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CONCRETO ARMADO I Profª. Drª. HENRIETTE MANFREDINI BARONI ENGENHEIRA CIVIL ‘’ UCS ENGENHARIA CIVIL UNIDADE 01 Profª. HENRIETTE MANFREDINI BARONI - UCS BASES PARA O DIMENSIONAMENTO PROPRIEDADE DOS MATERIAIS NBR 6118/14 item 8 SEGURANÇA E ESTADOS LIMITES NBR 6118/14 item 10 DIRETRIZES PARA DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO MATERIAIS QUE COMPÕEM O CONCRETO ARMADO: CONCRETO - AÇO ELEMENTOS DE CONCRETO ARMADO: AQUELES CUJO COMPORTAMENTO ESTRUTURAL DEPENDE DA ADERÊNCIA ENTRE O CONCRETO E A ARMADURA. CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO PROPRIEDADES DOS MATERIAIS: CONCRETO E AÇO – CONCRETO É um compósito de agregados e cimento como aglomerante. É uma mistura dos agregados (areia e brita) com cimento e água. – AÇO O aço utilizado na armadura de peças de concreto armado são encontrados em barras e fios, e em sua designação é usado o prefixo CA como indicativo de seu uso. CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO PROPRIEDADES DOS MATERIAIS f – resistência E – módulo de elasticidade longitudinal CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO ABNT NBR 5738/15 CONCRETO – PROCEDIMENTOS PARA MOLDAGEM E CURA DE CORPOS DE PROVA CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO A F iL L NBR 5739/2007 CONCRETO - ENSAIO Á COMPRESSÃO DE CORPOS DE PROVA CILÍNDRICOS CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO Ld F fR 2 d L F ABNT NBR 7222/2010 CONCRETO E ARGAMASSA – DETERMINAÇÃO DA RESISTÊNCIA À TRAÇÃO POR COMPRESSÃO DIAMETRAL DE CORPOS DE PROVA CILINDRICOS CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO LVDT (ESTENSÔMETROS) E ABNT NBR 8522/2008 CONCRETO – DETERMINAÇÃO DO MÓDULO ESTÁTIC0 DE ELASTICIDADE À COMPRESSÃO CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO A F iL L ENSAIO À TRAÇÃO DO AÇO CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO (a) (b) P A B C D p e r p r O DIAGRAMA TENSÃO-DEFORMAÇÃO iL L A F tan: EescreverpodemosE DÚCTIL FRÁGIL CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO PROPRIEDADES DOS MATERIAIS Simbologia: fc – resistência à compressão do concreto; fct – resistência do concreto à tração direta; Ec – módulo de elasticidade longitudinal do concreto; fy – resistência ao escoamento do aço; Es – módulo de elasticidade longitudinal do aço; CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO Concreto Classes: (de acordo com a classificação da NBR 8953) NBR 6118 – válida para concretos do grupo I de resistência (C10 a C50). • Concreto armado: C20 a C50 • Concreto protendido: C25 a C50 • C15 – somente em fundações ( de acordo com NBR 6122 ) e em obras provisórias • Concretos grupo II – C55 a C90. PROPRIEDADES DOS MATERIAIS CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO DO CONCRETO: fc NBR 6118 / 14 CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO ABNT NBR 5738/15 CONCRETO – PROCEDIMENTOS PARA MOLDAGEM E CURA DE CORPOS DE PROVA CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO ABNT NBR 5739/07 CONCRETO – ENSAIO DE COMPRESSÃO DE CORPOS-DE-PROVA CILINDRICOS CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO DIAGRAMA A N L L CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO RESISTÊNCIA DO CONCRETO FREQUÊNCIA 5% fck fc28 RESISTÊNCIA