Slides aulas Concreto I

Prévia do material em texto

ESCOLA DE ENGENHARIAS E CIÊNCIAS EXATASESCOLA DE ENGENHARIAS E CIÊNCIAS EXATAS
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO I
PROF. GILVAN BEZERRA PROF. JUAREZ QUADROS
1
PROF. GILVAN BEZERRA PROF. JUAREZ QUADROS
gilvan.bezerra@unp.br juarez.barbosa@unp.br
2
CONCEITOS FUNDAMENTAIS:
•Pasta: cimento + água•Pasta: cimento + água
•Argamassa: pasta + agregado miúdo
•Concreto: argamassa + agregado graúdo
•Concreto armado: concreto + armadura em aço
3
PEQUENO HISTÓRICO:
•1824: J. Aspdin, um fabricante Inglês de cimento, obteve a patente
para o cimento Portland em 21 de outubro de 1824. Filho de umpara o cimento Portland em 21 de outubro de 1824. Filho de um
pedreiro, foi o primeiro fabricante a estudar o cimento com bases
científicas.
A patente BP 5022 intitulada uma melhoria no modo de
produção de uma pedra artificial, na qual ele cunhou o termo
"cimento Portland", por analogia, com a pedra Portland, um calcário
oolítico que é extraído na costa do canal da Inglaterra, na ilha de
Portland, em Dorse.
•1855: o francês J. L. Lambot constrói um barco com argamassa de
cimento reforçada com ferro.cimento reforçada com ferro.
4
BREVE HISTÓRICO:
•1861: J. Monier constrói um vaso de flores de concreto com armadura
de arame. Coignet publica os princípios básicos para as construçõesde arame. Coignet publica os princípios básicos para as construções
em concreto armado.
•1867: Coignet apresenta na Exposição Internacional de Paris � vigas
e tubos de concreto armado.
•1873: W. E. Ward constrói uma casa em concreto armado em Nova
Iorque – Ward´s Castle.
•1888: primeiro conceito de protensão
(Dohring, de Berlim).
•1900: início do desenvolvimento da
teoria do concreto armado por Koenen
e Mörsch.
•1904: foram publicadas as Instruções
provisórias para preparação, execução
e ensaio de construções de concreto
armado”.
5
VANTAGENS E DESVANTAGENS DO CONCRETO ARMADO:
�VANTAGENS:�VANTAGENS:
•Boa resistência à maioria das solicitações;
•Boa trabalhabilidade, isto é, adapta-se a várias formas � maior
liberdade ao projetista;
•Existe aderência entre o concreto já endurecido e o que é lançado
posteriormente, facilitando a transmissão de esforços
(concretagem);
•Suas técnicas de execução são de conhecimento de todo o país;
•Pode competir com as estruturas de aço em termos econômicos
(em algumas situações);
•Material durável, se bem executado e projetado;
•Apresenta durabilidade e resistência ao fogo superiores à madeira
e ao aço; e
•Resistente a choques e vibrações, efeitos térmicos, atmosféricos e
desgastes mecânicos.
6
VANTAGENS E DESVANTAGENS DO CONCRETO ARMADO:
�DESVANTAGENS:�DESVANTAGENS:
•Seus elementos possuem dimensões maiores que as estruturas em aço
� peso muito grande da estrutura limitando seu uso em determinadas
situações;
•Reformas e adaptações são, muitas vezes, de difícil execução;
•Necessário um sistema de formas e escoramentos que precisam
permanecer no local até que o concreto alcance resistência adequada; e
•Inevitável fissuração da região tracionada (uso de armação fina nessa
região limita sua abertura para fissuras capilares – inofensivas).
7
SISTEMAS E ELEMENTOS ESTRUTURAIS:
Antes de iniciar o estudo do CA, é importante analisar o
comportamento de uma estrutura simples: qual parte da construção
resiste às diversas ações e quem garante o equilíbrio.
�SISTEMA ESTRUTURAL: modo
como os elementos estruturais são
arranjados.
�ELEMENTOS ESTRUTURAIS: são as peças que compõem uma
estrutura geralmente com uma ou duas dimensões preponderantes
sobre as demais� vigas, lajes, pilares, etc.
�DISCRETIZAÇÃO: técnica de
desmembramento da estrutura em
elementos cujos comportamentos
possam ser admitidos como já
conhecidos e de fácil estudo.
