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EXECUÇÃO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO Conceitos Básicos DEFINIÇÃO Mistura de: • Cimento: aglomerante mineral • Areia: agregado miúdo • Brita: agregado graúdo – brita 1 (19mm), brita 2 (25mm) • Água • Aditivos: teor ~1 ou 2% ou menor (plastificantes, incorporador de ar) • Adições: teor ~15% ou menor (fibras, pigmentos) CONCRETO O aço é uma liga metálica de ferro e carbono, com um percentual de 0,03% a 2,00% de participação do carbono, que lhe confere maior flexibilidade, permitindo que não se quebre quando é dobrado para a execução das armaduras. AÇO PARA CONCRETO ARMADO AÇO PARA CONCRETO ARMADO Polegada Milímetro Peso (kg/m) 3/16” 5,0 0,16 1/4” 6,3 0,25 5/16” 8,0 0,40 3/8” 10,0 0,63 1/2” 12,5 1,00 5/8” 16,0 1,60 3/4” 20,0 2,50 1” 25,0 4,00 CONCRETAGEM É o lançamento do concreto nas fôrmas Verificações : • limpeza das formas • aplicação do desmoldante • vedação das juntas dos painéis com fita adesiva • formas de madeira molhadas • distribuição dos eletrodutos • curto tempo entre o transporte e o lançamento ADENSAMENTO • Logo após o lançamento do concreto, o mesmo deve ser vibrado continuamente, de modo a preencher toda a fôrma e envolver completamente a armadura • Cuidado para se evitar que a armadura saia da sua posição correta • Após a concretagem, a superfície do concreto deve ser mantida úmida por cerca de 7 dias (CURA) ESTRUTURA DE CONCRETO • É o conjunto formado por vigas, pilares e lajes (esqueleto) • Suporta os esforços produzidos pelo peso próprio, vento, sobrecargas e peso dos ocupantes PILARES • É a peça de mais responsabilidade da estrutura • Maior dificuldade de recuperação em relação às vigas e lajes • Usualmente, concretam-se primeiramente os pilares e posteriormente as vigas e lajes. VIGAS • São os elementos da estrutura que recebem as reações das lajes, e eventualmente de outras vigas, e as transmitem para os pilares. • As vigas numa estrutura de concreto armado podem ser revestidas ou aparentes • Para edifícios residenciais e comerciais, com freqüência opta- se por esconder a estrutura, ou seja, o revestimento cobre as vigas e pilares paredes externas com 25 cm ⇒ vigas com 20 cm paredes externas com 15 cm ⇒ vigas com 12 cm paredes internas com 15 cm ⇒ vigas com 10 a 12 cm VIGAS Vigas embutidas na parede LAJES Podem ser calculadas e executadas de várias formas e com diferentes materiais. Esta variabilidade de materiais permite inúmeras alternativas construtivas, com resultados tanto estruturais como econômicos CLASSIFICAÇÃO DE LAJES • Moldadas no local (com fôrmas) • Pré-moldadas e pré-fabricadas (sem moldagem complementar no local) • Mistas (terminologia antiga) - feita de componentes pré-moldados ou pré-fabricados com moldagem complementar no local. TIPOS DE LAJES • Lajes maciças • Lajes nervuradas • Lajes pré-moldadas • Lajes mistas Lajes maciças Lajes nervuradas Lajes pré-moldadas Lajes mistas LAJES MACIÇAS São executadas totalmente na obra em concreto armado Segundo a NBR-6118/82: LAJES MACIÇAS Vantagens: - possibilidade de emprego de telas soldadas, reduzindo o tempo de colocação das ferragens; - facilidade no lançamento e adensamento do concreto; - segurança na execução da concretagem; - maior rigidez a toda a estrutura; - não há necessidade de área para depósito de material inerte; Desvantagens: - alto consumo de madeira para fôrmas e escoramento; - tempo de execução das fôrmas e tempo de desforma muito grandes; - maior peso e em geral tem maior custo LAJES MACIÇAS LAJES NERVURADAS Tem como particularidade a existência de nervuras inferiores que dão sustentação a mesa (parte superior da laje). A NBR-6118/82 impõe algumas exigências para o dimensionamento deste tipo de laje: - a distância livre entre as nervuras não deve ultrapassar