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“PEÇAS ESTRUTURAIS DE ATIVIDADE PRÁTICA SU UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP CAMPUS ANCHIETA PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA - APS ENGENHARIA CIVIL 7º SEMESTRE DIEGO APARECIDO ROD EVELYN SOUZA RODRIGUES LOPES RICHARD RODR SONIA CARVAL THAWAN SILVA CONCEIÇÃO São Paulo – SP 2016 ARMADO” APS DRIGUES DA SILVA SOUZA RODRIGUES LOPES RIGUES SEGANTINI ALHO DOS SANTOS THAWAN SILVA CONCEIÇÃO Página 2 de 56 UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP CAMPUS ANCHIETA “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA - APS ENGENHARIA CIVIL 7º SEMESTRE CÓDIGO DA DISCIPLINA: 584X Trabalho de Atividade Prática Supervisionada, referente à Visita Técnica em uma obra para análise do desenvolvimento da construção e cálculos utilizados para as peças estruturais de concreto armado, com a finalidade de trabalhar a interdisciplinaridade e desenvolver o contexto prático das disciplinas apresentadas no sétimo módulo do curso de engenharia civil. São Paulo – SP 2016 DIEGO APARECIDO RODRIGUES DA SILVA RA: T447HB-0 TURMA: EVELYN SOUZA RODRIGUES LOPES RA: T12242-2 TURMA: EC7R39 RICHARD RODRIGUES SEGANTINI RA: B6513I-2 TURMA: SONIA CARVALHO DOS SANTOS RA: B83544-3 TURMA: THAWAN SILVA CONCEIÇÃO RA: B750CE-4 TURMA: ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 3 de 56 RESUMO Ao analisar uma obra, olhamos para um prédio ou uma casa e não vemos que existem estruturas principais envolvidas, para que todo aquele conjunto permaneça ali, quase estático. Essas principais estruturas são as mais importantes dentro do contexto da obra, elas são denominadas lajes, vigas e pilares, e vamos tratar delas nesse trabalho, também iremos falar sobre fundações para entendermos todo o conceito. As lajes, vigas e pilares, podem ser de diversos materiais e tamanhos, vamos tratar especificamente dos elementos em concreto armado, onde focamos o estudo nos diferentes tipos de concreto e armaduras (aço) que podemos utilizar, e quais as diferença entre eles. Para entendermos um pouco mais, podemos comparar essas estruturas, com os ossos humanos, juntando em conjuntos, temos o esqueleto da obra, é ela que sustenta todo o conjunto, ela que determina a vida útil de um prédio, portanto o estudo delas é fundamental, não pode haver erros, tudo é muito bem calculado e dimensionado, com projetos bem detalhados e é composto por um processo de execução fiscalizado para não haver erros, pois uma boa obra, não depende de estética, e sim de uma ótima estrutura envolvida. Palavras-chave: Concreto Armado, Pilares, Lajes, Vigas, Memória de Cálculo ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 4 de 56 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO 1.1 Objetivo geral Pág. 10 1.2 Objetivos específicos Pág. 10 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 Conceito de concreto Pág. 11 2.1.1 Tipos de concretos Pág. 13 2.2 Conceito de aço Pág. 15 2.1.1 Tipos de aços Pág. 16 2.3 Definição de concreto armado Pág. 20 2.4 Breve história do concreto armado Pág. 22 2.5 Vantagens e desvantagens Pág. 23 2.6 Tipos de fissuras causadas no concreto armado Pág. 24 2.7 Vida útil das peças Pág. 25 2.8 Peças de concreto armado Pág. 25 2.8.1. Lajes Pág. 29 2.8.2. Vigas Pág. 31 2.8.3. Pilares Pág. 35 3. ESTUDO DE CASO 3.1 Descrição da obra Pág. 37 3.2 Etapas da execução Pág. 38 3.3 Cronograma de execução Pág. 46 3.4 Custos Pág. 47 4. DISCUSÃO E RESULTADO Pág. 52 5. CONCLUSÃO Pág. 53 6. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Pág. 54 ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 5 de 56 LISTA DE FIGURAS FIGURA 1 Locais indicados de aplicação do aço Pág. 16 Fonte: Manual técnico Gerdau FIGURA 2 Composição do Concreto armado Pág. 21 Fonte: Manual do Concreto Dosado em central – ABESC FIGURA 3 Viga de concreto simples (a) e armado (b) Pág. 21 Fonte: PFEIL, 1989 FIGURA 4 Fissuras em uma viga após ensaio experimental em laboratório Pág. 24 Fonte: PFEIL, 1989 FIGURA 5 Classificação geométrica dos elementos estruturais Pág. 25 Fonte: Fusco-1976 FIGURA 6 Classificação geométrica dos elementos estruturais Pág. 26 Fonte: Fusco-1976 FIGURA 7 Classificação geométrica dos elementos estruturais Pág. 26 Fonte: Fusco-1976 FIGURA 8 Indicação das peças de concreto armado em uma edificação Pág. 27 Fonte: PFEIL, 1989 FIGURA 9 Inter-relação entre elementos estruturais de um edifício de múltiplos pavimentos Pág. 28 Fonte: Francisco Patrick A. Almeida e Luciano B. dos Santos FIGURA 10 Elementos em concreto armado em um edifício na fase de colocação de alvenaria. Pág. 28 Fonte: Catálogo Arcelormittal, 2000 FIGURA 11 Figura 11 - Tipos de laje Pág. 30 Fonte: O Pedreirão (2011-2015) FIGURA 12 Figura 12 – Planta de forma simples com duas lajes maciças Pág. 31 Fonte: Elementos Estruturais - Dr. Paulo Sérgio dos Santos Bastos - 2014 FIGURA 13 Viga e a carga recebida Pág. 32 Fonte: Elementos Estruturais - Dr. Paulo Sérgio dos Santos Bastos - 2014 ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 6 de 56 FIGURA 14 Viga e a carga recebida Pág. 32 Fonte: Elementos Estruturais - Dr. Paulo Sérgio dos Santos Bastos - 2014 FIGURA 15 Viga V27 Pág. 33 Fonte: Projeto - JLC Engenharia FIGURA 16 Pilar na fachada de edifício Pág. 36 Fonte: Elementos Estruturais - Dr. Paulo Sérgio dos Santos Bastos - 2014 FIGURA 17 Perspectiva da fachada do prédio pronto Pág. 37 Fonte: Google - 2016 FIGURA 18 Localização da obra Pág. 38 Fonte: Google - 2016 FIGURA 19 Projeto estrutural de um pavimento. Pág. 38 Fonte: Questões de concurso - 2011 FIGURA 20 Escoramento de pilares, vigas e laje. Pág. 39 Fonte: Arquivo Pessoal (2016) FIGURA 21 Posicionamento das armações do pilar, com pé direito duplo Pág. 40 Fonte: Arquivo Pessoal (2016) FIGURA 22 Posicionamento das armações nas formas do pilar Pág. 40 Fonte: Arquivo Pessoal (2016) FIGURA 23 Posicionamento das armações nas formas das lajes Pág. 41 Fonte: Arquivo Pessoal (2016) FIGURA 24 Pequena quantidade de concreto feito “in loco” Pág. 41 Fonte: Arquivo Pessoal (2016) FIGURA 25 Concretagem de laje tipo “cubeta” Pág. 42 Fonte: Arquivo Pessoal (2014) FIGURA 26 Concretagem de laje Pág. 43 Fonte: Arquivo Pessoal (2016) FIGURA 27 Reescoramento 100% de vigas e laje Pág. 44 Fonte: Arquivo Pessoal (2016) FIGURA 28 Reescoramento 50% de vigas e laje Pág. 44 Fonte: Arquivo Pessoal (2016) FIGURA 29 Escoramento e formas de vigas sendo retiradas após a Pág. 45 ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 7 de 56 concretagem e cura Fonte: Arquivo Pessoal (2016) FIGURA 30 Retirada total das formas e escoramento Pág. 45 Fonte: Arquivo Pessoal (2016) FIGURA 31 Cronograma de execução Pág. 47 Fonte: Arquivo Pessoal (2016) FIGURA 32 Integrantes do grupo na Visita Técnica Pág. 52 Fonte: Arquivo Pessoal (2016) LISTA DE TABELAS TABELA 1 Proporções típicas de materiais emdosagem diferentes resistência Pág. 12 Fonte: METHA, P.K., MONTEIRO P.J. TABELA 2 Tipos de concretos segundo sua massa específica Pág. 13 Fonte: METHA, P.K., MONTEIRO P.J. TABELA 3 Tipos de concretos segundo sua resistência à compressão Pág. 14 Fonte: Arquivo pessoal (2016) TABELA 4 Tipos de concretos segundo sua composição Pág. 14 Fonte: Manual do Concreto Dosado em central – ABESC TABELA 5 Classificação dos aços-carbono e ligados segundo a SAE Pág. 17 Fonte: Welding – classificação dos aços TABELA 6 Tipos de aço CA-50 Pág. 18 Fonte: Manual técnico Gerdau TABELA 7 Tipos de aço CA-60 