tipos de Armadura • Armadura passiva – utilizada no concreto armado • Armadura ativa – utilizada no concreto protendido Aderência POSIÇÃO DA BARRA DURANTE A CONCRETAGEM • Boa situação de aderência • Inclinação > 45° sobre a horizontal; • Horizontais ou com inclinação < 45° sobre a horizontal, desde que: • − h < 60 cm, no máximo 30 cm acima da face inferior do elemento ou da junta de concretagem mais próxima; POSIÇÃO DA BARRA DURANTE A CONCRETAGEM • − h ≥ 60 cm, no mínimo 30 cm abaixo da face superior do elemento ou da junta de concretagem mais próxima. • Os trechos das barras em outras posições e quando do uso de formas deslizantes devem ser considerados em má situação quanto à aderência. RESISTÊNCIA DE ANCORAGEM DE CÁLCULO • fbd = η1 η2 η3fctd • fctd = fctk,inf /γc • η1 = 1,0 para barras lisas • η1 = 1,4 para barras entalhadas • η1 = 2,25 para barras nervuradas • η2 = 1,0 para boa aderência • η2 = 0,7 para má aderência • η3 = 1,0 para φ < 32 mm; • η3 = (132 − φ)/100 , para φ > 32 mm; COMPRIMENTO DE ANCORAGEM • Comprimento de ancoragem básico • Comprimento de ancoragem necessário • α1 = 1,0 para barras sem gancho • α1 = 0,7 para barras com gancho, com cobrimento no plano normal ao do gancho ≥ 3 φ • lb é calculado conforme • lb,min é o maior valor entre 0,3 lb , 10 φ e 100 mm. ESTADOS LIMITES • Estado Limite Último • Esgotamento da capacidade resistente da estrutura no todo ou em parte • Estado Limite de Serviço • Durabilidade das estruturas, aparência, conforto do usuário e à boa utilização funcional das mesmas, seja em relação aos usuários ou às máquinas e equipamentos Utilizados. CARREGAMENTOS AÇÕES PERMANENTES DIRETAS • Peso Próprio • Peso dos elementos construtivos fixos e de instalações permanentes • Empuxos permanentes AÇÕES PERMANENTES INDIRETAS • São constituídas pelas deformações impostas por retração e fluência do concreto, deslocamentos de apoio, imperfeições geométricas e protensão AÇÕES VARIÁVEIS DIRETAS • Cargas acidentais previstas para o uso da construção • Ação do vento • Ação da água • Ações variáveis durante a construção AÇÕES VARIÁVEIS INDIRETAS • Variações uniformes de temperatura • Variações não uniformes de temperatura • Ações dinâmicas AÇÕES EXCEPCIONAIS • Efeitos que não possam ser controlados por outros meios, devem ser consideradas ações excepcionais com os valores definidos, em cada caso particular, por Normas Brasileiras específicas. CÁLCULO DAS AÇÕES • γf = γf1 γf2 γf3 • γf1 = Considera a variabilidade das ações • γf2 = Considera a simultaneidade de atuação das ações • γf3 = Considera as diferenças entre o modelo de cálculo e o sistema real • O produto γf1 γf3 é representado por γg ou γq. • O coeficiente γf2 é o fator de combinação ψ0 COEFICIENTES DAS AÇÕES COEFICIENTES DAS COMBINAÇÕES ESTADO LIMITE ÚLTIMO • FGi – Cargas Permanentes • FQ1 – Cargas Variável considerada como principal • FQj – Cargas Variáveis considerada como secundárias RESISTÊNCIAS • fck - resistência característica do concreto • fcd = fck /γc - resistência de cálculo do concreto • γc – 1,4 – coeficiente de segurança do