REFERENCIAL TEÓRICO - ESTRUTURAS DE CONCRETO

Prévia do material em texto

REFERENCIAL TEÓRICO
 ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Definição
Conforme SOUZA JUNIOR ([200-], p. 3), “Concreto é um material de construção resultante da mistura de um aglomerante (cimento), com agregado miúdo (areia), agregado graúdo (brita) e água em proporções exatas e bem definidas.”
	Concreto armado pode ser definido como a união do concreto simples e de um material resistente à tração (envolvido pelo concreto) de tal modo que ambos resistam solidariamente aos esforços solicitantes. (BASTOS, 2006, p. 7).
Materiais Componentes
Cimento
O Cimento Portland é um aglomerante obtido pela moagem do clínquer, ao qual são adicionados durante a moagem, quantidades de sulfato de cálcio - gesso. As matérias-primas empregadas na fabricação são o calcário, a argila e o gesso. (SOUZA JUNIOR, [200-], p. 8).
Para BASTOS (2006, p. 3), os tipos de cimento que existem no Brasil diferem em função da sua composição, como o cimento portland comum, o composto, o de alto-forno, o pozolânico, o de alta resistência inicial, entre outros. Dentre os diferentes tipos de cimento, os de uso mais comuns nas construções são o CPII E-32, o CPII F-32 e o CPIII-40. O cimento CPV-ARI é também muito utilizado em fábricas de estruturas pré-moldadas.
	Para o armazenamento de cimento é preciso, em primeiro lugar, preservá-lo principalmente de ambientes úmidos, para isso, as pilhas devem ser feitas a 30 cm do piso sobre estrado de madeira e a 30 cm das paredes e 50 cm do teto. E em segundo, não ser estocado em pilhas de alturas excessivas, não excedendo mais de 10 sacos, salvo se o tempo de armazenamento for de no máximo 15 dias, caso em pode atingir 15 sacos. (MILITO, 2009, p. 246).
Figura 10 – Armazenamento de Cimento
Fonte: Milito (2009, p. 246)
Agregados
Para BAUER (1979 apud BASTOS, 2006, p. 5): “Os agregados podem ser definidos como os materiais granulosos e inertes que entram na composição das argamassas e concretos.” 
Segundo SOUZA JUNIOR ([200-], p. 10), “A função dos agregados é dar ao conjunto condições de resistência aos esforços e ao desgaste, além de redução no custo e redução na contração”.
	Os agregados são muito importantes no concreto porque representam cerca de 70 % da sua composição, além de serem os materiais com o menor custo dos concretos. (BASTOS, 2006, p. 5).
Quanto à origem, os agregados podem ser classificados em naturais e artificiais. Os agregados naturais são aqueles encontrados na natureza, como areias de rios e pedregulhos, também chamados cascalho ou seixo rolado. Os agregados artificiais são aqueles que passaram por algum processo para obter as características finais, como as britas originárias da trituração de rochas. (BASTOS, 2006, p. 5).
Quanto ao tamanho, os agregados são classificados em graúdos e miúdos. Agregado miúdo é a areia natural quartzosa, ou a artificial resultante do britamento de rochas estáveis, de diâmetros máximos igual ou inferior a 4,8 mm. Agregado graúdo é o pedregulho natural, ou a pedra britada, de diâmetros máximos superiores a 4,8 mm. (SOUZA JUNIOR, [200-], p. 10),
Água
A água é necessária no concreto para possibilitar as reações químicas do cimento, chamadas reações de hidratação, que irão garantir as propriedades de resistência e durabilidade do concreto. Tem também a função de lubrificar as demais partículas para proporcionar o manuseio do concreto. Normalmente a água potável é a indicada para a confecção dos concretos. (BASTOS, 2006, pp. 6-7)
Conforme SOUZA JUNIOR ([200-], p. 11]), a água destinada ao amassamento do concreto deverá ser isenta de impurezas que possam vir a prejudicar as reações entre ela e o cimento. 