a 100 cm; - a espessura da nervura e da mesa não deve ser inferior a 4 cm; - o apoio das lajes deve ser ao longo das nervuras. LAJES NERVURADAS LAJES NERVURADAS Material de enchimento • blocos cerâmicos, blocos vazados de concreto e blocos de EPS (poliestireno expandido), também conhecido como isopor. • também podem ser substituídos por vazios, obtidos com fôrmas constituídas por caixotes reaproveitáveis. LAJES NERVURADAS Blocos cerâmicos e blocos de concreto EPS LAJES NERVURADAS Concreto celular autoclavado LAJES NERVURADAS Laje moldada no local • Todas as etapas de execução são realizadas "in loco". • Necessidade do uso de fôrmas e de escoramentos, além do material de enchimento. •Pode-se utilizar fôrmas (polipropileno ou metal) para substituir os materiais inertes. LAJES NERVURADAS Laje com nervuras pré-moldadas • Compostas de vigotas pré-moldadas, que dispensam o uso do tabuleiro da fôrma tradicional • São constituídas de elementos de enchimento, que são colocados sobre os elementos pré-moldados Concreto armado Concreto protendido Viga treliçada LAJES NERVURADAS Vantagens: -Dispensa usos de compensados • Nervuras tecnicamente dimensionadas • Sem perigo de corrosão • Redução de cargas na estrutura • Facilidade de montagem e desmontagem • Menor consumo de madeira • Maior velocidade de execução • Reutilização das fôrmas em três dias • Fácil desforma manual • Redução do custo final da obra LAJES NERVURADAS Desvantagens: - maior consumo de aço; - exigir maiores cuidados durante a concretagem; - consumo de material inerte cujo preço pode ser elevado, ou na ausência deste, maior consumo de fôrmas; - necessidade de espaço para a estocagem do material inerte. LAJES NERVURADAS LAJES PRÉ-MOLDADAS São caracterizadas por possuírem vigotas pré- moldados de concreto armado, nos quais se apóiam blocos especiais de cerâmica ou de concreto Depois da colocação das vigotas, blocos, armadura de distribuição, eletrodutos e caixas de passagem, recebem uma camada fina de concreto em sua superfície superior, chamada de capeamento. LAJES PRÉ-MOLDADAS LAJES PRÉ-MOLDADAS Tipo treliça Tipo convencional Vantagens: - rapidez e simplicidade na execução; - redução do consumo de madeira para fôrmas e escoramento; - redução da diversidade de mão-de-obra; - facilidade de locomoção pelo interior da obra; - obra com aspecto mais limpo. Desvantagens: - menor rigidez na estrutura como um todo, face a pequena espessura da capa; - falta de aderência do concreto dos vigotes com a capa, embora seja considerada no cálculo; - grande possibilidade de fissuras devido aos movimentos de retração e dilatação provenientes dos fenômenos térmicos; - reduzida flexibilidade quanto a descontinuidade em sua superfície. LAJES PRÉ-MOLDADAS LAJES MISTAS • fôrma de aço é incorporada ao sistema de sustentação das cargas • funciona antes da cura do concreto, como suporte das ações permanentes e sobrecargas de construção e, depois da cura, como parte ou toda a armadura de tração da laje. LAJES MISTAS Fôrma trapezoidal Fôrma reentrante LAJES MISTAS Vantagens: • dispensa de escoramento; • redução de desperdício de material; • facilidade de instalação e maior rapidez na construção; • facilidade de passagem de dutos e de fixação de forros; • redução (ou eliminação) da armadura de tração na região de momentos positivos; • praticidade de execução, uma vez que a fôrma fica incorporada ao sistema, não havendo a etapa de desfôrma. Desvantagens: • necessidade de utilização de forros suspensos, por razões estéticas; • maior quantidade de vigas secundárias, caso não se utilize o sistema escorado e/ou fôrmas de grande altura, devido alimitações dos vãos antes da cura do concreto. PATOLOGIAS NAS ESTRUTRAS DE CONCRETO ESTADO DE EQUILÍBRIO ENERGIA MINERAL MINERAL INTEMPERISMO PRODUTO INDÚSTRIA NATUREZA