concreto • fyk - resistência característica do aço • fyd = fyk /γs - resistência de cálculo do aço • γs – 1,15 – coeficiente de segurança do aço FLEXÃO SIMPLES • Condição de segurança • Md Mr • Por razões de economia, faz-se • Md = Mr TIPOS DE RUPTURAS • As = 0, ou muito pequena ruptura frágil(brusca) por tração no concreto • As for muito grande (pequena deformação es) ruptura frágil (brusca) por esmagamento do concreto comprimido • Se As for “adequada” ruptura dútil (com aviso), com escoamento da armadura e acompanhada de intensa fissuração da zona tracionada ESTÁDIO I ESTÁDIO II ESTÁDIO III HIPÓTESES BÁSICAS • Manutenção da seção plana • Aderência perfeita entre concreto e armadura • A tensão no concreto é nula na região da seção transversal sujeita a deformação de alongamento DIAGRAMA TENSÃO -DEFORMAÇÃO (DE CÁLCULO) NA ARMADURA ENSAIO REAL DO CONCRETO DIAGRAMA TENSÃO- DEFORMAÇÃO (DE CÁLCULO) NO CONCRETO DIAGRAMA RETANGULAR SIMPLIFICADO ESTADO LIMITE ÚLTIMO NA FLEXÃO • Deformação de encurtamento no concreto (ecu) atinge 0,0035 • Deformação de alongamento na armadura tracionada (esu) atinge 0,010 DOMÍNIOS DE DEFORMAÇÃO • d – altura útil da seção • x – altura da seção comprimida DOMÍNIO 1 • Tração máxima no aço DOMÍNIO 2 • Tração Máxima no aço • Compressão entre 0 e a máxima no concreto • x x23 = 0,0035 d / (0,0035 + 0,010) = 0,259 d DOMÍNIO 3 • Aço em máxima tração • Concreto em máxima compressão • x23 x x34 = 0,0035 d / (0,0035 + eyd) DOMÍNIO 4 • Aço no regime elástico • Concreto em máxima compressão • x34 x d ARMADURA SIMPLES • Seção retangular • No concreto: Rcd = 0,85fcdbw0,8x • Rcd = 0,68bwxfcd • Na armadura: Rsd = Asσsd EQUAÇÕES DE EQUILÍBRIO • Forças: • Rcd = Rsd • 0,68bxfcd = Asσsd • Momentos: • Md = Rcd(d - 0,4x) • Md = Rsd(d - 0,4x) • Md = 0,68bxfcd(d - 0,4x) • Md = Asσsd(d - 0,4x) DIMENSIONAMENTO • Md = 0,68bxfcd(d - 0,4x) ÁREA DE AÇO • Domínio 2, x x23 – σsd = fyd • Domínio 3, x23 x x34 – σsd = fyd • Domínio 4, se x x34; ruptura frágil, peça superarmada, convém alterar a seção • Aumentando-se h; • Adotando-se armadura dupla. • Aumentando-se da resistência do concreto (fck) VERIFICAÇÃO • A solução pode ser obtida por tentativas: • Admite-se domínio 3 • 0,68 b x fcd = As σsd = As fyd • x = (As fyd) / (0,68 bw fcd) • Se verdadeiro - Mu = 0,68 bw x fcd (d - 0,4 x) • Se falso - domínio 4, a tensão na armadura será função de x, reescrever equação de equilíbrio: PESO PRÓPRIO VIGA • PP = γc h bw • γc = 25 kN/m³ Pp (kN/m) PESO PRÓPRIO PAREDE • PPar = γtij h esp Material γ (kN/m³) Tijolo Maciço 18,00 Tijolo Cerâmico Furado 13,00 Bloco de Concreto 22,00 Ppar (kN/m) PAREDE COM VÃO • PPar = γtij heq esp • Δh = (lvão hvão)/lpar • heq = h - Δh USO DE TABELAS PARÂMETROS ADMENSIONAIS • Momento específico cdw sd fdb M KMD 2 d x KX KX d xd d z KZ 4,01 4,0 DIMENSIONAMENTO • Calcular KMD • Encontrar na tabela KX, KZ, εc e εs • Domínio • Se εc < 3,5 e εs = 10/1000 – domínio 2 • Se εc = 3,5 e εyd < εs < 10/1000 – domínio 3 • Se εc = 3,5 e εs < εyd – domínio 4 KZd M A yd d s TABELA DE MOMENTO ESPECÍFICO KMD KX KZ eC es 0,0100 0,0148 