A relação entre o peso da água e o peso do cimento é chamada de “fator águacimento”. Considerando-se apenas a água quimicamente necessária à hidratação do cimento, seria suficiente um fator água-cimento da ordem de 0,28. A trabalhabilidade do concreto exige entretanto, fatores água-cimento muitos maiores, usualmente entre 0,45 a 0,65. (SOUZA JUNIOR, [200-], p. 11).
Etapas Construtivas
Formas
De acordo com a NBR 14931 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2004, p. 5), o sistema de fôrmas, que compreende as fôrmas, o escoramento, o cimbramento e os andaimes, incluindo seus apoios, bem como as uniões entre os diversos elementos, deve ser projetado e construído de modo a ter resistência às ações durante o processo de construção e rigidez suficiente para assegurar que as tolerâncias especificadas para a estrutura sejam satisfeitas e a integridade dos elementos estruturais não seja afetada.
Conforme BARROS E MELHADO (2006 apud GONÇALVES, 2009, p. 26) as principais funções do sistema de fôrmas são: dar forma ao concreto, fazer a contenção e sustentação do concreto até que atinja resistência para se auto-sustentar, servir de suporte para as armações e elementos das instalações e proteger o concreto novo contra choques mecânicos.
As fôrmas podem variar cerca de 40% do custo total das estruturas em concreto armado. Considerando que a estrutura representa em média 20% do custo total de um edifício, concluímos que racionalizar ou otimizar a fôrma corresponde a 8% do custo de construção. (MILITO, 2009, p. 251).
Figura 11 – Fôrma para Pilar
Fonte: Milito (2009, p. 259)
Conforme MILITO (2009, p. 252), como principais materiais utilizados nas formas são: tábuas de madeira serrada, chapas de madeira compensada, escoramentos, pregos e tensores.
Para GONÇALVES (2009, pp. 50-51) os elementos que compõem o sistema de formas são: 
Molde: é a parte do sistema que dá forma à peça e é o elemento que entra em contato direto com o concreto, podendo ser em chapas de madeira serrada, chapas de madeira compensada, cubetas plásticas, metálicas, entre outros materiais;
Cimbramento: é conjunto de elementos que absorve ou transfere para local seguro as cargas que atuam nas formas, dividido em escoramento, vigamento, travamento e mão-francesa;
Acessórios: Conjunto de peças que auxiliam no desempenho dos outros componentes.
Armaduras 
O aço nas estruturas em concreto armado tem a função de resistir aos esforços de tração e cisalhamento, além de aumentar a capacidade resistente dos elementos estruturais submetidos à compressão. (RICHARDSON, 1987 apud FACHINI, 2005).
A armadura também chamada de ferragem, é a associação de diversas peças de aço, formando um conjunto para um determinado componente estrutural. (FREIRE, 2001 apud GONÇALVES, 2009, p. 47).
O aço pode ser fornecido pelo fabricante de duas formas: já cortado e dobrado ou pode ser entregue na obra em barras, sendo cortado e dobrado no próprio canteiro. (GONÇALVES, 2009, p. 47).
Conforme a NBR 14931, “Em nenhum caso deve ser empregado na estrutura de concreto aço de qualidade diferente da especificada no projeto, sem aprovação prévia do projetista. (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2004, p. 9).
De acordo com a NBR 6118, “A superfície da armadura deve estar livre de ferrugem e substâncias deletérias que possam afetar de maneira adversa o aço, o concreto ou a aderência entre esses materiais.” (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2004, p. 9).
Conforme MILITO (2009, p. 267) para o serviço de armação, são apresentadas as seguintes etapas de execução: 
Corte: Consiste em dividir uma barra na dimensão indicada no projeto, com o auxílio de ferramentas e máquinas apropriadas. Podendo utilizar segueta, tesoura, máquina ou policorte de bancada;
Dobra: A recomendação é que os diâmetros dos pinos para as dobras sejam os mais próximos possíveis aos especificados na Tabela 1 para ganchos e dobras e na Tabela 2 para os estribos.