Pág. 18 Fonte: Manual técnico Gerdau TABELA 8 Tipos de aço CA-25 Pág. 19 Fonte: Manual técnico Gerdau TABELA 9 Tipos de arame recozido Pág. 19 Fonte: Manual técnico Gerdau TABELA 10 Fluxograma de produção das armaduras para o aço Pág. 39 Fonte: FACHINI (2005) ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 8 de 56 TABELA 11 Custo unitário por m² de laje maciça de concreto armado Pág. 48 Fonte: Base SINAPI - Arquivo Pessoal (2016) TABELA 12 Custo unitário por m³ de viga de concreto armado Pág. 49 Fonte: Base SINAPI - Arquivo Pessoal (2016) TABELA 11 Custo unitário por m³ de pilar de concreto armado Pág. 50 Fonte: Base SINAPI - Arquivo Pessoal (2016) SIGLAS Un. Unitário m Metro cm Centímetro mm Milímetro m³ Metro cúbico E Módulo de elasticidade GPa Giga Pascal MPa Mega Pascal kg Quilograma m³ Metro cúbico tf Tonelada força kN Kilo Newton SAE Society of Automotive Engineers – EUA FIHP Federación Iberoamericana de Hormigón Premesclado VUP Vida útil de projeto SÍMBOLOS % Porcentagem (por cento) * Multiplicação / Divisão - Subtração ou indicado na frente de um número é a indicação de negativo. + Soma ou indicado na frente de um número é a indicação de positivo. ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 9 de 56 = Igual ≈ Aproximado ˃ Menor ˂ Maior γ Peso especifico γc ys bw Menor largura da secção transversal na área tracionada h Altura C Cobrimento da armadura em relação à face do elemento d Operador diferencial Mk Md X 2lim X 3lim LN fcd ∆ Delta ß σ Tensão As Área da armadura de tração prolongada de um comprimento superior Ø Diâmetro (bitola do aço) a Distância ou dimensão, deslocamento máximo (flecha) ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 10 de 56 1. INTRODUÇÃO 1.1. OBJETIVO GERAL O presente trabalho tem como objetivo principal analisar os elementos estruturais em concreto armado, como laje, vigas e pilares, entendermos todo o processo de projeto e execução, suas técnicas construtivas, suas funcionalidades e importância, em uma visita técnica a uma obra de edifício residencial multifamiliar. 1.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS Entre os Objetivos específicos desse trabalho, podemos mencionar a aprendizagem sobre os materiais envolvidos, a pesquisa sobre concreto e aço, a diversidade desses materiais, e as características desses elementos juntos. A análise dos cálculos necessários para o dimensionamento exato desses elementos, a análise de projetos e quantificação de material. O desenvolvimento da pesquisa em campo, que nos traz mais conhecimento da área, analisando não só o objetivo do trabalho, como o desenvolvimento e relacionamento entre os engenheiros e a equipe operacional da obra, a conduta em um canteiro de obra, a grandiosidade das maquinas, o riscos e acidentes que podem ocorrer e o contexto todo de uma obra. Ressaltando, também, o desenvolvimento do trabalho em grupo, que nos ajuda na comunicação, liderança e desenvolvimento profissional, onde cada um exerce uma função. Desenvolvendo na prática toda a teoria aprendida em sala de aula com as matérias de materiais de construção civil, resistência dos materiais civil, ergonomia, estrutura de concreto armado, tecnologia da construção com ênfase nos sistemas construtivos e teoria das estruturas, fundações e sistemas estruturais, colocando em prática, aplicando os conhecimentos adquiridos até o 7º semestre do curso de Engenharia Civil. ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 11 de 56 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1. CONCEITO DE CONCRETO Segundo a ASTM (American Society for Testing and Materials), o concreto é um material compósito que consiste de um meio aglomerante no qual estão aglutinadas partículas de diferentes naturezas. Em análise ao uso no o aglomerante é o cimento, que em presença de água, se torna o aglomerante, o que une todos os componentes na mistura, os agregados são qualquer material granular, como areia, brita escória de alto-forno, podendo ser utilizado até mesmo resíduos de construção e de demolição Os agregados são classificados por seu tamanho, se as partículas de agregado são maiores do que 4,75mm, o agregado é denominado graúdo, caso contrário, o agregado é miúdo. Alem desses dois componentes, o aglomerante e o agregado, são colocados substâncias químicas, no concreto fresco, que alteram algumas características do concreto final, com a finalidade de melhorar ou modificar suas propriedades básicas, essas substancias são denominadas aditivos e adições Podemos definir então, que a composição do concreto é: CIMENTO + ÁGUA + AGREGADOS (MIÚDOS E/OU GRAÚDOS) COM OU SEM SUBSTÂNCIAS QUÍMICAS (ADITIVOS E/OU ADIÇÕES) O processo de mistura e preparo do concreto está diretamente ligado no cimento, sendo ele uma mistura finamente moída de compósitos inorgânicos calcinados que, quando combinada com água, endurece. As reações químicas entre os minerais do cimento e a água, chamada de reações de hidratação, resultam na pasta que se solidificará com o tempo, reunindo em torno de si os agregados. O concreto ideal é obtido tendo uma proporção dos materiais empregados, o que define a quantidade de cada um dos diferentes materiais é a finalidade do uso do concreto, pois ao alterar as quantidades podemos proporcionar ao concreto diversas características diferentes, tanto no estado fresco quanto no estado endurecido. ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 12 de 56 Tabela 1 – Proporções típicas de materiais em dosagem diferentes resistência Fonte: METHA, P.K., MONTEIRO P.J. A vantagem de se trabalhar com o concreto, pois é um material de fácil execução, para entender devemos saber que o concreto apresenta duas fases: o concreto fresco e o concreto endurecido. O estado fresco dura de uma a cinco horas, tempo que compreende os processos de mistura, transporte, lançamento e adensamento, isso varia de acordo com os materiais existentes na mistura, temos uma grande propriedade, nessa fase e estado fresco, que é a trabalhabilidade, que facilita a mistura e modelagem de qualquer tipo de estrutura, que possibilita a sua passagem por todos esses processos, mantendo-se homogêneo. O concreto fluido e coeso passa por todos os obstáculos preenchendo toda a fôrma da peça estrutural sem que ocorram falhas, exsudação e segregação. O outro estado, o concreto endurecido, dura por toda a vida do concreto tem início na hidratação do cimento, é nessa fase que verificamos o grau de hidratação e o fator água/cimento do concreto, para realização de testes, retiramos corpos de prova do concreto no estado fresco e moldamos de maneira padrão, para futura análise desses dados, pois são os principaisparâmetros que dirigem as propriedades do concreto, e temos a principal informação sobre a sua a resistência à compressão, que está diretamente relacionada à durabilidade das estruturas. O concreto quando submetido a esforços de compressão sofre comportamento elástico antes de sofrer alguma deformação plástica e finalmente romper, diferentemente dos agregados que rompem em estado elástico e possuem resistências superiores às do concreto. A relação tensão e deformação, dada por E, ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 13 de 56 no concreto, na compressão, varia de 14 à 40 GPa. O E do concreto se refere ao comportamento da estrutura, é importante dado que orienta a hora que deve ser retirado a forma, pois ele já se auto-sustenta. Por mais fácil que seja sua trabalhabilidade temos que tomar cuidado com a umidade existente no concreto e no ambiente onde ele esta sendo empregado, pois pode sofrer deformação por retração, gerando tensões de tração que ocasionam fissuras no concreto, existem dois tipos de retração, sendo elas, a retração por secagem, pode ocorrer quando o concreto em estado fresco entra em contato com a umidade ambiente, e a retração térmica, quando a peça de concreto, aquecida pela hidratação do cimento, sofre resfriamento. O concreto quanto seu uso estrutural, só é resistente à compressão, portanto pode ser empregado em locais específicos, para emprego em estruturas requer a união à um material resistente à tração, geralmente o aço, na forma de barra ou cabo, formando o concreto armado, resistente às solicitações de tração, de compressão e à flexão. 