0,9941 0,1502 10,0000 0,0150 0,0291 0,9884 0,2993 10,0000 0,0200 0,0298 0,9881 0,3068 10,0000 0,0250 0,0374 0,9851 0,3886 10,0000 0,0300 0,0449 0,9820 0,4704 10,0000 0,0350 0,0526 0,9790 0,5559 10,0000 0,0400 0,0603 0,9759 0,6414 10,0000 0,0450 0,0681 0,9728 0,7310 10,0000 0,0500 0,0758 0,9697 0,8205 10,0000 0,0550 0,0836 0,9665 0,9133 10,0000 0,0600 0,0916 0,9634 1,0083 10,0000 0,0650 0,0995 0,9602 1,1056 10,0000 0,0700 0,1076 0,9570 1,2054 10,0000 0,0750 0,1156 0,9537 1,3077 10,0000 0,0800 0,1238 0,9505 1,4126 10,0000 0,0850 0,1320 0,9472 1,5203 10,0000 0,0900 0,1403 0,9439 1,6308 10,0000 0,0950 0,1485 0,9406 1,7444 10,0000 0,1000 0,1569 0,9372 1,8611 10,0000 0,1050 0,1654 0,9339 1,9810 10,0000 0,1100 0,1739 0,9305 2,1044 10,0000 0,1150 0,1824 0,9270 2,2314 10,0000 0,1200 0,1911 0,9236 2,3621 10,0000 0,1250 0,1998 0,9201 2,4967 10,0000 0,1300 0,2086 0,9166 2,6355 10,0000 TABELA DE MOMENTO ESPECÍFICO KMD KX KZ eC es 0,1350 0,2175 0,9130 2,7786 10,0000 0,1400 0,2264 0,9094 2,9263 10,0000 0,1450 0,2354 0,9058 3,0787 10,0000 0,1500 0,2445 0,9022 3,2363 10,0000 0,1550 0,2536 0,8985 3,3391 10,0000 0,1600 0,2630 0,8948 3,5000 9,8104 0,1650 0,2723 0,8911 3,5000 9,3531 0,1700 0,2818 0,8873 3,5000 8,9222 0,1750 0,2913 0,8835 3,5000 8,5154 0,1800 0,3009 0,8796 3,5000 8,3106 0,1850 0,3106 0,8757 3,5000 7,7662 0,1900 0,3205 0,8718 3,5000 7,4204 0,1950 0,3305 0,8678 3,5000 7,0919 0,2000 0,3405 0,8638 3,5000 6,7793 0,2050 0,3506 0,8597 3,5000 6,4814 0,2100 0,3609 0,8556 3,5000 6,1971 0,2150 0,3714 0,8515 3,5000 5,9255 0,2200 0,3819 0,8473 3,5000 5,6658 0,2250 0,3925 0,8430 3,5000 5,4170 0,2300 0,4033 0,8387 3,5000 5,1785 0,2350 0,4143 0,8343 3,5000 4,9496 0,2400 0,4253 0,8299 3,5000 4,7297 0,2450 0,4365 0,8254 3,5000 4,5181 0,2500 0,4479 0,8208 3,5000 4,3144 0,2550 0,4594 0,8162 3,5000 4,1181 TABELA DE MOMENTO ESPECÍFICO KMD KX KZ eC es 0,2600 0,4711 0,8115 3,5000 3,9287 0,2650 0,4830 0,8068 3,5000 3,7459 0,2700 0,4951 0,8020 3,5000 3,5691 0,2750 0,5074 0,7970 3,5000 3,3981 0,2800 0,5199 0,7921 3,5000 3,2324 0,2850 0,5326 0,7870 3,5000 3,0719 0,2900 0,5455 0,7818 3,5000 2,9162 0,2950 0,5586 0,7765 3,5000 2,7649 0,3000 0,5721 0,7712 3,5000 2,6179 0,3050 0,5858 0,7657 3,5000 2,4748 0,3100 0,5998 0,7601 3,5000 2,3355 0,3150 0,6141 0,7544 3,5000 2,1997 0,3200 0,6287 0,7485 3,5000 2,0672 0,3250 0,6439 0,7425 3,5000 1,9386 0,3300 0,6590 0,7364 3,5000 1,8100 0,3350 0,6750 0,7300 3,5000 1,6876 0,3400 0,6910 0,7236 3,5000 1,5652 0,3450 0,7080 0,7168 3,5000 1,4468 0,3500 0,7249 0,7100 3,5000 1,3283 0,3550 0,7431 0,7028 3,5000 1,2133 0,3600 0,7612 0,6955 3,5000 1,0983 0,3650 0,7808 0,6877 3,5000 0,9858 0,3700 0,8003 0,6799 3,5000 0,8732 0,3750 0,8218 0,6713 3,5000 0,7619 0,3800 0,8433 0,6627 3,5000 0,6506 ALTURA ÚTIL MÍNIMA cdw d fdb M dx 2425,0 1125,1 cdw d fdb M dKXd 2425,0 1125,1 cdw d fdb M KX 2425,0 1125,1 cdw d fdb M KX 2425,0 125,125,1 ALTURA ÚTIL MÍNIMA cdw d fdb M KX 2425,0 125,125,1 cdw d fdb MKX 2425,0 1 25,1 1 cdw d fdb MKXKX 22 2 425,0 1 25,125,1 2 1 cdw d fdb MKXKX 22 2 425,025,125,1 2 d cdwcdw M fdbKXfdbKX 2 222 25,1 425,0 25,1 