Tabela 1 – Diâmetro do Pinos de Dobramentos (Gancho, dobras)
Fonte: Milito (2009, p. 268)
Tabela 2 – Diâmetro do Pinos de Estribos
Fonte: Milito (2009, p. 269)
Pré-montagem da armadura: Consiste em unir peças de aço com auxílio da torquês e do arame recozido nº18, dando forma as estruturas de acordo com o projeto estrutural. É importante amarrar bem para que os ferros não saiam da sua posição durante a concretagem.Os pontos mais conhecidos na amarração são: ponto simples, volta-seca, laçada e flor.
Quando da necessidade de emendas, as mesmas podem ser executadas de diversas formas, como: por transpasse, por luva com preenchimento metálico ou por solda. (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2004, p. 10).
Concretagem
Generalidades
De acordo com a NBR 14931, para o concreto destinado às estruturas, são previstas duas modalidades diferentes de preparo, concreto preparado na obra e concreto preparado por empresa de serviços de concretagem. (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2004, p. 14).
A especificação do concreto deve levar em consideração importantes caraterísticas, como a sua resistência, seu módulo de elasticidade e a durabilidade da estrutura. (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2004, p. 14).
A vida útil de uma estrutura de concreto depende da realização correta de sua execução e do controle tecnológico. O controle tecnológico consiste no estudo da dosagem dos materiais constituintes e no controle do concreto produzido (FACHINI, 2005 apud GONÇALVES, 2009 p. 64).
Antes de proceder à mistura do concreto na obra ou solicitar a entrega de concreto dosado em central, é necessário verificar as condições operacionais dos equipamentos disponíveis no local de trabalho e sua adequabilidade ao volume de concreto a ser produzido e transportado. (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2004, p. 18).
A NBR 6118 ainda salienta a importância de não realizar concretagem quando a temperatura estiver muito baixa ou muito alta, pois a temperatura do concreto no momento do lançamento não deve ser inferior à 5ºC ou superior à 40ºC, o mesmo se aplica quando existir ventos acima de 60 m/s. (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2004, p. 19). 
Recebimento
No recebimento do concreto conforme GONÇALVES (2009, pp. 64-65) é aconselhável verificar os seguintes itens:
• Nota fiscal, se está conforme programado;
• Horário de saída do caminhão-betoneira da usina e o tempo disponível para descarga do concreto;
• A quantidade de água a ser adicionada na obra e se o manômetro está funcionando perfeitamente;
• Verificar se o lacre do caminhão não foi violado.
Os ensaios mais comuns realizados para o controle de recebimento do concreto são o abatimento de tronco de cone (slump-test) e o controle de resistência a compressão (fck), a partir dos corpos de prova moldados na obra. GONÇALVES (2009, p. 65).
Transporte	
Conforme a NBR 14931, o meio utilizado para o transporte não deve acarretar desagregação dos componentes do concreto ou perda de água, pasta ou argamassa por vazamento ou evaporação. Recomenda-se que o intervalo de tempo transcorrido entre o instante em que a água de amassamento entra em contato com o cimento e o final da concretagem não ultrapasse a 2:30 horas. Quando a temperatura ambiente for elevada, ou sob condições que contribuam para acelerar a pega do concreto, esse intervalo de tempo deve ser reduzido, a menos que sejam adotadas medidas especiais, como o uso de aditivos retardadores, que aumentem o tempo de pega sem prejudicar a qualidade do concreto. (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2004, p. 20).
Lançamento
De acordo com MILITO (2009, p. 252) antes de realizar a concretagem, as formas devem ser limpas e molhadas até a saturação. Reforça também a importância de não colocar a agulha do vibrador entre a forma e as armaduras, pois danifica os painéis.
