Concreto Armado - Trabalho Escrito

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1º TVC - Estruturas I
Professora Juliane
UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA
FACULDADE DE ENGENHARIA
DEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO
CONCRETO ARMADO
PROFESSORA: Juliane
GRUPO: Diego Riani
Glaucy Herdy
Isabela Shvartz
Isabela Itaborahy
Sara Pimenta
Juiz de Fora/MG
Dexembro/13
INTRODUÇÃO
A madeira e a pedra natural foram os primeiros materiais a serem utilizados nas antigas construções, por serem abundantes na natureza. O aço, o ferro e o concreto só foram empregados nas construções séculos depois. O concreto armado foi inventado a partir da necessidade de juntar a durabilidade da pedra com a resistência do aço, com o adicional do material composto adquirir qualquer forma, com rapidez e facilidade, e com o aço envolto e abrigado pelo concreto para conter sua corrosão. Os principais motivos para seu desenvolvimento, desde o início da utilização até a atualidade se deve à abundância das matérias primas na maioria das regiões aliada à grande versatilidade na utilização nas mais variadas formas.
Os romanos se destacaram na aplicação dos concretos e argamassas no período da antiguidade, o que lhes permitiu a criação de espaços amplos com forma de abóbadas, arcos e cúpulas de grandes dimensões. A combinação do concreto da época com tijolos de argila, pedra, e outros componentes naturais (o chamado concreto ciclópico), conseguiram produzir obras magníficas, pioneiras até aquela época, que carregaram grande desenvolvimento e inovaram a arquitetura do período, tendo como exemplos mais significativos de construções deste período o Panteão e o Coliseu.
O concreto, devido às suas inúmeras vantagens, tem sido o material mais utilizado na construção de prédios residenciais, comerciais, industriais e públicos, pontes, viadutos, barragens, túneis, silos, reservatórios, etc. Entre as vantagens deste material de construção, podemos ressaltar o seu baixo custo relativo, a disponibilidade dos seus materiais componentes em quase todos os lugares, sua versatilidade e adaptabilidade, durabilidade e possibilidade de incorporar com sucesso rejeitos industriais poluentes. Quando o ferro foi unido ao concreto e esse anexo passou a resistir também às tensões de tração, as alternativas de utilização aumentaram muito comparadas às do concreto aplicado inicialmente pelos romanos. A capacidade de suportar tanto às tensões de tração como de compressão levou ao projeto de elementos estruturais de maior altura e com vãos relativamente maiores, o que levou o concreto armado à liderança mundial como material para os mais variados tipos de construção hoje existentes.
COMPOSIÇÃO DO CONCRETO SIMPLES
Definição da NBR 6118/03 - Elementos de concreto simples: “elementos estruturais elaborados com concreto que não possui qualquer tipo de armadura ou que a possui em quantidade inferior ao mínimo exigido para o concreto armado”.
O concreto é um material composto, constituído por cimento, água, agregado miúdo (areia), agregado graúdo (pedra ou brita), e ar. Pode também conter adições (cinza volante pozolanas, sílica ativa, etc.) e aditivos químicos com a finalidade de melhorar ou modificar suas propriedades básicas. Esquematicamente pode-se indicar que a pasta é o cimento misturado com a água, a argamassa é a pasta misturada com a areia, e o concreto é a argamassa misturada com a pedra ou brita, também chamado concreto simples (concreto sem armaduras), conforme ilustrado no esquema abaixo:
CONCEITO DE CONCRETO ARMADO 
Definição da NBR 6118/03 - 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”.
 O concreto é um material que apresenta alta resistência à compressão, mas, em contrapartida, possui baixa resistência à tração (cerca de 10 % da resistência à compressão). Daí surge a necessidade de anexar ao concreto um material (o aço) que, disposto convenientemente, resista às tensões de tração. Com esse material composto (concreto e aço), surge então o chamado “concreto armado”, onde as barras da armadura absorvem ou resistem às tensões de tração e o concreto resiste às tensões de compressão. 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 obter o concreto armado, sendo é imprescindível que haja real solidariedade entre o concreto e o aço, e que o trabalho seja realizado de forma conjunta. 
A armadura do concreto armado é chamada “armadura passiva”, o que significa que as tensões e deformações nela aplicadas devem-se exclusivamente aos carregamentos aplicados nas peças onde está inserida. 
Esquematicamente, podemos concluir que:
Concreto armado = concreto simples + armadura + aderência
Nesta imagem, vemos a diferença de resistência à tração entre
a barra de concreto simples e a de concreto armado. Após um 
certo esforço a primeira não suporta e rompe enquanto a segunda,
que possui maior maleabilidade, resiste a esforços maiores e por
mais tempo.
O trabalho solidário entre aço e concreto é que permite o aumento da capacidade resistente de um elemento estrutural fletido quando se comparam vigas de mesma largura e altura da seção transversal. 