Resistência à compressão obtida em ensaios de cilindros moldados NBR5738 , realizados de acordo com NBR5739 CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO fck = fc28 - x x= t . sd -------> t=1.65 (para 5%) fck = fc28 - 1,65 sd sd = kn .sn kn ---> depende n° de ensaios sn ---> desvio padrão de dosagem RESISTÊNCIA DO CONCRETO CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO ABNT NBR 12655/15 CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND – PREPARO, CONTROLE E RECEBIMENTO - PROCEDIMENTOS RESPONSÁVEIS PROJETO: ESPECIFICA fck EXECUÇÃO: DEFINE MODALIDADE DE PREPARO PROPRIETÁRIO OU RESP. TÉCNICO OBRA: ACEITAÇÃO CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO ABNT NBR 12655/15 CONCRETO – CONTROLE E RECEBIMENTO PRESCREVE A METODOLOGIA PARA DETERMINAÇÃO DO fck ESTIMADO PARA CADA LOTE, DE ACORDO COM O Nº DE EXEMPLARES. E DEFINE A ACEITAÇÃO DO LOTE COM A VERIFICAÇÃO: ckest,ck ff CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO RESISTÊNCIA À TRAÇÃO DO CONCRETO: fct NBR 6118 / 14 CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO Para concreto classe até C50 Para concreto classe C55 a C90 )11,01ln(.12,2, ckmct ff 3/2 , .3,0 ckmct ff fct,sp - tração indireta fct,f – na flexão MÓDULO DE ELASTICIDADE: Ec NBR 6118 / 14 CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO O módulo de elasticidade (Eci) deve ser obtido segundo o método de ensaio estabelecido na ABNT NBR 8522, sendo considerado nesta norma o módulo de deformação tangente inicial, obtido aos 28 dias de idade. Quando não forem realizados ensaios, pode-se estimar o valor do módulo de elasticidade inicial usando a expressão a seguir: 2/1.5600. ckEci fE Para fck de 20 a 50 MPa: Para fck de 55 a 90 MPa: 3/13 )25,1 10 .(.10.5,21 ckEci f E 7,0 9,0 0,1 2,1 E E E E __ basalto e diabásio __ granito e gnaisse __ calcário __ arenito MÓDULO DE DEFORMAÇÃO SECANTE: Ecs NBR 6118 / 14 CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO O módulo de deformação secante (Ecs) pode ser obtido segundo o método de ensaio estabelecido na ABNT NBR 8522, ou estimado pela expressão: ciics EE . sendo: Tabela 8.1 – ABNT NBR 6118/14 – valores de Eci e Ecs, (considerando granito como agregado graúdo ) 0,1 80 .2,08,0 cki f NBR 6118 / 14 CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO - A deformação elástica do concreto depende da composição do traço do concreto, especialmente da natureza dos agregados. - Na avaliação do comportamento de um elemento estrutural ou seção transversal, pode ser adotado módulo de elasticidade único, à tração e à compressão, igual ao módulo de deformação secante – Ecs. - Para tensões de compressão menores que 0,5 fc e tenões de tração menores que fct, pode ser: - Coeficiente de poisson: - Módulo de elasticidade transversal: 2,0 4,2 cs c E G AÇOS:NBR 7480/07 – AÇOS DESTINADOS A ARMADURAS PARA ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO – ESPECIFICAÇÕES. CA 25 – fyk=250 MPa - lisos CA 50 – fyk=500 MPa - nervuras transversais oblíquas diâmetro mínimo = 6.3 mm. CA 60 – fyk=600 MPa - lisos, entalhados ou nervurados diâmetro máximo = 10 mm (obrigatoriamente entalhados ou nervurados) CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO A capacidade aderente entre o aço e o concreto esta relacionada ao coeficiente: Cujo valor esta estabelecido na tabela 8.3 (NBR 6118/14) CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO Tipo de superfície coeficiente Lisa 1,0 Entalhada 1,4 Nervurada 2,25 1 1 NBR 6153/1988 PRODUTOS METÁLICOS - ENSAIOS DE DOBRAMENTO ( NORMA CANCELADA EM ABRIL DE 2015) NBR 8548/1984 BARRAS DE AÇO DESTINADAS A ARMADURA PARA CONCRETO ARMADO COM EMENDAS MECÂNICAS OU POR SOLDA – DETERMINAÇÃO DA RESISTÊNCIA À TRAÇÃO – MÉTODO DE ENSAIO. NBR IS0 6892-1/2013 VERSÃO CORRIGIDA 2015 MATERIAIS METÁLICOS – ENSAIO DE TRAÇÃO PARTE 1: MÉTODO DE ENSAIO A TEMPERTURA AMBIENTE CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO BITOLAS COMERCIAIS:(Padrão NBR7480/2007) (mm) As(cm²) Peso/m(kg) • 5.0 0,20 0,16 • 6.3 0,315 0,25 • 8.0 0,50 0,40 • 10.0 0,80 0,63 • 12 .5 1,25 1,00 • 16.0 2,00 1,60 • 20.0 3,15 2,50 • 25.0 5,00 4 ,00 • 32.0 8,00 6,30 • 40.0 12,50 10,00 CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO ESTADOS LIMITES • ESTADO-LIMITE ÚLTIMO (DE RUPTURA) - ELU • ESTADO-LIMITE DE SERVIÇO (DE UTILIZAÇÃO) - ELS CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO Relacionados ao colapso da estrutura. Verificações da segurança quanto a: • Perda do equilíbrio da estrutura; • Esgotamento da capacidade resistente da estrutura • Efeitos de 2ªordem; • Solicitações dinâmicas; • Colapso progressivo. CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO ESTADO-LIMITE ÚLTIMO - ELU ESTADO-LIMITE ÚLTIMO - ELU VERIFICAÇÃO À SEGURANÇA Resistência dos materiais (f) e ações atuantes (S) VALORES CARACTERÍSTICOS sub índice k Resistências: fck, fctk,fyk, ... Solicitações: Mk, Qk, Nk, ... VALORES DE CÁLCULO sub índice d (com a utilização de COEFICIENTES DE PONDERAÇÃO) Resistências: fcd, ftd, fyd, ... Solicitações: Md, Qd, Nd, ... CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO VALORES CARACTERÍSTICOS Das resistências (fk) são os que, num lote de material, têm uma determinada probabilidade de serem ultrapassados, no sentido desfavorável para a segurança. Resistência característica inferior : valor que tem apenas 5% de probabilidade de não ser atingido pelos elementos de um dado lote de material. CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO ESTADO-LIMITE ÚLTIMO - ELU VALORES CARACTERÍSTICOS: RESISTÊNCIAS: SOLICITAÇÕES: kf kS fck fyk Mk Qk Nk CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO VALORES DE CÁLCULO: RESISTÊNCIAS: SOLICITAÇÕES: m d f f k mkd *SS CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO NBR6118 COEFICIENTE DE PONDERAÇÃO DAS RESISTÊNCIAS (m) - ELU CONCRETO: • c = 1,4 - NORMAIS • c = 1,2 - ESPECIAIS • c = 1,2 - EXEPCIONAIS AÇOS: • s = 1,15 - NORMAIS • s = 1,15 – ESPECIAIS • s = 1,0 - EXEPCIONAIS CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO • CONCRETO : c =1,4 • AÇOS : s =1,15 • SOLICITAÇÕES : f =1,4 CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO RESUMO : PROPRIEDADES DOS MATERIAIS - ELU NBR 6118 CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO CONCRETO 1) Resistência à compressão do concreto: fc • unidade: MPa • fck - resistência característica à compressão • fcd - resistência de cálculo à compressão fcd = fck / c CONCRETO I RESUMO CONCRETO 2) Resistência à tração do concreto: fct • unidade: MPa • fctk - resistência característica à tração • fctk = fctm (resitência à tração do concreto) fctm = 0,3 (fck) 2/3 • fctd - resistência de cálculo à tração fctd = fctk / c CONCRETO I RESUMO CONCRETO 3) Módulo de Elasticidade longitudinal: Ec • unidade MPa 4 ) Massa específica do concreto armado: c c = 25 kN/m³ CONCRETO I RESUMO ciics EE . c 0,85 fcd c = 0,85 fcd 1- 1-(c/0,002)]² 2%o 3,5%o c CONCRETO 5) Diagrama tensão-deformação à compressão para o concreto, a ser usado no cálculo, será suposto: CONCRETO I RESUMO AÇO 1)- Resistência de escoamento dp aço: fy • Resistência característica à tração: fyk • unidade : MPa • Resistência de cálculo à tração: fyd fyd = fyk / s CONCRETO I RESUMO AÇO 2) Módulo de Elasticidade do aço: Es unidade MPa Na falta de ensaios , ou valores fornecidos pelo fabricante, pode ser admitido: Es = 210.000 MPa 3) Massa espessifica: s= 78,5 kN/m³ CONCRETO I RESUMO AÇO 4)Coeficiente de dilatação térmica do aço: s = 10x E-5 /°C para temperaturas entre -20°C e 150°C CONCRETO I RESUMO AÇO 5) Diagrama tensão-deformação dos aços: Aço Tipo A s fyd 3,5%o 10%o s fycd tan = Es CONCRETO I RESUMO Relacionados “a durabilidade das estruturas”. • ESTADO-LIMITE DE FORMAÇÃO DE FISSURAS – ELS-F quando a tensão de tração máxima na seção for = fct,f • ESTADO-LIMITE DE ABERTURA DE FISSURAS – ELS-W abertura de fissura maior que o indicado na norma (item13.4.2) • ESTADO-LIMITE DE DEFORMAÇÃO EXCESSIVAS – ELS-DEF quando as deformações atingem os limites de norma (item 13.3) • ESTADO-LIMITE DE VIBRAÇÃO EXCESSIVAS – ELS-VE quando as vibrações atingem os limites estabelecidos para utilização CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO ESTADO-LIMITE DE SERVIÇO - ELS ESTADO-LIMITE DE SERVIÇO – ELS e ELS-W • Item 13.4 – Controle da fissuraçãoe proteção da armadura • Fissuras podem ser causadas por: - tensões de tração; - retração plástica térmica; - reações químicas internas do concreto nas primeiras idades DEVEM SER EVITADAS OU LIMITADAS. CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO Item 13.4.2 – Limites para fissuração • Abertura máxima característica das fissuras: wk • Wk- valores entre 0.2 mm e 0.4 mm Tabela 13.4 – NBR 6118/14 CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO Tipo de concreto estrutural Classe de agressividade ambiental (CAA) Exigências relativas à fissuração Concreto simples Concreto armado CAA I ELS-W CAA II e CAA III ELS-W CAA IV ELS-W Concreto protendido mmwk 4,0 mmwk 3,0 mmwk 2,0 ESTADO-LIMITE DE SERVIÇO – ELS -DEF • DEFORMAÇÃO EXCESSIVA: Deformação imediata: função (carga, vínculos, geometria e módulo de rigidez à flexão); Deformação de retração: função (diferencial entre umidade do concreto e do meio ambiente); Deformação de fluência: função (tempo de duração da carga, estado de maturação do concreto no carregamento, geometria da peça, meio ambiente). CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO LIMITES DE DEFORMAÇÃO • Item 13.3 – Deslocamentos-limites São valores práticos utilizados para verificação em serviço, classificados em 4 grupos básicos: 1- aceitabilidade sensorial: deslocamento-limite L/250 e L/350 2- efeitos estruturais em serviço: L/250 .... L/600 3- efeitos em elementos não estruturais: L/250.... 