Segundo FREIRE (2001 apud GONÇALVES, 2009, p. 66) após ser transportado até o local de aplicação, o concreto é lançado nas fôrmas. Esta operação pode ser feita com o próprio equipamento de transporte que, com o auxílio da mão-de-obra preenche o molde do elemento estrutural que está sendo concretado.
O concreto deve ser lançado e adensado de modo que todas as armaduras, além dos componentes embutidos previstos no projeto, sejam adequadamente envolvidas na massa de concreto. Em nenhuma hipótese deve ser realizado o lançamento do concreto após o início da pega. (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2004, p. 20).
Figura 12 – Lançamento do Concreto
Fonte: Gonçalves (2009, p. 66)
O concreto deve ser lançado o mais próximo possível de sua posição definitiva, evitando-se incrustação de argamassa nas paredes das fôrmas e nas armaduras.
A altura de queda livre do concreto não deve ultrapassar 2 m, no caso de peças estreitas e altas, de modo a evitar a segregação e falta de argamassa (como nos pés de pilares e nas juntas de concretagem de paredes). (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2004, p. 20).
Adensamento
O adensamento tem a função de preencher os espaços vazios do concreto, diminuindo a sua porosidade e aumentando a resistência, consequentemente aumentando a vida útil da estrutura (FREIRE, 2001 apud GONÇALVES, 2009, p. 68).
De acordo com SOUZA JUNIOR ([200-], p. 21) o adensamento pode ser manual, que é o modo mais simples e antigo e consiste em facilitar a colocação do concreto na forma mediante golpes na massa com uma haste (vergalhão) e pode ser mecânico, o qual é feito através de vibradores de imersão e apresenta várias vantagens sobre o adensamento manual, como: o aumento da compacidade, o aumento da resistência, maior homogeneidade, economia de cimento e mão-de-obra, diminuição da retração, redução da permeabilidade e aumento da durabilidade.
Figura 13 – Aplicação do vibrador na vertical
		Fonte: Milito (2009, p. 278)
Durante o adensamento devem ser tomados os cuidados necessários para que não se formem ninhos ou haja a segregação dos materiais. Deve-se evitar a vibração da armadura para que não se formem vazios ao seu redor, com prejuízos da aderência. (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2004, p. 21).
Acabamento e Cura
Segundo Freire (2001 apud GONÇALVES, 2009, p. 70) a etapa de acabamento tem a função de dar à superfície da laje a textura desejada. Entretanto, nem todas as obras chegam a executá-la, deixando a laje apenas sarrafeada.
Souza (1996 apud GONÇALVES, 2009, p. 70) classifica as lajes, segundo o padrão de acabamento em três tipos: lajes convencionais, lajes niveladas e lajes acabadas.
A cura do concreto é o nome dado aos procedimentos que devem ser adotados com a finalidade de evitar a evaporação prematura da água necessária à hidratação do cimento. (SOUZA JUNIOR, [200-], p. 21).
Conforme Freire (2001 apud GONÇALVES, 2009), a cura pode ser feita por diversas alternativas como: represamento ou imersão; borrifamento de água; uso de revestimentos saturados de água; e aplicação de filme impermeável. 
Principais Elementos Estruturais
Pilares
Pilares são “elementos lineares de eixo reto, usualmente dispostos na vertical, em que as forças normais de compressão são preponderantes”, NBR 6118 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2003, p. 74). 
As ações são provenientes geralmente das vigas, bem como de lajes, estas ações são transmitidas às fundações, embora possam também ser destinadas à outros elementos de apoio. (BASTOS, 2006, p. 30)
Conforme a NBR 14931, os estribos de pilares no trecho da intersecção com a viga devem ser projetados de modo a possibilitar sua montagem. (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2004, p. 20).