8
MODELO DE DISCRETIZAÇÃO DE ESTRUTURA:
9
PROPRIEDADES DO CONCRETO
FRESCO:
•Consistência: capacidade do concreto
em se deformar. Varia com a quantidade
de água empregada, a granulometria dosde água empregada, a granulometria dos
agregados e a presença de produtos
químicos. É medida pelo slump.
•Trabalhabilidade: forma de efetuar o
adensamento do concreto. Um concreto
com alto slump, em geral, é de fácil
lançamento e adensamento (boa
trabalhabilidade).trabalhabilidade).
•Homogeneidade: distribuição uniforme
(ou regular) dos agregados dispersos
dentro da massa de concreto, estando
envolvidos totalmente pela pasta, sem
apresentar desagregação.
10
PROPRIEDADES DO CONCRETO FRESCO:
•Adensamento: preenchimento do concreto em todos os recantos da forma,•Adensamento: preenchimento do concreto em todos os recantos da forma,
sem a formação de bolhas de ar, vazios e segregação de materiais. Utiliza
vibração mecânica pela imersão de vibradores na massa de concreto. Uma das
etapas mais importantes e interfere nas características e propriedades finais da
estrutura
•Início do endurecimento (Pega): período entre o endurecimento do concreto
até atingir uma situação que possa ser desenformada, mesmo sem ter atingido
sua resistência total. Inicia-se poucas horas após sua produção.
•Cura do concreto: medidas preventivas que evitem a evaporação precoce do
concreto, através do fornecimento de água, conservando a umidade necessária
para as reações de hidratação, até que as propriedades esperadas para esse
concreto sejam atingidas.
Falta de cura � retração no volume impedidas pelas
formas� tensões de tração� fissuração e diminuição da resistência final.
11
12
13
PROPRIEDADES DO CONCRETO ENDURECIDO:
As diversas características apresentadas pelo concreto endurecido dependem
fundamentalmente do planejamento e dos cuidados de sua execução.
O planejamento consiste em definir:
- Propriedades desejadas do concreto;
- Analisar e escolher os materiais existentes ou disponíveis;
- Estabelecer uma metodologia para definir o traço, os equipamentos para a
mistura, o transporte, o adensamento e a cura.
Principais características de interesse são mecânicas: resistência à
compressão e à tração.
14
PROPRIEDADES DO CONCRETO ENDURECIDO:
•Resistência à compressão: os fatores que influenciam a resistência do
concreto endurecido � traço e idade do concreto. Quanto maior a idade,
maior será a resistência obtida.
•Resistência à tração: pode estar relacionada com a capacidade resistente
do elemento, como as sujeitas a esforço cortante e, diretamente, com a
fissuração
15
DURABILIDADE DE UMA ESTRUTURA:
� DIMENSIONAMENTO� DIMENSIONAMENTO
Deve garantir que a estrutura suporte de forma segura, estável e sem
deformações excessivas todas as solicitações a que está submetida durante
sua execução e utilização.
Consiste em impedir a ruína (falha) da estrutura ou de seus elementos.
Ruína: não é apenas o perigo da ruptura que ameaça a vida dos ocupantes.Ruína: não é apenas o perigo da ruptura que ameaça a vida dos ocupantes.
Também são as situações em que a edificação não apresenta um perfeito
estado para utilização (excesso de deformações, fissuras inaceitáveis etc).
NBR 6118 (item 5.1.2.3): capacidade de a estrutura resistir às influências
ambientais previstas e definidas em conjunto pelo autor do projeto estrutural
e o contratante, no início dos trabalhos de elaboração do projeto.
16
DESEMPENHO EM SERVIÇO:
A estrutura deve manter-se em condições plenas de utilização, não devendo
apresentar danos que comprometam parte ou totalmente o uso para o qualapresentar danos que comprometam parte ou totalmente o uso para o qual
foi projetada.
CAPACIDADE RESISTENTE:
Segurança à ruptura.
DIRETRIZES PARA DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO:
•Exigências de projeto;
•Vida útil da estrutura;•Vida útil da estrutura;
•Envelhecimento e deterioração;
•Agressividade do ambiente - está relacionada às ações físicas e químicas
que atuam sobre as estruturasde concreto, independente das ações
mecânicas, das variações volumétricas de origem térmica, e da retração
hidráulica.
17
18
CRITÉRIOS DE PROJETO QUE VISAM A DURABILIDADE:
19
20
SEGURANÇA DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
�ESTADOS LIMITE�ESTADOS LIMITE
Os efeitos da NBR 6118 – Projeto de estruturas de concreto armado:
procedimento, consideram os ELU e ELS � visam evitar ruptura, colapso e
ruína da estrutura.