Na imagem, temos o concreto e o aço Neste caso, aço e concreto trabalham 
trabalhando separadamente, sem juntos tendo as barras aderidas ao 
aderência entre ambos. concreto. 
PROPRIEDADES DO CONCRETO FRESCO
São as características do concreto definidas para a fase em que ele ainda não perdeu sua plasticidade e pode ser trabalhado, ou seja, antes de atingir seu tempo inicial de pega. São elas:
Consistência: capacidade do concreto de se deformar, sob a ação de cargas externas ou do peso próprio. Pode ser melhorada com utilização de aditivos. Sua verificação pode ser feita visualmente (por pessoas experientes) ou através do ensaio de abatimento (teste slump);
Teste slump.
Textura: propriedade ligada a aparência do concreto e influenciada pela sua dosagem, podendo ser áspera (indica excesso de agregado graúdo), plástica (mistura ideal entre agregados e pasta) e gorda ou rica (excesso de pasta);
Trabalhabilidade: É influenciada por fatores como: mistura (manual ou mecânica), transporte (horizontal ou vertical), lançamento (pá ou bomba), adensamento (manual ou mecânico), dimensões e armadura da peça a concretar;
PROPRIEDADES DO CONCRETO ENDURECIDO
São propriedades do concreto definidas após a fase de endurecimento, obedecido aos 28 dias do início da pega. São elas:
Massa específica: propriedade importante, utilizada para cálculos do peso próprio das estruturas de concreto, que são alterados em função do tipo de adensamento e dos agregados utilizados. Dentre os valores médios, podemos destacar:
CONCRETO SIMPLES = 2.300 Kg/m³
CONCRETO ARMADO = 2.500 Kg/m³
CONCRETO LEVE = 1.900 Kg/m³
CONCRETO PESADO = de 3.500 a 5.500 Kg/m³
Resistência mecânica: É geralmente considerada a propriedade fundamental do concreto, pois ele dá, normalmente, uma indicação geral da qualidade do mesmo. Devido à variedade de fatores que interferem na preparação, transporte, lançamento e cura do concreto, sua resistência mecânica apresenta grande variação. A resistência do concreto à compressão é estudada por meio da ruptura de corpos de prova cilíndricos em ensaios de curta duração realizados em laboratórios. É influenciada por diversos fatores, sendo eles: fator água/cimento, idade, forma do corpo de prova (cilíndrica ou cúbica), dimensões dos agregados.
Durabilidade: Tão importante quanto à resistência, é a durabilidade do concreto frente aos agentes agressivos durante a sua vida útil. Dentre esses agentes, estão: mecânicos (abrasão, choques, vibração, fadiga),físicos (temperatura, umidade) e químicos (águas e solos agressivos).
Permeabilidade e absorção: Ocorre a partir da presença de vazios no concreto (porosidade), que acontecem devido à presença de ar incorporado ou excesso de água no traço, que evapora e deixa os vazios. A diferença entre absorção e permeabilidade é que na primeira a água fica retida dentro da peça de concreto enquanto na segunda a água atravessa a peça. Estes dois fatores influenciam diretamente na durabilidade do concreto.
Deformação: O concreto, sob ação dos carregamentos e das forças da natureza, apresenta deformações que aumentam ou diminuem o seu volume, podendo dar origem a fissuras, que, dependendo da sua abertura e do ambiente a que a peça está exposta, podem ser prejudiciais para a estética e para a durabilidade da estrutura. Ocorre sob ação de vários fatores, tais como: solicitação mecânica (flechas e recalques), variações de temperatura (juntas de dilatação); variações higrométricas (mudança de volume).
Térmicas: Propriedades de extrema importância para peças de grande volume de concreto (barragens, por exemplo), pois o calor de hidratação gerado internamente é muito elevado, podendo causar danos às peças. Esta característica está ligada a constantes físicas como coeficiente de dilatação térmica, calor específico e condutibilidade térmica. A cada 100ºC de elevação da temperatura, a resistência à compressão do concreto diminui em 10%.
Aderência: Responsável por facilitar a aplicação de revestimentos e pinturas sobre as peças de concreto. 
Atrito: Propriedade muito importante nos casos de concretos utilizados como superfície de pavimentos, bem como confecção de tubulações.
SEÇÃO GEOMÉTRICA DOS ELEMENTOS DE CONCRETO
Os sistemas estruturais feitos em concreto podem ser compostos por um ou mais tipos de elementos estruturais ou por um conjunto deles, que é a ocorrência mais comum. Tais elementos são classificados de diferentes maneiras, sendo uma delas a geometria, seguindo a nomenclatura:
Lineares: Possuem espessura da mesma ordem de grandeza da altura, mas ambas muito menores que o comprimento. São elementos chamados de barras, sendo exemplos mais comuns as vigas e os pilares.