De acordo com MILITO (2009, p. 257), os pilares são formados por painéis verticais travados por gravatas. Quando os pilares forem concretados antes das vigas, para garantir o prumo, temos que prever contraventamentos em duas laterais perpendiculares entre si, os quais deverão estar bem apoiados no terreno em estacas firmemente batidas ou engastadas.
Na parte inferior dos pilares, as distâncias entre as gravatas devem ser máximo de 30 a 40 cm. Não devemos esquecer de deixar na base dos pilares uma janela para a limpeza e lavagem do fundo, bem como deixar janelas intermediárias, a cada 2,0m para concretagem em etapas nos pilares altos. Esta janela tem a função de facilitar a vibração evitando a desagregação do concreto, responsável pela formação de vazios nas peças concretadas "bicheiras".(MILITO, 2009, p. 257)
Além das gravatas podemos reforçar as formas dos pilares com arame recozido nº12 ou nº 10, ou ainda com espaguetes, tensores, que podem ser introduzidas dentro de tubos plásticos para serem reaproveitados. (MILITO, 2009, p. 257)
Figura 14 – Tipos de Reforços em Gravatas
Fonte: Adaptado de Milito (2009, p. 259)
Vigas
As fôrmas das vigas são constituídas por painéis de fundo e painéis das faces firmemente travadas por gravata, mãos-francesas e sarrafos de pressão. Devemos certificar se as formas têm as amarrações, escoramentos e contraventamentos suficientes para não sofrerem deslocamentos ou deformações durante o lançamento do concreto. (MILITO, 2009, p. 257)
Nas formas laterais das vigas, que não são travadas pelos painéis de laje, é necessário prever também um bom escoramento lateral com as mãos francesas entre a parte superior da gravata e a travessa de apoio (Figura 1) ou contra o piso ou terreno, evitando as "barrigas" ou superfícies tortas. (MILITO, 2009, p. 257)
Figura 15 – Detalhe de uma fôrma de viga
Fonte: Adaptado de Milito (2009, p. 257)
Antes da concretagem, deve-se verificar a estanqueidade das fôrmas, além de limpá-las e molhá-las. As vigas deverão ser concretadas de uma só vez, caso não haja possibilidade, fazer as emendas à 45º. Estas emendas de concretagem devem ser feitas de acordo com a orientação do engenheiro calculista. Caso contrário, a emenda deve ser feita a 1/4 do apoio, onde geralmente os esforços são menores. Devemos evitar as emendas nos apoios e no centro dos vãos, pois os momentos negativos e positivos, respectivamente, são máximos. (MILITO, 2009, p. 280)
Quando ocorre uma interrupção por um período de mais de três horas, a sua retomada só poderá ser feita após 72 horas, este cuidado é necessário para evitar que a vibração do concreto novo, transmitida pela armadura, prejudique o concreto em início de endurecimento e a aderência do concreto às barras de aço. (MILITO, 2009, p. 280)
Lajes
Lajes Maciças
As lajes maciças de concreto, geralmente tem espessuras que variam de 7 cm a 15 cm e são comuns em edifícios de pavimentos e em construções de grande porte, como escolas, indústrias, hospitais, pontes, etc. (BASTOS, 2006)
Segundo MILITO (2009, p. 280), após a armação devemos fazer a limpeza das pontas de arame utilizadas na fixação das barras, através de imã, fazer a limpeza e umedecimento das formas antes de concretagem, evitando que a mesma absorva água do concreto, além de garantir que a armadura negativa fique posicionada na face superior, com a utilização dos chamados "Caranguejos." (Figura 3):
Figura 16 – Detalhe da colocação de caranguejos no posicionamento das armaduras das lajes
Fonte: Milito (2009, p. 281)
Milito (2009, p. 281) ainda recomenda que as passarelas, para movimentação de pessoal no transporte de concreto, sejam feitas e apoiadas diretamente sobre as formas.