425,02 ALTURA ÚTIL MÍNIMA dcdwcdw MfdbKXfdKXb 222 272,068,0 dcdw MKXKXfdb 22 272,068,0 cdw d fbKXKX M d 2 2 272,068,0 cdw d fbKXKX M d 2272,068,0 ALTURA ÚTIL MÍNIMA • Se d > dmin • Domínio 2 ou 3 • σyd = fyd • Se d < dmin • Domínio 4 • σyd = Eεyd cdw d fbKXKX M d 2 3434 min 272,068,0 ARMADURA DUPLA • Se d > dmin – armadura simples • Se d < dmin – domínio 4 • Se d < dmin – armadura dupla EQUILÍBRIO DE ESFORÇOS • Equilíbrio de forças: • Rsd = Rcd + R’sd • Asσyd = 0,68 bwxfcd + A’sσ’yd • Equilíbrio de momentos: • Md = Rcd(d – 0,4x) + R’sd(d – d’)• Md = 0,68 bwxfcd (d – 0,4x) + A’sσ’yd(d – d’) DIMENSIONAMENTO • Adota-se x = x34 • Calcula-se o momento do limite 34 • M34 = 0,68bwx34fcd(d – 0,4x34) • ΔM = Md - M34 ÁREA DE AÇO COMPRIMIDA • Md = 0,68 bwxfcd (d – 0,4x) + A’sσ’yd(d – d’) )'(''34 ddAMM ydsd )'(''3434 ddAMMM yds )'('' ddAM yds )'('')4,0(68,0 3434 ddAxdfxbM ydscdwd )'(' ' dd M A yd s TENSÃO NO AÇO COMPRIMIDO • Com x = x34 , domínio 3 )'( ' dxx sc ee x dxc s )'( ' e e 34 34 )'(0035,0' x dx s e dkx ddkx s 34 34 )'(0035,0' e d dd s 628,0 )'628,0(0035,0 ' e TENSÃO NO AÇO COMPRIMIDO • Se • Lei de Hook • Se yds ee ' sydyd Ee ' yds ee ' ydyd f' ÁREA DE AÇO TRACIONADA • Asfyd = 0,68 bwx34fcd + A’sσ’yd • M34 = 0,68bwx34fcd(d – 0,4x34) )4,0( 68,0 34 34 34 xd M fxb cdw )'(' ' dd M A yd s )'( '' dd M A yds )'()4,0( 34 34 dd M xd M fA yds ydyd s fdd M fxd M A )'()4,0( 34 34 ARMADURA MÍNIMA Forma da seção Valores de ρmin fck wmin 20 25 30 35 40 45 50 Retangular 0,035 0,150 0,150 0,173 0,201 0,230 0,259 0,288 T (mesa comprimida) 0,024 0,150 0,150 0,150 0,150 0,158 O,177 0,197 T (mesa tracionada) 0,031 0,150 0,150 0,153 0,178 0,204 0,229 0,255 Circular 0,070 0,230 0,288 0,345 0,403 0,460 0,518 0,575 ARMADURA DE PELE • Vigas com altura igual ou inferior a 60 cm, pode ser dispensada a armadura de pele. • As = 0,001 Ac,alma em cada face da alma da viga e composta por barras de alta aderência (η1 ≥ 2,25) • Espaçamento não maior que 20 cm,; DETALHAMENTO SEÇÃO TRANSVERSAL • bw – não pode ser menor que 12 cm para vigas, podendo ser reduzido a 10 cm em casos especiais; • Espaçamento na direção horizontal (ah): • - 20 mm; • - diâmetro da barra, do feixe ou da luva; • - 1,2 vez o diâmetro máximo do agregado; • Espaçamento na direção vertical (av): • - 20 mm; • - diâmetro da barra, do feixe ou da luva; • - 0,5 vez o diâmetro máximo do agregado. FUROS EM VIGAS • Para dispensa da verificação: • Abertura em zona de tração e a uma distância da face do apoio de no mínimo 2 h; • Dimensão da abertura de no máximo 12 cm e h/3; • Distância entre faces de aberturas, num mesmo tramo, de no mínimo 2 h; • Cobrimentos suficientes e não seccionamento das armaduras. EXERCÍCIO • Dimensionar e detalhar a viga com seção transversal de 0,70 x 0,20 m, biapoiada, construída em ambiente urbano interno, com estribo com diâmetro de 5 mm espaçados a cada 20 cm, que suporta uma parede cega de 1 vez de tijolos cerâmicos furados, e com um carregamento de utilização de 50 kN/m, utilizando concreto de 20 MPa aço CA-50
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