O Ciclo de Vida dos Produtos da Construção Civil A Durabilidade do Concreto Armado Durabilidade das estruturas de Concreto O que é durabilidade? Normalmente os conceitos de vida útil e de durabilidade se confundem. Chamamos de durabilidade o período no qual um determinado material ou produto desempenha as funções para qual foi projetado acima de padrões mínimos aceitáveis. A durabilidade dos sistemas estruturais de uma edificação definem a vida útil da mesma. É muito difícil e caro substituir peças estruturais em uma edificação, especialmente nas de grande porte. Os custos de manutenção das edificações, no mundo, gira em torno de 1 a 2% do custo de reposição da mesma edificação, ou seja, uma porcentagem do custo atualizado para reconstruir a edificação (dados de 1987). No Brasil, em alguns casos, esses custos chegam a 16% do custo de reposição. Um valor elevadíssimo que demonstra a inexistência de processos de conservação de nossas edificações. Quando falamos destas estatísticas nos referimos à edifícios públicos. Para os edifícios privados não há dados suficientes para avaliações. Durabilidade versus Manutenção • JOHN, Vanderley M., CREMONINI, Ruy Alberto. O processo construtivo e a Manutenção dos edifícios. In: Encarte Técnico IPT/PINI. São Paulo: IPT, 1985. Durabilidade do Concreto Década de 80: A tecnologia do concreto passa por uma profunda revisão de conceitos das décadas passadas; Verificação da origem dos problemas com o concreto: Nos concentrados principalmente na execução e no projeto arquitetônico e estrutural; Necessidade de recuperação de estruturas; Normalização; Pesquisas para a solução das diversas patologias identificadas; Durabilidade do Concreto O concreto em Brasília: Material de uso comum; Falta de agregados graúdos – Brita - Substituída pelo seixo; Rapidez nas construções; Falta de controle de execução; Estabelecimento de patologias; Clima seco com grande amplitude térmica; Presença de hidróxido de carbono (CO2) em virtude do aumento da circulação de veículos; Origem dos problemas patológicos nas obras civis • HELENE, Paulo Lago. Manual para reparo, reforço e proteção de estruturas de concreto. São Paulo: PINI, 1992. p.22. As Patologias mais comuns: Fissuras; Carbonatação; Envelhecimento da superfície (concreto aparente) – fungos e bactérias; Ninhos de concretagem (bicheiras); Erros de execução de formas e armaduras (barrigas, empenamentos, perda de água de amassamento); Corrosão das armaduras de aço; Fissuras nas estruturas devido a movimentação e recalques das fundações; A Durabilidade do Concreto As Patologias mais comuns: Principal característica dos concretos para evitar-se os processos patológicos: Permeabilidade (“pele” do concreto): Camada Superficial do concreto: Tamanho, distribuição e continuidade dos poros da pasta; Permeabilidade dos agregados; Seleção de distribuição dos agregados; Tipo de forma; Amassamento; Lançamento do concreto; Adensamento (vibração); Cura; Quanto mais permeável o concreto mais ele estará sujeito à ação agressiva do meio ambiente; A Durabilidade do Concreto Projeto de Arquitetura Adequado: Concepção Estrutural; Desenhos bem elaborados e explicativos para evitar dúvidas; Contato estreito com o engenheiro civil responsável pelo cálculo estrutural e pela execução da obra; Ações para garantir a durabilidade Controle de Execução (arquiteto ou engenheiro): Controle de Projeto de arquitetura e estrutura; Compatibilização; Controle de Execução; Utilização de Mão-de-obra especializada; Controle dos materiais: Areia: controle da umidade; Grossa e lavada; Para concreto aparente – uso de agregados de mesma jazida; Pedra britada: Lavagem; Cimento: armazenamento (até 10 sacos empilhados); Evitar a mudança de marca; não usar cimento empedrado para concreto; Verificação do posicionamento