4- efeitos em elementos estruturais: se os efeitos forem relevantes para o elemento considerado ... Tabela 13.3 LIMITES PARA DESLOCAMENTOS CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO DIRETRIZES PARA DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO • Item 6.1 – Exigências de durabilidade As estruturas de concreto devem ser projetadas e construídas de modo que sob as condições ambientais previstas na época do projeto e quando utilizadas conforme preconizada em projeto, conservem sua segurança, estabilidade e aptidão em serviço durante todo o período correspondente a sua vida útil. CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO • Item 6.2 - Vida útil de projeto • Período de tempo durante o qual se mantêm as características da estrutura de concreto, sem intervenções significativas, desde que atendidos os requisitos de uso e manutenção prescritos pelo projetista e pelo construtor, conforme 7.8 e 25.3, bem como a execução de reparos necessários decorrentes de danos acidentais. • Item 7.8 – inspeção e manutenção preventiva. • Item 25.3 – manual de utilização, inspeção e manutenção CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO • Item 6.4 - Agressividade do ambiente Ações físicas e químicas que atuam sobre as estruturas de concreto; Independe de ações que possam ser previstas em projeto: ações mecânicas, variações térmicas, retração hidráulica e outras. Nos projetos de estruturas correntes, a agressividade ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na Tabela 6.1. CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO (CAA) EXEMPLO: OBRA URBANA CONCRETO I Diretrizes para durabilidade das estruturas de concreto CONCRETO I EXEMPLO Critérios de Projeto que visam durabilidade: • Drenagem; • Formas arquitetônicas ou estruturais (possibilitar manutenção); • Controle da fissuração. • Qualidade do concreto de cobrimento: Cmin – cobrimento mínimo Cnom – cobrimento nominal- Cmin acrescido da tolerância de execução Tab. 7.1-correspondência entre classe de agressividade ambiental e qualidade do concreto Tab. 7.2- correspondência entre classe de agressividade ambiental e Cnom • Detalhamento da armadura; CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO Critérios de Projeto que visam durabilidade: cobrimento C C CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO CONCRETO I BASES PARA DIMENSIONAMENTO • CONCRETO: fck 25 MPa a/c ≤ 0,6 cobrimentos: lajes c = 2,5 cm vigas e pilares c = 3,0 cm EXEMPLO: OBRA URBANA CONCRETO I EXEMPLO CONCRETO: CONCRETO I EXEMPLO EXEMPLO: OBRA URBANA AÇO: CA 50 AÇO: CA 60 MPafck __ MPaf yk 500 MPaf yk 600 CONCRETO: CONCRETO I EXEMPLO EXEMPLO: OBRA URBANA AÇO: CA 50 AÇO: CA 60 MPafck __ MPaf yk 500 MPaf yk 600 4,1 ck cd f f 15,1 yk yd f f 15,1 yk yd f f CONCRETO: CONCRETO I EXEMPLO EXEMPLO: OBRA URBANA AÇO: CA 50 AÇO: CA 60 MPafck __ MPaf yk 500 MPaf yk 600 MPafcd __ MPaf yd 435 MPaf yd 522 CONCRETO: CONCRETO I EXEMPLO EXEMPLO: OBRA URBANA AÇO: CA 50 AÇO: CA 60 MPafck __ MPaf yk 500 MPaf yk 600 MPafcd __ MPaf yd 435 MPaf yd 522 MPafctk ____ MPafctd ____ CONCRETO: CONCRETO I EXEMPLO EXEMPLO: OBRA URBANA AÇO: CA 50 AÇO: CA 60 MPafck __ MPaf yk 500 MPaf yk 600 MPafcd __ MPaf yd 435 MPaf yd 522 MPafctk ____ MPafctd ____ MPaEci ____ MPaEs ____ MPaEs ____ MPaEcs ____ CONCRETO I Profª. HENRIETTE MANFREDINI BARONI - UCS
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