2.1.1. TIPOS DE CONCRETO Existem vários tipos de concreto existentes no mundo, e ainda vêm sendo desenvolvidos outros tipos para atender demandas específicas relativas ao meio ambiente ao qual estará sujeito, ao tempo de execução, à configuração arquitetônica projetada, aos requisitos de durabilidade, técnicos e de sustentabilidade, podemos classificar de concordo com algumas propriedades: • Massa específica Tipo Massa Específica (Kg/m³) Aplicação Concreto de densidade normal ≈ 2.400 Estruturas gerais Concreto leve ˂ 1.800 Requisito valor alto de resistência/peso Concreto pesado ˃ 3.200 Blindagem contra radiação Tabela 2 – Tipos de concretos segundo sua massa específica Fonte: METHA, P.K., MONTEIRO P.J. ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 14 de 56 • Resistência à compressão Baixa resistência < 20 MPa Resistência moderada de 20 MPa a 40 MPa Alta resistência > 40 MPa Tabela 3 – Tipos de concretos segundo sua resistência à compressão Fonte: Arquivo pessoal (2016) • Sua composição, com alterações no traço dos componentes utilizados, com adições e aditivos. Tabela 4 – Tipos de concretos segundo sua composição Fonte: Manual do Concreto Dosado em central – ABESC ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 15 de 56 2.2. CONCEITO DE AÇO Podemos definir o aço como uma liga metálica, sendo seus componentes principais o ferro e carbono, e a porcentagem do carbono variando entre 0,008 e 2,11%. Para entendermos a resistência do aço, analisamos o carbono existente na sua estrutura, que age como um agente químico de resistência ao deslocamento, em que um átomo de ferro em uma estrutura cristalina passa para outro. Além dos componentes principais indicados, o aço incorpora outros elementos químicos, alguns prejudiciais, provenientes do processo de fabricação, como o enxofre e o fósforo, pois nas suas propriedades físicas, deixa o aço quebradiço. Outros componentes são adicionados intencionalmente para melhorar algumas características do aço para aumentar a sua resistência, durabilidade, dureza ou para facilitar algum processo de fabricação. O aço é atualmente é a liga metálica mais utilizada, sendo empregue em máquinas, ferramentas, em construção, entre outras, mesmo que os outros materiais, como o alumínio, possuem vantagens técnicas superiores emprega-se o aço devido a sua nítida superioridade frente às demais ligas considerando-se o seu fácil acesso e seu preço, pois existem numerosas jazidas de minerais de ferro suficientemente ricas, puras e fáceis de explorar, além da possibilidade de reciclar a sucata. O processo de fabricação é relativamente simples e econômico, é chamado de aciaria, onde se utiliza elétrodos e processo de aciaria LD, onde se utiliza sopro de oxigênio no metal líquido por meio de uma lança. As armações estão presentes em todas as peças de concreto armado. As principais peças são as estacas de fundação, blocos de fundação, sapatas, cintas, pisos armados, pilares, vigas e lajes, como podemos ver na figura a seguir. ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 16 de 56 Figura 1 – Locais indicados de aplicação do aço Fonte: Manual técnico Gerdau 2.2.1. TIPOS DE AÇOS O aço pode ser classificado da seguinte maneira: • Quantidade de carbono em porcentagem; Variando entre 0,008 e 2,11%. • Composição química; A classificação mais comum é de acordo com a composição química, dentre os sistemas de classificação química das normas da SAE é o mais utilizado, e adota a notação ABXX, em que AB se refere a elementos de liga adicionados intencionalmente, e XX ao percentual em peso de carbono multiplicado por cem. ATIVIDADE PRÁTICA “PEÇAS ESTRUTURAIS D Tabela 5 – Classificação dos aços • Quanto à constituição No aço comum o teor estará sempre abaixo dos 2%. Acima dos 2 até 5% de outros elementos já pode considerado aço de baixa • Quanto à sua aplicação. Como estamos falando de construção trabalhar com o aço: 1. Cortar, dobrar e montar na obra; 2. Comprar cortado e dobra e apenas montar na obra. Obras que vão consumir grandes quantidades de aço do aço, seu diâmetro nominal pela dificuldade de dobra sem maquina e econômico comprar cortado e dobra Os aços são vendidos comercialmente na forma de barras retas de 12m de comprimento ou em telas soldadas. ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Classificação dos aços-carbono e ligados segundo a SAE Fonte: Welding – classificação dos aços Quanto à constituição microestrutura; No aço comum o teor de impurezas (elementos além do ferro e do carbono) estará sempre abaixo dos 2%. Acima dos 2 até 5% de outros elementos já pode considerado aço de baixa-liga, acima de 5% é considerado de alta Quanto à sua aplicação. Como estamos falando de construção civil, em obras há duas formas de 1. Cortar, dobrar e montar na obra; 2. Comprar cortado e dobra e apenas montar na obra. que vão consumir grandes quantidades de aço e dependendo da bitola do aço, seu diâmetro nominal pela dificuldade de dobra sem maquina econômico comprar cortado e dobrado de acordo com o seu projeto Os aços são vendidos comercialmente na forma de barras retas de 12m de ou em telas soldadas. Separados em: E CONCRETO ARMADO” Página 17 de 56 ligados segundo a SAE de impurezas (elementos além do ferro e do carbono) estará sempre abaixo dos 2%. Acima dos 2 até 5% de outros elementos já pode liga, acima de 5% é considerado de alta-liga m obras há duas formas de e dependendo da bitola do aço, seu diâmetro nominal pela dificuldade de dobra sem maquina é mais rápido do de acordo com o seu projeto. Os aços são vendidos comercialmente na forma de barras retas de 12m de ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 18 de 56 Aços CA-50: Tem a superfície obrigatoriamente com nervuras transversais(rugosa), é obtido por laminação a quente e sua resistência característica de tensão de escoamento de 50 kgf/mm2 ou 500 MPa; Tabela 6 – Tipos de aço CA-50 Fonte: Manual técnico Gerdau Aço CA-60: Os fios até 10,0mm deve obrigatoriamente ter entalhes ou nervuras, são obtidos através de trefilação fio a fio e sua resistência característica de tensão de escoamento de 60 kgf/mm2 ou 600 Mpa. Tabela 7 – Tipos de aço CA-60 Fonte: Manual técnico Gerdau ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 19 de 56 Aço CA-25: Superfície obrigatoriamente lisa e sua resistência característica de tensão de escoamento de 25 kgf/mm² ou 250 Mpa. Tabela 8 – Tipos de aço CA-25 Fonte: Manual técnico Gerdau Arames Recozidos: Tem a função de fazer a amarração dos elementos de aço (barras, estribos) na montagem das peças de aço. Tabela 9 – Tipos de arames recozidos Fonte: Manual técnico Gerdau ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 20 de 56 2.3. DEFINIÇÃO DE CONCRETO ARMADO Como já visto no item anterior, o concreto é um material que apresenta alta resistência às tensões de compressão, porém, apresenta baixa resistência à tração (cerca de 10 % da sua resistência à compressão), que causa nos elementos estruturais o surgimento de fissuras e rompimento frágil na zona tracionada, para tornar o uso do concreto viável em estruturas, como nas estudadas nesse trabalho, é necessário que faça a adição de um material que apresenta resistência a tração, então são introduzidas barras de aço, colocadas em posições convenientes para resistir à tração aplicada no elemento, visto que o aço possui alta resistência a esse esforço, conforme já citada no item anterior Com esse material composto, o concreto e armadura (barras de aço), surge então o chamado “concreto armado”, no entanto, o conceito de concreto armado envolve ainda o fenômeno da aderência, que é essencial e deve obrigatoriamente existir entre o concreto e a armadura, pois não basta apenas juntar os dois materiais para se ter o concreto armado. Para a existência do concreto armado é imprescindível que haja real solidariedade entre ambos o concreto e o aço, e que o trabalho seja realizado de forma conjunta. Conforme descrita na norma brasileira ABNT NBR 6118/03 (item 3.1.3) - Projeto de Estruturas de Concreto, onde define que elementos de concreto armado, são: “aqueles cujo comportamento estrutural depende da aderência entre concreto e armadura e nos quais não se aplicam alongamentos iniciais das armaduras antes da materialização dessa aderência”, com isso de forma esquemática pode-se indicar que concreto armado é: CONCRETO SIMPLES + ARMADURA + ADERÊNCIA. ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 21 de 56 Figura 2 – Composição do Concreto armado Fonte: Manual do Concreto Dosado em central – ABESC As barras de aço, no concreto armado são chamadas de “armaduras passivas”, o que significa que as tensões e deformações nela aplicadas devem-se exclusivamente aos carregamentos aplicados nas peças onde está inserida, podemos analisar em um simples exemplo o trabalho conjunto entre o concreto e a armadura, na análise de uma viga de concreto simples, ou seja, sem armadura, no item a da figura, que após a tensão de tração atuante alcançar a resistência do concreto à tração (que é baixa), se rompe bruscamente tão logo surge à primeira fissura, porém no item b, da figura, colocando-se uma armadura posicionada na região das tensões de tração, eleva-se s a capacidade de resistência da viga. Figura 3 – Viga de concreto simples (a) e armado (b) Fonte: PFEIL, 1989 ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 22 de 56 Porem temos que ressaltar que esse trabalho em conjunto do concreto e do aço só é possível porque os coeficientes de dilatação térmica dos dois materiais são praticamente iguais. 2.4. BREVE HISTÓRIA DO CONCRETO ARMADO Embora o concreto seja um material mais antigo, a implantação da armadura em sua composição, é mais recente, segundo o professor Dr. Paulo Sérgio dos Santos Bastos, relata que o primeiro caso foi em 1850, onde o norte americano Tadeu Sat, realizou experimentos e verificou a eficiência da função das armaduras no trabalho conjunto com o concreto, porém seus estudos ganharam repercussão somente após a publicação em 1877. Os alemães realizaram uma teoria mais completa sobre o material, assim, denominou-se que o verdadeiro desenvolvimento do concreto armado no mundo iniciou-se com Gustavo Adolpho Wayss. Em 1880, realizou-se a primeira laje armada com barras de aço de seção circular. O primeiro livro sobre o dimensionamento das peças de concreto armado surgiu com uma publicação de Edward Mörsch em 1902, eminente engenheiro alemão, professor da Universidade de Stuttgart na Alemanha. Suas teorias resultaram de ensaios experimentais, dando origem às primeiras normas para o cálculo e construção em concreto armado. O método de cálculo treliça clássica de E. Mörsch é uma das maiores invenções, permanecendo ainda aceita, apesar de ter surgido há mais de 100 anos. Outras datas significativas nos primeiros desenvolvimentos foram: Já o desenvolvimento do concreto armado no Brasil iniciou em 1901 no Rio de Janeiro, com a construção de galerias de água, e em 1904 com a construção de casas e sobrados. Em 1908 foi construída uma primeira ponte com 9 m de vão. Em São Paulo, em 1910 foi construída uma ponte com 28 m de comprimento. O primeiro edifício em São Paulo data de 1907, sendo um dos mais antigos do Brasil em “cimento armado”, com três pavimentos. A partir de 1924 quase todos os cálculos estruturais passaram a ser feitos no Brasil, com destaque para o engenheiro estrutural Emílio Baumgart. ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 23 de 56 2.5. VANTAGENS E DESVANTAGENS O concreto armado é um dos materiais mais utilizados na construção civil, podemos encontrá-lo, em pequenas e grandes construções, como casas residenciais, edifícios, em pontes, em usinas hidrelétricas e nucleares, em obras de saneamento, e em diversas finalidades. Estima-se pela segundo a FIHP, que anualmente são consumidas 11 bilhões de toneladas de concreto, aproximadamente, um consumo médio de 1,9 toneladas de concreto por habitante por ano, valor inferior apenas ao consumo de água. E então abrimos a discussão para o porquê do uso tão comum do concreto armado? Devido as suas vantagens, que vemos a seguir: • A facilidade de obtenção e o baixo custo do material; • Durabilidade; • Boa resistência à compressão e tração; • A resistência do concreto à água (caixas d'água, barragens, represas, canais, pavimentos, estruturas etc.); • Rapidez e facilidade na execução; • Outro aspecto positivo é que o aço, convenientemente envolvido pelo concreto, fica protegido contra a corrosão; garantindo a durabilidade do conjunto. • Suporta altas temperaturas provocadas por incêndio, pelo menos durante certo período de tempo, desde que tenha o correto cobrimento; • A diversidade de aplicação (edifícios, obras de infra-estrutura, etc.); • Resistência a choques e vibrações: as estruturas de concreto geralmente tem massa e rigidez que minimizam vibrações e oscilações, provocadas pelas ações de utilização e o vento; • Conservação: desde que o projeto e a execução tenham qualidade, as estruturas de concreto podem apresentar grande resistência às intempéries, aos agentes agressivos e às ações atuantes; • Em termos de sustentabilidade,o concreto armado consome menos energia do que o alumínio, o aço, o vidro, e também emite proporcionalmente menos gases e partículas poluentes. ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 24 de 56 Porém o concreto armado possui suas desvantagens: • Peso próprio elevado, relativamente à resistência: peso específico γ=25kN/m3 = 2,5 tf/m³; • Reformas e adaptações são de difícil execução; • Fissuração (normalmente existe, ocorre e deve ser controlada, conforme explicada no item seguinte); • Transmite calor e som; • Fôrmas e escoramentos: na execução do concreto armado é necessário se obter fôrmas e escoramentos para ser montados no local, acarretando mais custo de material e de mão de obra. • Alterações de volume com o tempo: o concreto pode fissurar sob alterações de volume provocadas pela retração e pela fluência, o que pode dobrar a flecha num elemento fletido. 