�ELS (ESTADO-LIMITE DE SERVIÇO) está sempre relacionado à
durabilidade das estruturas, além da aparência, conforto do usuário e à boa
utilização funcional das mesmas.
-Na análise estrutural deve se considerar a influência de todas as ações que
possam produzir efeitos significativos para a segurança da estrutura,
levando-se em conta os possíveis ELS e ELU.
21
ELU (Estados-limites últimos):
22
ELS (Estados-limites de serviço):
23
CLASSIFICAÇÃO DAS AÇÕES:
-Ações permanentes;-Ações permanentes;
-Ações variáveis; e
-Ações excepcionais
AÇÕES PERMANENTES
a) Diretas:
• Peso próprio;
• Peso do elementos construtivos fixos e de instalações permanentes;
• Empuxos permanentes.• Empuxos permanentes.
b) Indiretas:
• Retração do concreto;
• Fluência do concreto;
• Deslocamentos de apoio;
• Protensão.
24
AÇÕES VARIÁVEIS
a) Diretas:
• Cargas acidentais previstas para o uso da construção;• Cargas acidentais previstas para o uso da construção;
• Ação do vento;
• Ação da água (estruturas enterradas ou que haja acúmulo de água
sem drenagem);
• Ações variáveis durante a construção.
b) Indiretas:
• Variações uniforme de temperatura;
• Variações não-uniforme de temperatura;• Variações não-uniforme de temperatura;
• Ações dinâmicas (choques ou vibrações).
AÇÕES EXCEPCIONAIS
Elementos estruturais sujeitas a situações excepcionais de carregamento,
cujos efeitos não possam ser controlados por outros meios.
25
COEFICIENTES DE PONDERAÇÃO γc E γs
26
DIAGRAMA TENSÃO-DEFORMAÇÃO
Mostra as relações entre tensão (σ) e deformações específicas (ε) do
concreto na compressão.concreto na compressão.
27
28
CARACTERÍSTICAS DO AÇO:
A NBR 7480:1996 define os tipos, as características e outros
itens sobre as barras e os fios de aço destinados a armaduras deitens sobre as barras e os fios de aço destinados a armaduras de
concreto armado.
O aço é classificado nas categorias CA-25, CA-50 e CA-60,
sendo os tipos CA-25 e CA-50 fornecidos em barras e o CA-60
fornecidos em fio.
As características mecânicas mais importantes para a
definição de um aço, obtidas em ensaios de tração são: resistência
característica de escoamento, limite de resistência e alongamento na
ruptura.
.
AÇO fyk (MPa) fyd (MPa) εyd (%)AÇO fyk (MPa) fyd (MPa) εyd (%)
CA-25 250 217 0,104
CA-50 500 435 0,207
CA-60 600 522 0,248
PRINCIPAIS NOMENCLATURAS:
f – resistência;f – resistência;
b – largura;
A – área da seção cheia;
Ac – área da seção transversal de concreto;
As – área da seção transversal da armadura longitudinal de 
tração;
E – módulo de elasticidade;
F – força;
M – momento;M – momento;
MRd – momento fletor resistente de cálculo;
MSd – momento fletor solicitante de cálculo;
Rd – esforço resistente de cálculo;
Sd – esforço solicitante de cálculo;
Vd – força cortante de cálculo;
γc – coeficiente de ponderação da resistência do concreto;
γf – coeficiente de ponderação das ações;
γm – coeficiente de ponderação das resistências;γm – coeficiente de ponderação das resistências;
γs – coeficiente de ponderação da resistência do aço;
ε – deformação específica;
εc – deformação específica do concreto; e
εs – deformação específica do aço da armadura passiva.
Exemplos:
fck –
fcd –fcd –
fyd –
Mrd –
As –
DIMENSIONAMENTO DE UMA ESTRUTURA:
De acordo com o item 14.2.1 da NBR 6118:2003, o objetivo
da análise estrutural é determinar os efeitos das ações em uma
estrutura, com a finalidade de efetuar verificações de estados limites.
• Estado Limite Último – verifica se a estrutura suporta o
carregamento aplicado.
• Estado Limite de Serviço – verifica as deformações e
vibrações da estrutura.vibrações da estrutura.
Deverá garantir que a estrutura suporte de forma segura,
estável e sem deformações excessivas todas as solicitações.
CombinaçõesCombinações
Normais 1,40 1,15
Especiais ou de 
construção
1,20 1,15
Excepcionais 1,20 1,00