Bidimensionais: São os elementos em que duas dimensões, comprimento e largura, são da mesma ordem de grandeza e muito maiores que a espessura, chamados elementos de superfície. Os exemplos mais comuns seriam as lajes, paredes de reservatórios, etc. As estruturas de superfície podem ser classificadas em cascas, quando a superfície é curva, e placas ou chapas quando a superfície é plana. As placas são as superfícies que recebem o carregamento perpendicular ao seu plano e as chapas têm o carregamento contido neste plano. O exemplo mais comum de placa são as lajes e de chapas são as vigas-parede.
Elemento bidimensional, cascas e placas
Tridimensionais: São aqueles elementos onde as três dimensões possuem a mesma ordem de grandeza, chamados elementos de volume. Os exemplos usuais deles são os blocos e sapatas de fundação, consolos, etc.
PRINCIPAIS ELEMENTOS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO
Nas construções de concreto armado, independente do porte, três elementos são bastante comuns: lajes, vigas e pilares, e por isso eles são os mais importantes. Além deles, outros elementos não tão comuns, são: blocos e sapatas de fundação, estacas, tubulões, consolos, vigas-parede, tirantes, entre outros. 
Laje: As lajes são elementos planos que recebem a maior parte das ações (comumente perpendiculares ao plano da laje) aplicadas numa construção e podem ser divididas em: distribuídas na área, distribuídas linearmente ou forças concentradas. Essas ações são, geralmente, transmitidas para as vigas de apoio nas laterais da laje, mas casualmente podem ser levadas diretamente aos pilares. Ações nas lajes de construções são pessoas, pisos, paredes, móveis e os vários tipos de carga que podem existir em função da finalidade do espaço físico que a laje faz parte. Os tipos mais comuns de laje são: maciça, nervurada, lisa e cogumelo.
 Exemplo de laje nervurada feita no local Laje maciça
 
Viga: “São elementos lineares em que a flexão é preponderante” é a definição de viga de acordo com a NBR 6118/03. As vigas são classificadas como barras e são normalmente retas e horizontais, destinadas a receber ações das lajes, de outras vigas, de paredes de alvenaria, e eventualmente de pilares, etc. A função das vigas é basicamente vencer vãos e transmitir as ações nelas atuantes para os apoios, geralmente os pilares. São responsáveis por proporcionar estabilidade global dos edifícios às ações verticais e horizontais.
Viga reta de concreto
Pilar: “São elementos lineares de eixo reto, usualmente dispostos na vertical, em que as forças normais de compressão são preponderantes” (NBR 6118/2003, item 14.4.1.2). São destinados a transmitir as ações às fundações, embora possam também transmitir para outros elementos de apoio. As ações são provenientes geralmente das vigas, bem como de lajes também. Os pilares são os elementos estruturais de maior importância nas estruturas, tanto do ponto de vista da capacidade resistente dos edifícios quanto no aspecto de segurança.
Pilar
Bloco de Fundação: Os blocos de fundação são utilizados para receber as ações dos pilares e transmiti-las ao solo, diretamente ou através de estacas ou tubulões.
Pilar apoiado em estaca e tubulão
Sapata: recebem as ações dos pilares e as transmitem diretamente ao solo Podem ser localizadas, conjuntas ou corridas. As sapatas isoladas ou localizadas servem de apoio para apenas um pilar. As conjuntas servem para a transmissão simultânea do carregamento de dois ou mais pilares e as sapatas corridas têm este nome porque são dispostas ao longo de todo o comprimento do elemento que lhe aplica o carregamento, geralmente paredes de alvenaria ou de concreto. Sapatas são 
comuns em construções de pequeno porte onde o solo tem boa capacidade de suporte de carga a baixas profundidades.
Sapata isolada e sapata corrida
VANTAGENS E DESVANTAGENS DO CONCRETO ARMADO
Apenas para efeito de comparação, examinam-se agora as vantagens e desvantagens
do concreto armado:
VANTAGENS:
Economia - o concreto se revela mais barato que a estrutura metálica, exceto em casos de vãos muitos grandes. Em muitos casos os agregados podem ser obtidos no próprio local da obra. Não exige mão de obra especializada.
Durabilidade - a resistência do concreto aumenta com o tempo.
Adaptação a qualquer tipo de forma.
Manutenção e conservação praticamente nulas.
Resistência ao fogo.
Impermeabilidade.
Monolitismo.
Resistência ao desgaste mecânico (choques, vibrações).
Facilidade de execução (fácil emprego e manuseio).
DESVANTAGENS:
Grande peso-próprio 2500 kg/m3 (pode ser reduzido com utilização de agregados leves).
Reforma e demolições difíceis ou ate impossíveis.
Baixo grau de proteção térmica.
Demora de utilização (o prazo pode ser reduzido com a utilização de aditivos).
UTILIZAÇÃO DO CONCRETO ARMADO NA ARQUITETURA