2.6. TIPOS FISSURAS CAUSADAS NO CONCRETO ARMADO A fissura é uma abertura de pequena espessura no concreto, seu aparecimento deve-se à baixa resistência do concreto à tração. A abertura das fissuras é normal com a movimentação da peça estrutural, ou surgem também devido ao fenômeno da retração no concreto, e pode ser significativamente diminuída com uma cura cuidadosa nos primeiros dias de idade do concreto, porém deve ser controlada, geralmente até 0,3 mm, a fim de atender condições de funcionalidade, estética, durabilidade e impermeabilização. Figura 4 – Fissuras em uma viga após ensaio experimental em laboratório Fonte: PFEIL, 1989 ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 25 de 56 2.7. VIDA ÚTIL DAS PEÇAS Conforme a NBR 15575-1:2012, a vida útil é uma indicação do tempo de vida ou da durabilidade de um edifício e suas partes. A vida útil de projeto, conhecida pela sigla VUP é definida no projeto e no Brasil, para os edifícios habitacionais, foi adotado, em caráter informativo, o período de 40 anos como vida útil de projeto mínima (VUP mínima) e o período de 60 anos como vida útil de projeto superior (VUP superior), sendo que a escolha de um ou outro período cabe aos intervenientes no processo de construção. Lembrando que os fatores que influenciam na vida útil de projeto são os materiais empregados, técnicas escolhidas de construção, qualidade da execução dos serviços e o aspecto fundamental é o uso e manutenção da construção 2.8. PEÇAS EM CONCRETO ARMADO As peças em concreto armado podem ser compostas por um só tipo de elemento estrutural, ou por um conjunto deles, como é mais comum de ocorrer nas construções. As peças podem ser classificadas de diferentes maneiras, sendo uma delas a geometria do elemento. Essa classificação é determinada de acordo com os valores do comprimento, altura e espessura das peças, sendo chamados: • Elementos lineares São aqueles que têm a espessura da mesma ordem de grandeza da altura, mas ambas muito menores que o comprimento. São os elementos chamados como “barras”. Como exemplos mais comuns encontram-se as vigas e os pilares. Figura 5 – Classificação geométrica dos elementos estruturais Fonte: Fusco-1976 ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 26 de 56 • Elementos bidimensionais São aquelas onde duas dimensões, o comprimento e a largura, são da mesma ordem de grandeza e muito maiores que a espessura. São os chamados em “cascas”, quando a superfície é curva e chamadas “placas” ou “chapas”, quando a superfície é plana. Como exemplos mais comuns encontram-se as lajes, as paredes de reservatórios, etc. Figura 6 – Classificação geométrica dos elementos estruturais Fonte: Fusco-1976 • Elementos tridimensionais São aqueles onde as três dimensões têm a mesma ordem de grandeza. São os chamados elementos de volume. Como exemplos mais comuns encontram-se os blocos e sapatas de fundação, consolos, etc. Figura 7 – Classificação geométrica dos elementos estruturais Fonte: Fusco-1976 As peças estruturais básicas podemos indicar sendo as vigas, lajes e pilares, os quais iremos estudar nesse trabalho, temos também peças estruturais de fundação, as sapatas, blocos e tubulões e peças complementares como reservatórios, muros e escadas. ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 27 de 56 Figura 8 – Indicação das peças de concreto armado em uma edificação Fonte: PFEIL, 1989 Estes elementos são vinculados entre si, com a armação existente dentro deles, as chamadas “ferros de arranque” para conectar uma peça a outra. Pensando no cálculo, esse vínculo existe entre duas peças é a articulação que não absorve rotações, porém introduz esforços nas direções dos eixos das peças por elas ligadas. Quando é imposta restrição de movimento em uma direção, cria-se um apoio simples. Já para restrições em duas direções há um apoio duplo e, finalmente, quando todos os movimentos ficam restritos, temos um engastamento. Outro ponto que é importante destacar que as peças se inter-relacionam de modo a transmitirem para o solo as cargas que lhes são aplicadas. As cargas atuantes na laje são transferidas para as vigas, das vigas para os pilares, e dos pilares para os blocos de fundação. Ao chegarem à fundação são transmitidas ao solo onde são dissipadas. Conforme a figura a seguir: ATIVIDADE PRÁTICA “PEÇAS ESTRUTURAIS D Figura 9 – Inter-relação entre elem Fonte: Figura 10 – Elementos em concreto armado em um edifício na fase de colocação de alvenaria. Dando continuidade execução dessas peças, o objetivo do projeto de uma estrutura é fazer com que a ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” relação entre elementos estruturais de um edifício de múltiplos pavimentos Fonte: Francisco Patrick A. Almeida e Luciano B. dos Santos Elementos em concreto armado em um edifício na fase de colocação de alvenaria. Fonte: Catálogo Arcelormittal, 2000 continuidade, temos que citar que é necessário ter um projeto para execução dessas peças, o objetivo do projeto de uma estrutura é fazer com que a E CONCRETO ARMADO” Página 28 de 56 entos estruturais de um edifício de múltiplos pavimentos Francisco Patrick A. Almeida e Luciano B. dos Santos Elementos em concreto armado em um edifício na fase de colocação de alvenaria. temos que citar que é necessário ter um projeto para execução dessas peças, o objetivo do projeto de uma estrutura é fazer com que a ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 29 de 56 mesma cumpra a função para a qual foi idealizada sem entrar em colapso e sem se deformar ou vibrar excessivamente. De uma forma simplificada, as etapas de um projeto de estruturas são: • Definição do esquema estrutural, ou da disposição das diversas peças que compõem a estrutura; • Determinação das cargas que irão atuar na estrutura; • Análise da estrutura para avaliar se ela está em equilíbrio e determinar os esforços internos e deformações; • Dimensionamento dos elementos estruturais; • Detalhamento do projeto para execução. Tudo começa a partir do projeto arquitetônico, nele são apresentadas muitas informações, tais como os materiais a serem empregados na obra, a localização das aberturas para ventilação e circulação de pessoas. Assim, precisa encontrar uma estrutura que se molde a necessidade solicitada no projeto arquitetônico, conhecido o arranjo estrutural, o passo seguinte é a determinação das cargas que irão atuar sobre seus diversos elementos, o que é feito a partir de informações contidas nopróprio projeto arquitetônico e em normas técnicas apropriadas. Conhecida a geometria da estrutura, conforme já explicada no item anterior, e as cargas que vão atuar sobre ela, chega o momento de conhecer os efeitos produzidos por essas cargas, os quais se manifestam por meio de esforços internos e deformações, conforme dito anteriormente. A determinação dos esforços internos e deformações são feitas na etapa de análise estrutural, que atualmente costuma ser realizado com o auxílio de programas computacionais altamente sofisticados, porem vamos apresentar cálculos básicos aprendidos em sala de aula, para todas as peças básicas de concreto armado, separamos em lajes, vigas e pilares, o ultimo de modo mais vago, por não ter tido aulas sobre o assunto tão afundo. 2.8.1. LAJES As lajes são os elementos planos que, além das cargas permanentes, recebem ações de uso, como de pessoas, móveis, pisos, que são transferidas para as vigas, que por sua vez transfere para os pilares. ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 30 de 56 Existem vários tipos de laje de concreto armado, as mais usuais e qual vamos estudar nesse trabalho são as lajes moldadas “in loco”, maciças de concreto, com espessuras que normalmente variam de 7 cm a 15 cm. 2.8.1.1. LAJES MOLDADAS “IN LOCO” São lajes que em que a maior parte do processo construtivo é executada na própria obra. São elas: maciças, maciça protendida e Bubble Deck. 2.8.1.2. LAJES PRE-FABRICADAS São lajes em que a maior parte do processo construtivo é executada fora da obra, em uma fábrica de pré-moldados com larga escala. Na obra, geralmente, necessitam apenas de um capeamento de concreto. São elas: steel deck, alveolar protendida, pré-moldada com lajota, pré-moldada com EPS, painel. Figura 11 - Tipos de laje Fonte: O Pedreirão (2011-2015) ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 31 de 56 Figura 12 – Planta de forma simples com duas lajes maciças Fonte: Elementos Estruturais - Dr. Paulo Sérgio dos Santos Bastos - 2014 2.8.2. VIGAS Pela definição da NBR 6118/03, vigas “são elementos lineares em que a flexão é preponderante”. As vigas são barras, na maioria das vezes retas e horizontais, recebem cargas distribuídas da laje e cargas pontuais de outras vigas transversais, conforme figura, e transmite essas cargas diretamente ao apoio, que normalmente são os pilares. Existem vigas em balaço que não possuem apoio, e seu calculo é feito como engaste, mas não vamos exemplificar nesse trabalho, este caso. As armaduras das vigas são geralmente compostas por estribos, chamados “armadura transversal”, e por barras longitudinais, chamadas “armadura longitudinal”. ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 32 de 56 Figura 13 – Viga e a carga recebida Fonte: Elementos Estruturais - Dr. Paulo Sérgio dos Santos Bastos - 2014 2.8.2.1. CÁLCULOS E PROJETOS Quando a carga da laje é aplicada na vida, ela sofre duas reações: o esforço de compressão, ou seja, a parte superior é encurtada e o esforço de tração, parte inferior é esticada. O concreto trabalha na parte de compressão e o aço na parte de tração, por isso se coloca a maior parte dos aços na parte de baixo da viga. Figura 14 – Viga e a carga recebida Fonte: Elementos Estruturais - Dr. Paulo Sérgio dos Santos Bastos – 2014 Para um exemplo de calculo utilizamos a viga V27, que se encontra no pavimento térreo da obra. ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 33 de 56 Figura 15 – Viga V27 Fonte: Projeto - JLC Engenharia Dados: γc = 1.4; γs = 1,15; Aço CA 50; C 30; bw = 19cm; h = 55cm; a = 4cm; d = 51cm; a = d'; Mk = - 21,7 tf. • Cálculo do momento fletor de projeto: Md = Mk * γc Md = 21700 * 1,4 Md = 30380 kN.cm • Cálculo X 2lim, X 3lim: X 2lim = 0,26 * 51 = 13,26 cm X 3lim = 0,63 * 51 = 32,13 cm ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 34 de 56 • Cálculo do LN (posição do X) fcd = (30/10)/ 1,4 = 2,14 kN/cm² Md = 0,68 * bw * fcd * x * (d - 0,4x) Md = 0,68 * 19 * 2,14 * x * (51 – 0,4*x) 30380 = 1410,08x – 11,06x² ∆ = (-1410,08)² – 4* 11,06 * 30380 ∆ = 644314,4 x = 91410,08 + ou – 802,69)/ 22,12 x1 = 100,03 cm > 55 x2 = 27,44 cm A posição do x encontra-se no domínio 3. • Ajuste do ßx: Por norma concretos até C35, x = 05*d. X = 0,5 * 51 = 25,5 cm M1d = 0,68 * 19 * 2,14 * 25,5 * (51 – 0,4 * 25,5) M1d = 28765,8 kN/cm² M2d = Md – M1d M2d = 30380 – 28765,8 = 1614,18 kN/cm² • Cálculo da área do aço tracionada: As1 = (M1d) / ( σad * (d – 0,4x)) σad = (500/10) / 1,15 = 43,48 kN/cm² As1 = (28765,8) / (43,48*(51-0,4*25,5)) As1 = 16,215 cm² As2 = (M2d) / ( σad*(d-d')) ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 35 de 56 As2 = 1614,18 / (43,48*(51 – 4)) AS2 = 0,789 cm² AS total = 17 cm² • Cálculo da área do aço comprimida: A'S = k's * ((M2d/(d-d')) A'S = 0,0264 * ((1614,18/(51-4)) A'S = 0,907 cm² ASmin = 0,0015*bw*h ASmin = 0,0015 * 19 * 55 ASmin = 1,57 cm² Utilizamos a área do aço Asmin, pois este é superior ao A'S. • Sugestão de Barras Área tracionada 5 Ø 20; área = 15,75cm² 1 Ø 12,5; área = 1,25cm² Sendo que deverão ser distribuídas em duas camadas. Área comprimida 2 Ø 10; área = 1,60cm² 2.8.3. PILARES Pilares são elementos lineares, geralmente retos, retangulares, quadrados ou circulares, dispostos na vertical. Transmitem a carga recebida das vigas e/ou lajes, para as fundações. Podemos indicar que os pilares, dentre as peças estruturais, são os de maior importância nas estruturas, pois alem de transmitir as cargas “finais”, ou seja, possui maior concentração de cargas, por serem elementos verticais, eles que garantem o contraventamento da estrutura, em relação às ações verticais e horizontais. ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 36 de 56 Figura 16 – Pilar na fachada de edifício Fonte: Elementos Estruturais - Dr. Paulo Sérgio dos Santos Bastos - 2014 2.8.3.1. CÁLCULOS E PROJETOS Como não possuímos aulas referentes a dimensionamento de pilares, devido à carga horária de aula, não possuímos conhecimento suficiente para executar os cálculos e dimensões de pilares. ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 37 de 56 3. ESTUDO DE CASO 3.1. DESCRIÇÃO DA OBRA A obra visita é um empreendimento comercial, chamado Icon Berrini, da construtora JLC Engenharia, fica localizado na Rua Jaceru, 200, bairro Vila Gertudes, na cidade de São Paulo, em uma das regiões mais conceituadas em relação a centros comerciais da cidade de São Paulo. Em construção e com data de entrega prevista para o segundo trimestre de 2018, com padrão corporativo de ocupação, o edifício é ideal para médias e grandes empresas. O edifício possui um total de 11 andares com lajes a partir de 900 m². Figura 17 – Perspectiva da fachada do prédio pronto Fonte: Google - 2016 ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 38 de 56 Figura 18 – Localização da obra Fonte: Google - 2016 3.2. ETAPAS DE EXECUÇÃO A obra em estudo trabalha com lajes maciças, vigas e pilares de concretoarmado, feita “in loco”. 1º. Passo: Realizado o projeto da peça a ser executada, no projeto tem indicação de tamanhos, largura, comprimento, altura e secções, com os cálculos devido a sua funcionalidade no contexto geral da obra; Figura 19 – Projeto estrutural de um pavimento. Fonte: Questões de concurso - 2011 ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 39 de 56 2º. Passo: Preparar uma forma ou molde, com as dimensões descritas no projeto; 3º. Passo: Recebimento das armaduras, armazenamento, corte e dobra na obra. Tabela 10 – Fluxograma de produção das armaduras para o aço Fonte: FACHINI (2005) O primeiro elemento a ser montado é o pilar, depois as vigas e por ultimo a laje. 4º. Passo: Montar o escoramento, se necessário, para apoiar e suportar a peça estrutural; Figura 20 – Escoramento de pilares, vigas e laje. Fonte: Arquivo Pessoal (2016) ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 40 de 56 5º. Passo: As armaduras de aço são previamente posicionadas na fôrma, na obra visitada, os pilares são os primeiros, e a montagem das formas de vigas e lajes, são feitas simultâneas; Figura 21 – Posicionamento das armações do pilar, com pé direito duplo Fonte: Arquivo Pessoal (2016) Figura 22 – Posicionamento das armações nas formas do pilar Fonte: Arquivo Pessoal (2016) ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 41 de 56 Figura 23 – Posicionamento das armações nas formas das lajes Fonte: Arquivo Pessoal (2016) 6º. Passo: Nas lajes, na seqüência da montagem das armaduras, são posicionados os eletrodutos e caixas de interruptores e tomadas. Nesta fase os espaçadores são posicionados para garantir o cobrimento especificado no projeto. 