das barras nas formas; Verificação do lançamento do concreto; Controle de vibração; Ações para garantir a durabilidade As Influências do Meio Ambiente: Toda edificação está sujeita à ação das intempéries e ao microclima; O processo de construção deve avaliar as influências do meio-ambiente e propor soluções para evitar o estabelecimento de patologias durante a execução da obra por influência de agentes agressivos externos como a umidade por exemplo; O Clima influencia diretamente na qualidade do concreto: Calor excessivo; vento excessivo; umidade elevada; Frio; Ações para garantir a durabilidade Tipo de Atmosferas: Atmosfera Rural: Baixo teor de poluentes; Fraca ação agressiva; Atmosfera Urbana: Maior concentração de poluentes; Gases provenientes da queima de combustíveis; Atmosfera Industrial: Concentração excessiva de determinados elementos agressivos; Chuva ácida; Atmosfera Marinha: Concentração de íons cloro e magnésio; Névoa Salina (Zona de arrebentação); As influências do Meio ambiente A ação das Atmosferas: Todos os elementos agressivos presentes no ar são transportados pelo vento ou chuva para as edificações e aí depositados; Dependendo de características como umidade elevada do ar, ventos fortes, presença de sais em suspensão a degradação das edificações será mais rápida ou mais lenta se não houver nenhum tipo de proteção; A água é o principal agente patológico atuante nas edificações: É a via de transporte de agentes como o CO2; Atua diretamente nas estruturas degradando-as; Cria ambientes propícios para o estabelecimento de fungos e liquens prejudiciais à saúde humana; Aumento da fissuração na superfície das peças desformadas em virtude da retração térmica; As influências do Meio ambiente Carbonatação: Reação do monóxido e do dióxido de carbono (CO e CO2) presentes no ar com a base do Hidróxido de Cálcio (Ca(OH)2 - Portlandita) formando um sal solúvel, carbonato de cálcio (CaCO3), e liberando água; A ação do CO2 inicia-se na superfície das peças; Umidade relativa: 60% a 85% Velocidade 1 a 3 mm por ano; Conseqüências: Alteração da pasta de cimento; Carreação do carbonato de cálcio (eflorescências e manchas); Redução do ph; Despassivação das armaduras (perda do Ca(OH2); Corrosão das armaduras; As principais patologias do concreto armado Corrosão: Interação destrutiva de um material com o meio: Reação química; Reação eletroquímica; Concreto armado: oxidação e corrosão eletroquímica; Corrosão por ação biológica: Bactérias; Lixiviação: Ação das águas ácidas sobre o concreto. Essas águas são capazes de dissolver a pasta do cimento carreando compostos hidratados e reduzindo o pH do concreto; Ocorre um duplo ataque: Dissolução da pasta de cimento; Despassivação da armadura (corrosão do aço); As águas ácidas são formadas pela presença de gases industriais na atmosfera como o SO2 e o H2S (ácido sulfídrico) que em contato com a umidade reagem formando o ácido sulfúrico (H2SO4); Chuvas ácidas (São Paulo, Cubatão, entre outras cidades); As principais patologias do concreto armado As principais patologias do concreto armado Carbonatação 2 ,0 c m Adequada Cura do concreto: O que é cura? São procedimentos utilizados para manter o concreto, após a aplicação, totalmente saturado,a fim de que a maior quantidade de cimento seja hidratada. Durante a reação do cimento, após o início de pega, é importantíssima a cura, para evitar-se perda de água por evaporação e aparecimento de trincas e, conseqüentemente queda de resistência. Como garantir a durabilidade do concreto? Adequada Cura do concreto: Objetivo: Obter: Camada superficial impermeável; Baixa fissuração; Baixa porosidade; Formas: Lâminas d´água; Sacos úmidos; Serragem molhada; Aspersão; Manutenção das formas durante o período de cura; Pilares: garantir a estanqueidade da forma e molhagem