Lajes Nervuradas
Segundo a NBR 6118, lajes nervuradas “são lajes moldadas no local ou com nervuras pré-moldadas, cuja zona de tração para momentos positivos está localizada nas nervuras entre as quais pode ser colocado material inerte.” (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2003, p. 86).
Figura 17 – Laje Nervurada
Fonte: Panoramio (2012)
Trata-se de cubeta de polipropileno, de peso reduzido e de fácil montagem e desforma, resultando uma superfície que dispensa acabamento. Utilizada em lajes com grandes vãos, as cubetas são padronizadas e possuem várias dimensões, tendo altura variando de 20 cm a 42,5 em e a base em forma quadrada ou retangular, no caso das meias cubetas. Elas são montadas emborcadas, apoiadas em sarrafos ou estrado. As nervuras são dimensionadas para tecnicamente alojar sem dificuldades a armadura. Apesar do formato da cubeta ser tronco-piramidal, o qual facilita a sua desforma, ainda é aconselhável a aplicação de material desmoldante. (YAZIGI, 2011).
Quando o escoramento e vigamento estiverem concluídos pode ser iniciada a colocação das cubetas. É montada uma chapa de apoio para elas, sobre as escoras. As cubetas são distribuídas sobre os painéis, uma ao lado da outra. Para que elas fiquem no lugar, deve ser pregada uma faixa de madeirite na beirada da laje, mas jamais deve-se colocar pregos nelas pois pode danificá-las (NAKAMURA, 2008).
Segundo a ATEX do Brasil (2012), a laje nervurada pode ser executada com diversas soluções estruturais, como lajes nervuradas com vigas, com faixas, com cogumelo, protendidas, com pré-moldados e com estruturas metálicas.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 14931: Execução de estruturas de concreto - Procedimento. 2 ed. Rio de Janeiro, 2004. 53 p.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto - Procedimento. 1 ed. Rio de Janeiro, 2003. 221 p.
BASTOS, Paulo Sérgio dos Santos. FUNDAMENTOS DO CONCRETO ARMADO. 2006. 98 f. Departamento de Engenharia Civil, Universidade Estadual Paulista, Bauru, 2006.
FACHINI, A. C. Subsídios para a programação de estruturas de concreto armado no nível operacional. 2005. 215 p. Dissertação (Mestrado) – Escola Politécnica, Universidade de São Paulo. São Paulo, 2005.
GONÇALVES, Diogo Tadeu Ramos. PLANEJAMENTO DA EXECUÇÃO DE ESTRUTURAS EM CONCRETO ARMADO PARA EDIFÍCIOS: ESTUDO DE CASO EM OBRA COM RESTRIÇÕES E LIMITAÇÕES OPERACIONAIS. 212 f. Monografia (Especialização) - São Paulo, 2009.
MILITO, José Antonio de. TÉCNICAS DE CONSTRUÇÃO CIVIL. 2009. 333 f. Faculdade de Engenharia de Sorocaba, Sorocaba, 2009.
NAKAMURA, Juliana. Lajes nervuradas com cubas plásticas. Equipe de Obra, São Paulo: Pini, n. 16, mar. 2008. Disponível em: <http://equipedeobra.pini.com.br/construcao-reforma/16/artigo76287-1.aspx>. Acesso em: 29 abr. 2016.
PANORAMIO (Org.). Atex do Brasil. 2012. Disponível em: <http://www.panoramio.com/user/4132358/tags/laje nervurada>. Acesso em: 25 set. 2016.
SOUZA JÚNIOR, Tarley Ferreira de. ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO. [200-]. 23 f. Departamento de Engenharia, Universidade Federal de Lavras, Lavras, [200-].
YAZIGI, Walid. A técnica de edificar. 11. ed., rev. atual. São Paulo: Pini, 2011. 807 p.
ATEX DO BRASIL (Minas Gerais) (Org.). Laje Nervurada. 2012. Disponível em: <http://www.atex.com.br/LajeNervurada>. Acesso em: 25 set. 2016.