7º. Passo: Preparo do concreto, maior parte do concreto é usinado, transportado por caminhões betoneiras e lançado traves de um magote com bomba, porem pequenos locais, como caixas de inspeção, regularização de falhas na concretagem, fechamento de furos, são feitos o concreto “in loco”; Figura 24 – Pequena quantidade de concreto feito “in loco” Fonte: Arquivo Pessoal (2016) ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 42 de 56 8º. Passo: Antes da concretagem, realiza-se o “lump test”, para verificar a fluidez do concreto, e realiza-se a montagem dos corpos de prova para futuros testes laboratoriais, referente à resistência. 9º. Passo: O concreto fresco é lançado para preencher a fôrma, na obra em questão, o pilar é o primeiro elemento a ser concretado, dando diferença de sete dias para a concretagem das vigas e laje; Na laje deve-se fazer um mapa de concretagem, indicando cada caminhão, pois ao realizar testes em laboratórios fica mais fácil para localizar. 10º. Passo: Simultaneamente vai-se realizando o adensamento do concreto, que deve envolver e aderir às armaduras, geralmente é feito com o equipamento denominado “vibrador”; Figura 25 – Concretagem de laje tipo “cubeta” Fonte: Arquivo Pessoal (2014) ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 43 de 56 Figura 26 – Concretagem de laje Fonte: Arquivo Pessoal (2016) 11º. Passo: Deve ser feito a cura do concreto, umedecendo o local, para que não haja evaporação de água da sua composição; 12º. Passo: O escoramento deve ser reduzido conforme a resistência calculada do concreto, nesse processo o escoramento, é chamado de reescoramento, onde possuem somente escoras metálicas, com o passar de algum tempo pré-estabelecido pelo calculista, as escoras são reduzidas pela metade da sua quantidade; ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 44 de 56 Figura 27 – Reescoramento 100% de vigas e laje Fonte: Arquivo Pessoal (2016) Figura 28 – Reescoramento 50% de vigas e laje Fonte: Arquivo Pessoal (2016) 13º. Passo: Após a cura e com o endurecimento do concreto, onde ele já se intitula autoportante, pode ser realizada a retirada das fôrmas e escoramento total. Geralmente a desenforma dos pilares são feitas após 24 horas da ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 45 de 56 concretagem, desde que o concreto tenha resistência à compressão mínima de 3 MPa. Figura 29 – Escoramento e formas de vigas sendo retiradas após a concretagem e cura Fonte: Arquivo Pessoal (2016) Figura 30 – Retirada total das formas e escoramento Fonte: Arquivo Pessoal (2016) 14º. Passo: São feitos testes em laboratórios especializados, em todos os corpos de prova, para verificar a resistência do concreto. ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 46 de 56 Alguns cuidados devem ser tomados na execução doa elementos de concreto armado, o mais importante é o posicionamento das armaduras, elas devem ser armadas exatamente de acordo com o projeto, pois isto irá garantir as hipóteses de cálculo adotadas pelo engenheiro projetista. Muitas vezes, durante a execução, o fluxo de operários em cima da armadura faz com que a mesma seja concretada em uma posição deslocada, alterando assim o rendimento da peça, e, às vezes, até a própria hipótese de cálculo. Outro item importante são os espaçadores, pois para garantir a cobertura do aço pelo concreto, devem-se colocar espaçadores. Para execução dos pilares, devemos nos atentar, as formas, com o cuidado com o prumo e o aperto das formas, pois costuma-se ser a forma que mais abre durante a concretagem, devido a pressão exercida pelo lançamento do concreto, na concretagem, atentar-se na vibração do elemento, por possuir limitação de altura e o “vibrador” não alcançar, deve ser executada aos poucos para devido adensamento na peça. Na desforma, deve ser verificado o tempo mínimo para a cura, pois é o primeiro elemento a ser desformado, e dando seqüência aos demais elementos, regrando o cronograma da obra. Nas lajes e vigas, deve-se ter o cuidado com o nivelamento, a precisão dos limites, o transito de pessoas durante a colocação das armaduras e concretagem, não se esquecer de colocar todos os elementos de elétrica, eletrodutos e caixas de interruptores e tomadas. Fazer um mapa de concretagem, para descobrir o teste realizado em cada caminhão e o local que foi empregado tal concreto, verificar o acabamento, pois deve estar lisos, para reduzir o custo na execução de contra piso. Se atentar no tempo certo, estimado para a retirada do escoramento e reescoramento. 3.3. CRONOGRAMA DE EXECUÇÃO Em um cronograma de execução, analisamos o tempo da obra, o tempo para cada elemento realizado, no nosso estudo vamos analisar apenas as peças de concreto armado, laje, vigas e pilares. Como vigos, o processo de execução, se resume em forma - confecção e montagem, armação - confecção e montagem, escoramento, instalçaoa de ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 47 de 56 embutidos na laje, concretagem - confecção e lançamento, cura e desforma. Com esse itens podemos definir qual elemento que ira ser determinante no prazo da obra. Analisamos que o sistema de fôrmas, montagem e desmontagem, e escoramento consomem cerca de 60% do prazo para a execução da estrutura. Os 40% restantes são para os serviços de armação e concretagem. Portanto, pode-se dizer que o sistema de fôrmas consome aproximadamente 30% do prazo total do empreendimento. Figura 31 – Cronograma de execuçãoFonte: Arquivo Pessoal (2016) 3.4. CUSTOS O custo que temos na execução de peças de concreto armado, esta relacionada aos materiais, que seria a forma, armação e concreto, e a mão de obra, que se trata da parte de pessoas para execução. Para analise desse custo, analisamos a cada item necessário para montagem de cada peça estrutural, os preços da composição foram utilizados como base o SINAPI - Sistema Nacional de Pesquisa de Custos e Índices da Construção Civil, de julho de 2014, para o estado de São Paulo. Na laje executamos o preço unitário de acordo com a execução da obra visitada, onde o concreto utilizado é o C30, com classe de agressividade ambiental II e tipo de ambiente urbano, com brita 1, para melhor adensamento, considerando o concreto dosado em central, e concretagem com bomba e grua, a armação feita com 1.2.3 ARMAÇÃO 1.2.2 FORMAS ESTRUTURA DO PAVIMENTO1. 1.1.5 DESMONTAGEM DAS FORMAS 2012 17 1816 193 98 10 11 13 14 15 CRONOGRAMA FÍSICO 1 2 4 5ITEM DISCRIMINAÇÃO 6 7 1.1.1 PLANTA DE EIXOS 1.1. PILARES 1.2.4 CONCRETO 1.1.4 ESTRUTURA DO PAVIMENTO 1.1.2 ARMAÇÃO CONCRETO 1.2. VIGAS E LAJES 1.2.1 DESMONTAGEM DAS FORMAS DO PAVIMENTO INFERIOR 1.1.3 FORMAS ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 48 de 56 aço CA-50, com a quantidade aproximada de 22kg de armação para cada metro quadrado, a forma de madeira com escoramento metálico, utilizando escoramento continuo e altura considerada de piso de até 3 m. A altura da laje aproximadamente de 15 centímetros, pois é a média das alturas das lajes da obra visitada. Laje maciça m² Un Descrição Quant. Preço unitário Preço Insumo m² Sistema contínuo de escoramento e fôrmas para laje de concreto armado, até 3 m de altura livre de piso, composta de: escoras, travessas metálicas e superfície moldante de madeira tratada reforçada com barras e perfis. 1,100 33,75 37,13 Un Separador certificado para lajes maciças. 