durante a cura; Como garantir a durabilidade do concreto? Lançamento: Poder ser manual ou bombeado; Deve ser lançado logo após o amassamento; Prazo máximo de 01 (uma) hora – sem uso de retardantes; Verificação da armadura; Garantir a homogeneidade; Altura máxima de lançamento do concreto deve ser igual ou inferior a 2 metros; Como garantir a durabilidade do concreto? Lançamento: Em colunas altas criar janelas ou Cachimbos de concretagem; Acrescentar lastro de argamassa de cimento de areia (traço 1:1) no fundo da forma; Lance em camadas horizontais de 15 a 30 cm, a partir das extremidades em direção ao centro das formas; A nova camada deve ser lançada antes do início da pega da camada inferior. Como garantir a durabilidade do concreto? • Adensamento: – Vibrador ou ‘socagem’ contínua e enérgica; – Evitar a formação de ninhos ou bicheiras de concretagem; – Evitar vibrações prolongadas, pois provocam segregação; – O vibrador não deve tocar o fundo da forma (3/4 do comprimento da agulha); – Nunca utilizar inclinações maiores que 45 graus; – Nunca vibrar a ferragem; – Seleção de profissional treinado; – No caso da falta de vibrador é possível, mas não recomendável a vibração através de batidas com martelo nas formas; Como garantir a durabilidade do concreto? Como garantir a durabilidade do concreto? Como garantir a durabilidade do concreto? Espaçamento das ferragens? Afastamento do fundo da forma? Como garantir a durabilidade do concreto? Junta de Concretagem Juntas de Concretagem: Escolher antecipadamente os locais das juntas; Normalmente, quem define as juntas são os engenheiros; O melhor é evitar! Melhor local para as juntas são os pontos de menor esforço de cisalhamento; As juntas devem ser quase verticais; Cuidados na retomada da concretagem: Limpeza do concreto endurecido; Aplicação de adesivo Epóxi para união de concreto velho e novo; Solicitação de apoio de profissionais de engenharia; Como garantir a durabilidade do concreto? Desforma: Evitar choques ou fortes impactos na estrutura; Retirada: Faces laterais: 03 dias; Retirada de algumas escoras: só após 7 dias; Desforma total – só após 21 dias. Como garantir a durabilidade do concreto? Como garantir a durabilidade do concreto? Junta de Concretagem Proteção dos Arranques: Pintura com nata de cimento; Pintura anti-corrosiva; Imersão no concreto; Cobrimento das armaduras: Aumentar o cobrimento como solução de proteção: Maior proteção; Maior custo; Menor eficiência das armaduras; Maior risco de fissuração da superfície do concreto; Como garantir a durabilidade do concreto? Utilização do “Pastilhamento”: Ou espaçadores; Para garantir o cobrimento! Podem ser de Argamassa ou Plástico; Armazenamento correto das Barras de aço: Armazenagem em local coberto; Sobre estrado metálico; Usar estrados metálicos; Área para corte e dobragem e reaproveitamento das aparas; Execução das formas e escoras: Escolha de Sistemas de forma e escoramento adequados; Evite emendas no escoramento; Consulte sempre um engenheiro!. Como garantir a durabilidade do concreto? Como garantir a durabilidade do concreto? Quando uma concretagem for interrompida por mais de três horas a sua retomada só poderá ser feita 72 horas - após a interrupção; este cuidado é necessário para evitar que a vibração do concreto novo, transmitida pela armadura, prejudique o concreto em início de endurecimento. A superfície deve ser limpa, isenta de partículas soltas, e para maior garantia de aderência do concreto novo com o velho devemos: 1º retirar com ponteiro as partícula soltas; 2º molhar bem a superfície e aplicar; 3º ou uma pasta de cimento ou um adesivo estrutural para preencher os vazios e garantir a aderência; 4º o reinicio da concretagem deve ser feito, preferencialmente, pelo sentido oposto. • CARDÃO, Celso. Técnicas da Construção – vol. I. Belo horizonte: Edições Engenharia e Arquitetura, 1964. • Juntas de concretagem em vigas. Correção de Problemas Correção de Problemas ALGUNS CASOS Alta densidade de armadura com cobrimento insuficiente provocando corrosão generalizada e expansão da seção das armaduras com posterior rompimento dos estribos. ALGUNS CASOS CORROSÃO DE ARMADURAS NA BASE DE PILARES • Aspectos Gerais Manchas superficiais de cor marrom-avermelhadas; Fissuras paralelas à armadura; Redução da seção da armadura; Descolamento do concreto. • Causas Prováveis Alta densidade de armaduras devido a presença de ancoragem não permitindo o cobrimento mínimo exigido; Cobrimento em desacordo com o projeto; Falta de homogeneidade do concreto; Perda de nata de cimento pela junta das fôrmas; Alta permeabilidade do concreto; Insuficiência de argamassa para o envolvimento total dos agregados; Em áreas de garagem, devido à presença de monóxido de carbono que pode contribuir para a rápida carbonatação do concreto. ALGUNS CASOS Alta densidade de armadura na base da viga com cobrimento insuficiente e, infiltração pela junta de dilatação provocando corrosão generalizada e expansão da seção das armaduras. ALGUNS CASOS CORROSÃO DE ARMADURAS EM VIGAS COM JUNTAS DE DILATAÇÃO • Aspectos Gerais manchas superficiais de cor marrom-avermelhadas; fissuras paralelas à armadura; redução da seção da armadura; descolamento do concreto; saturação da parte inferior da viga. • Causas Prováveis juntas de dilatação obstruídas e com infiltrações; presença de agentes agressivos: águas salinas, atmosferas marinhas, etc.; alta densidade de armaduras não permitindo o cobrimento mínimo exigido; cobrimento em desacordo com o projeto; alta permeabilidade do concreto; I insuficiência de argamassa para o envolvimento total dos agregados; ALGUNS CASOS Laje executada sem o mínimo de cobrimento para proteção da armadura que coincidiu com as juntas das fôrmas provocando corrosão generalizada e expansão da seção das armaduras. ALGUNS CASOS CORROSÃO DE ARMADURAS DEVIDO À PRESENÇA DE UMIDADE •Aspectos Gerais manchas superficiais (em geral branco-avermelhadas) na superfície do concreto; umidade e infiltrações; percolação de água; •Causas Prováveis acúmulo de água e infiltrações; alta permeabilidade do concreto; fissuras na superfície do concreto favorecendo a entrada de água presente. juntas de concretagem mal executadas; presença de ninhos de concretagem ALGUNS CASOS Infiltração e presença de limo causadas pela fissuração e permeabilidade excessiva da laje de concreto. ALGUNS CASOS Corrosão nas armaduras próximas as tubulações que apresentam infiltrações ALGUNS CASOS Laje apresentando a infiltração de águas provocando a lixiviação do concreto desencadeandoa corrosão das armaduras ALGUNS CASOS Apresenta-se formação de pites de corrosão localizada por toda a estrutura e lascamento do concreto devido a expansão dos produtos de corrosão ALGUNS CASOS NINHOS E SEGREGAÇÕES NO CONCRETO • Aspectos Gerais Vazios na massa de concreto; Agregados sem o envolvimento da argamassa; Concreto sem homogeneidade dos componentes; • Causas Prováveis Baixa trabalhabilidade do concreto; Insuficiência no transporte, lançamento e adensamento do concreto; Alta densidade de armaduras; ALGUNS CASOS Ninho de concretagem na viga, originalmente encoberto por concreto que não penetrou entre a fôrma e as armaduras ALGUNS CASOS LASCAMENTO DO CONCRETO • Aspectos Gerais descolamento de trechos isolados do concreto; desplacamento de algumas partes de concreto geralmente em quinas dos elementos e em locais submetidos a fortes tensões expansivas; • Causas Prováveis corrosão das armaduras; canos de elementos estruturais sem armadura suficiente para absorver os esforços; desfôrma rápida
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