3,000 0,17 0,51 kg Aço em barras nervuradas, CA-50, diâmetros vários, segundo ABNT NBR 7480. 22,00 3,89 85,58 m³ Concreto C30 classe de agressividade ambiental II e tipo de ambiente urbano, brita 1, consistência S100, dosado em central, segundo ABNT NBR 8953. 0,158 351,45 55,53 h Caminhão bomba estacionado na obra, para bombeamento de concreto. Inclusive parte proporcional de deslocamento. 0,006 384,47 2,31 h Oficial de estruturas de concreto armado. 0,515 14,74 7,59 h Ajudante de estruturas de concreto armado. 0,515 10,86 5,59 % Meios auxiliares 2,000 194,24 3,88 % Custos indiretos 3,000 198,12 5,94 Total: R$ 204,06 Tabela 11 – Custo unitário por m² de laje maciça de concreto armado Fonte: Base SINAPI - Arquivo Pessoal (2016) A estimativa de custo por metro quadrado de laje é de R$ 204,06, considerando os meios auxiliares e custos indiretos. A viga foi considerada rasa e reta, na dimensão de 40x60 cm, realizada como a laje em concreto C30 classe de agressividade ambiental II e tipo de ambiente urbano, brita 1, para melhor adensamento, considerando o concreto dosado em central, e concretagem com bomba e grua, a armação de aço CA-50, quantidade considerada de 150 kg/m³. As formas de painéis de madeira compensada resinados de 6 mm de espessura e sarrafos de madeira serrada, e sistema de escoramento metálico, com escoras metálicas, incluso montagem e desmontagem, em piso de até 3 m de altura livre. ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 49 de 56 Viga de concreto armado. m³ Un Descrição Quant. Preço unitário Preço Insumo m² Painel de madeira compensada, resinado de 6 mm de espessura, com faces e bordas retos revestidos com resina fenólica, segundo NBR ISO 1096. 0,160 7,62 1,22 m Escora metálica telescópica, até 3 m de altura. 1,233 30,54 37,66 m Sarrafo de madeira serrada, de pinus (pinus spp), de 2,5x7 cm, de 2ª qualidade, segundo ABNT NBR 11700. 0,958 3,00 2,87 kg Pregos comuns 17x21 com cabeça, de 3 mm de diâmetro e 48 mm de comprimento. 0,067 6,17 0,41 l Agente desmoldante, à base de óleos especiais, emulsionante em água para fôrmas metálicas, fenólicas ou de madeira. 0,050 4,52 0,23 Un Separador certificado para vigas. 4,000 0,17 0,68 kg Aço em barras nervuradas, CA-50, diâmetros vários, segundo ABNT NBR 7480. 157,50 0 3,89 612,68 kg Arame galvanizado para atar, de 1,30 mm de diâmetro. 3,000 2,51 7,53 m³ Concreto C30 classe de agressividade ambiental II e tipo de ambiente urbano, brita 1, consistência S100, dosado em central, segundo ABNT NBR 8953. 1,050 351,45 369,02 h Caminhão bomba estacionado na obra, para bombeamento de concreto. Inclusive parte proporcional de deslocamento. 0,148 384,47 56,90 h Montador de fôrmas. 0,663 14,74 9,77 h Ajudante de montador de fôrmas. 0,663 10,86 7,20 h Armador. 2,728 14,74 40,21 h Ajudante de armador. 2,455 10,86 26,66 h Oficial de trabalhos de concretagem. 0,097 14,74 1,43 h Ajudante de trabalhos concretagem. 0,381 10,86 4,14 % Meios auxiliares 2,000 1178,61 23,57 % Custos indiretos 3,000 1202,18 36,07 Total: R$1.238,25 Tabela 12 – Custo unitário por m³ de viga de concreto armado Fonte: Base SINAPI - Arquivo Pessoal (2016) A estimativa de custo por metro cúbico de viga de concreto aramado é de R$ 1.238,25, considerando os meios auxiliares e custos indiretos. O pilar considerou de seção quadrada com dimensão de 30x30 cm, realizado com concreto C30 classe de agressividade ambiental II e tipo de ambiente urbano, brita 1, considerando o concreto dosado em central, e concretagem com bomba e grua, armação de CA-50, quantidade estimada de 120 kg/m³. As formas com ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 50 de 56 acabamento tipo industriais para revestir, e sistema de escoramento na lateral e estrutura suporte vertical de escoras metálicas, em piso de até 3 m de altura livre. Pilar retangular ou quadrado de concreto armado. m³ Un Descrição Quant. Preço unitário Preço Insumo Un Separador certificado para pilares. 12,000 0,12 1,44 kg Aço em barras nervuradas, CA-50, diâmetros vários, segundo ABNT NBR 7480. 126,000 3,89 490,14 kg Arame galvanizado para atar, de 1,30 mm de diâmetro. 0,840 2,51 2,11 m² Chapa metálica de 50x50 cm, para fôrmas de pilares de concreto armado de seção retangular ou quadrada, de até 3 m de altura, inclusive parte proporcional de acessórios de montagem. 0,320 109,61 35,08 Un Escora metálica telescópica, até 3 m de altura. 0,099 30,54 3,02 Un Quebra cantos de PVC, de 15x22 mm e 2500 mm de comprimento, para bisel de cantos em elementos de concreto. 17,800 0,80 14,24 l Agente desmoldante, à base de óleos especiais, emulsionante em água para fôrmas metálicas, fenólicas ou de madeira. 0,400 4,52 1,81 m³ Concreto C30 classe de agressividade ambiental II e tipo de ambiente urbano, brita 1, consistência S100, dosado em central, segundo ABNT NBR 8953. 1,050 351,45 369,02 h Caminhão bomba estacionado na obra, para bombeamento de concreto. Inclusive parte proporcional de deslocamento. 0,158 384,47 60,75 h Montador de fôrmas. 5,304 14,74 78,18 h Ajudante de montador de fôrmas. 6,062 10,86 65,83 h Armador. 0,982 14,74 14,47 h Ajudante de armador. 1,091 10,86 11,85 h Oficial de trabalhos de concretagem. 0,114 14,74 1,68 h Ajudante de trabalhos concretagem. 0,455 10,86 4,94 % Meios auxiliares 2,000 1154,56 23,09 % Custos indiretos 3,000 1177,65 35,33 Total: R$ 1. 212,98 Tabela 13 – Custo unitário por m³ de pilar de concreto armado Fonte:Base SINAPI - Arquivo Pessoal (2016) A estimativa de custo por metro cúbico de pilar de concreto aramado é de R$ 1.212,98, considerando os meios auxiliares e custos indiretos. Em todas as composições de custo foram considerada duas porcentagens, em cima do valor total, uma que chamamos de meios auxiliares, que seria os ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 51 de 56 recursos destinados ao pagamento de tributos, ao rateio dos custos da administração central, à remuneração ao construtor pela assunção de riscos do empreendimento e à compensação de despesas financeiras ocasionadas pelo descompasso entre gastos, medição e recebimento, e outra de custos indiretos que se aplicam na infraestrutura e gestão necessária para a realização da obra correspondem os custos previstos para a mobilização e desmobilização, custo com a equipe de administração e gestão técnica da obra (engenheiros, mestres de obra, encarregados, almoxarifes, apontadores, secretárias, etc), custos com a manutenção do canteiro (água, energia, internet, suprimentos de informática e papelaria), dentre outros, nesse custo não consideramos o lucro. ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 52 de 56 4. DISCUSSÕES E RESULTADOS Figura 32 – Integrantes do grupo na visita técnica Fonte: Arquivo Pessoal (2016) ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 53 de 56 5. CONCLUSÃO ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS “PEÇAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO” Página 54 de 56 6. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Projeto de estruturas de concreto – Procedimento. NBR 6118, ABNT, 2014, 238p. Disponível em https://docente.ifrn.edu.br/valtencirgomes/disciplinas/construcao-de-edificios/abnt- 6118-projeto-de-estruturas-de-concreto-procedimento, acesso em 09/04/2016. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Execução de estruturas de concreto – Procedimento. NBR 14931, ABNT, 2004, 53p. 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