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Prof. Ana Paula Moura UNIVERSIDADE FEDERAL DOS VALES DO JEQUITINHONHA E MUCURI INSTITUTO DE CIÊNCIA, ENGENHARIA E TECNOLOGIA - ENGENHARIA CIVIL ECV 113 – ESTRUTURAS DE CONCRETO, METÁLICAS E DE MADEIRA PROPRIEDADES DO CONCRETO E DO AÇO Prof. Ana Paula Moura ana.paula.moura@live.com Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO CONCRETO RETRAÇÃO (prop. concreto fresco) Água ligada quimicamente: é aquela que faz parte das moléculas dos produtos de hidratação e que está fortemente ligada a eles; ela é aproximadamente 28% da massa de cimento, isto é a/c=0,28; Água adsorvida: é muito importante, pois fica “molhando” os produtos da hidratação. Você pode imaginar a mesma situação quando molha a mão e fica com aquela água, “adsorvida” sobre ela. Esta água é cerca de 12% da massa de cimento, ou seja, a/c=0,12; Água capilar: é aquela que fica nos poros da pasta de cimento ou do concreto após toda a hidratação se processar. Para que o cimento hidrate completamente é necessário uma relação a/c mínima de 0,4 (não é um número absoluto, mas pode variar dependendo do cimento). Quando ela é maior que isso, formará a água capilar. Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO CONCRETO RETRAÇÃO (prop. concreto fresco) ● Para que o cimento hidrate completamente é necessário uma relação a/c mínima de 0,4. Maior que isso, formará a água capilar. ● Exemplo: um concreto preparado com relação a/c=0,55, hidrata-se completamente; a água restante, cerca de 15% da massa de cimento, sairá durante a secagem do concreto, provocando sua retração, que é chamada de retração por secagem ou, como antes era denominada, retração hidráulica. ● Então, será que se eu fizer um concreto com relação a/c=0,4 ele não irá retrair? Errado! Vai retrair e muito, provavelmente mais do que um concreto convencional, com relação a/c=0,55. Mas por que? Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO CONCRETO RETRAÇÃO (prop. concreto fresco) Retração devida à contração química (retração autógena): Redução volumétrica causada pela combinação da água com o cimento. Proporcional a quantidade de cimento. Ocorre fundamentalmente nas primeiras horas. À medida que o cimento vai hidratando, a água vai sendo consumida e surgem forças capilares nestes poros, que antes estavam completamente cheios de água e que agora vai se ligando aos produtos formados. Retração por carbonatação: Causada pela combinação do hidróxido de cálcio com o CO2 do ar. Muito lenta. Retração por secagem e expansão por umedecimento: Alteração de volume originada pelas pressões capilares quando da saída da água dos pequenos poros. Evaporação, absorção pelas formas, etc. Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO CONCRETO Cura: conjunto de procedimentos adotados para evitar que a água evapore da regiões superficiais do concreto. Lamina d'água, aspersão de água om mangueira, membranas, etc. Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO CONCRETO DEFORMAÇÃO LENTA OU FLUÊNCIA FLUÊNCIA é o nome do fenômeno onde ocorre o aumento gradual da deformação de um elemento de concreto quando este é submetido a um estado de tensões constante ao longo do tempo. Perda de água adsorvida pela pasta de cimento → Devido à tensão de confinamento provocada pela carga aplicada, parte da água presente na mistura é expulsa por meio dos inúmeros poros capilares presentes no concreto; Deformação do agregado → A carga imposta à peça de concreto é transferida gradualmente da pasta de cimento para o agregado. À medida que o agregado é carregado, este se deforma elasticamente. Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO CONCRETO DEFORMAÇÃO LENTA OU FLUÊNCIA Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO CONCRETO DEFORMAÇÃO LENTA OU FLUÊNCIA ● A taxa de crescimento da deformação por fluência é alta nos períodos imediatamente superiores à aplicação do carregamento, diminuindo com o passar do tempo até estabilizar em um valor máximo limite. ● Após um ano sob carga mantida constante a deformação do concreto, devido à fluência, pode atingir até três vezes o valor da deformação observada no instante de aplicação da carga. ● Fenômeno reduz em até 15% a tensão de ruptura do concreto frente a cargas de longa duração. Projetos estruturais - coeficiente de 0,85fck; Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO CONCRETO DEFORMAÇÃO LENTA OU FLUÊNCIA ● A fluência cresce com o aumento da temperatura; ● A fluência diminui com o aumento da umidade média do ar, das dimensões da peça, aumento do teor de agregado, uso de agregados de maior elasticidade. ● Em média, 25% da fluência total ocorre após duas semanas, 55% após três meses e 75% após um ano; ● A fluência dos concretos carregados nas primeiras semanas é maior se comparada com concretos carregados a idades maiores. Devido ao menor grau de hidratação dos concretos mais novos, que apresentam em sua estrutura interna mais água disponível. Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO CONCRETO NBR 6118:2014 - Item 8.2 – Página 22 a 27 Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO CONCRETO NBR 6118:2014 - Item 8.2 – Página 22 a 27 Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO CONCRETO Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO CONCRETO Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO CONCRETO ● Curva de distribuição normal de Gauss ● fck = limite inferior ao qual se quer que a porcentagem daqueles valores sejam maiores (norma – 95%) ● Coeficiente de Student dado em função de p1 (% acima do valor mínimo). Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO CONCRETO Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO CONCRETO Idade → aos 28 dias adquire 70 a 80% de sua resistência final; Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO CONCRETO ABNT NBR 12655:2015 Errata 1:2015 - Concreto de cimento Portland - Preparo, controle, recebimento e aceitação – Procedimento. A resistência de dosagem deve atender às condições de variabilidade prevalescentes durante a construção, tais condições são medidas pelo desvio padrão. Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO CONCRETO A norma adota um acréscimo de 65% ao desvio padrão, que somado à resistência característica à compressão fck, resultará na resistência média à compressão fcj. Na realidade, o valor 1,65, chamado de variável reduzida da distribuição normal, prevê a possibilidade de ocorrência de valores de ruptura de corpos-de-prova abaixo da resistência fck até 5% do total. Ou seja, no cálculo do dimensionamento das estruturas, a norma supõe uma eventual ocorrência de valores de ruptura abaixo da resistência fck dentro da curva de distribuição normal, sem prejuízo ou risco à própria estrutura. Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO CONCRETO ABNT NBR 12655:2015 Errata 1:2015 - Concreto de cimento Portland - Preparo, controle, recebimento e aceitação – Procedimento. ● Concreto com desvio-padrão conhecido: Quando o concreto for elaborado com os mesmos materiais, mediante equipamentos similares e sob condições equivalentes, o valor numérico do desvio- padrão deve ser fixado com no mínimo 20 resultados consecutivos obtidos no intervalo de 30 dias, em período imediatamente anterior. Em nenhum caso, o valor de sd adotado pode ser menor que 2 MPa. ● Concreto com desvio-padrão desconhecido: No início da obra, ou em qualquer outra circunstância em que não se conheça o valor do desvio padrão, deve-se adotar para o cálculo da resistência de dosagem. Condição A – 4 MPa. Condição B – 5,5 MPa. Condição C – 7,0 MPa. Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO CONCRETO ABNT NBR 12655:2015 Errata 1:2015 - Concreto de cimento Portland - Preparo, controle, recebimento e aceitação – Procedimento. ● condição A (aplicável a todas as classes de concreto): o cimento e os agregados são medidos em massa, a água de amassamento é medida em massa ou volume com dispositivodosador e corrigida em função da umidade dos agregados; ● condição B (pode ser aplicada às classes C10 a C20): o cimento é medido em massa, a água de amassamento é medida em volume mediante dispositivo dosador e os agregados medidos em massa combinada com volume, de acordo com o exposto em 5.4; ● condição C (pode ser aplicada apenas aos concretos de classe C10 e C15): o cimento é medido em massa, os agregados são medidos em volume, a água de amassamento é medida em volume e a sua quantidade é corrigida em função da estimativa da umidade dos agregados da determinação da consistência do concreto, conforme disposto na ABNT NBR NM 67 ou outro método normalizado. Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO CONCRETO ABNT NBR 12655:2015 Errata 1:2015 - Concreto de cimento Portland - Preparo, controle, recebimento e aceitação – Procedimento ● Revisão do projeto estrutural; ● Ensaios especiais do concreto da estrutura; ● Prova de carga; ● Demolição, reforço, restrições quanto ao carregamento. Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO CONCRETO NBR 6118:2014 - Item 8.2 – Página 22 a 27 Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO CONCRETO ● ABNT NBR 12142:2010 Concreto — Determinação da resistência à tração na flexão de corpos de prova prismáticos ● ABNT NBR 7222:2011 Concreto e argamassa — Determinação da resistência à tração por compressão diametral de corpos de prova cilíndricos Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO CONCRETO NBR 6118:2014 - Item 8.2 – Página 22 a 27 Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO CONCRETO NBR 6118:2014 - Item 8.2 – Página 22 a 27 Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO CONCRETO NBR 6118:2014 - Item 8.2 – Página 22 a 27 Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO CONCRETO NBR 6118:2014 - Item 8.2 – Página 22 a 27 Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO CONCRETO NBR 6118:2014 - Item 8.2 – Página 22 a 27 Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO CONCRETO NBR 6118:2014 - Item 8.2 – Página 22 a 27 Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO CONCRETO O coeficiente 0,85 considera três fatores: a) A diminuição de resistência do concreto quando sujeito à ação de cargas de longa duração. Ensaios com cargas aplicadas de forma lenta mostram que, em média, as resistências obtidas são 25% menores que às dos ensaios usuais, de curta duração. (0,75) b) O aumento da resistência do concreto após os 28 dias, prazo em que se considera ter sido atingida a resistência máxima do concreto. Entretanto, na realidade, a resistência continua crescendo, podendo alcançar valores até 20% superiores, em média, após um ano. (1,2) c) Diferenças nas propriedades do concreto da estrutura com relação ao moldado nos corpos de prova. Ensaios demonstram que corpos de prova mais esbeltos que os cilíndricos usuais, de dimensões 15 x 30 cm, apresentam uma diminuição média de 5% nas resistências à compressão. (0,95) Efeito Rusch → 0,75x1,2x0,95 = 0,85 Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO CONCRETO ● Os concretos de resistência mais alta apresentam uma inclinação mais acentuada no início da curva, mas verifica-se experimentalmente ser aproximadamente constante o valor da deformação específica correspondente à tensão máxima, em torno de 2 mm/m (2%o), que é adotado como o encurtamento de ruptura do concreto sob compressão uniaxial. Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO AÇO NBR 6118:2014 - Item 8.3 – Página 28 a 30 Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO AÇO NBR 6118:2014 - Item 8.3 – Página 28 a 30 Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO AÇO ABNT NBR 7480:2007 Aço destinado a armaduras para estruturas de concreto armado – Especificação ● CA-25 e CA-50 são fornecidos em bitolas de 6,3 mm a 40 mm (barras). Os aços CA-60 são fornecidos na forma de fios com entalhes na superfície e bitolas de 2,4 mm a 10mm; ● Os aços encruados por processo a frio não devem sofrer emendas por solda, pois o aquecimento das barras pode provocar a perda das propriedades mecânicas obtidas com o tratamento mecânico a baixas temperaturas. Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO AÇO ● CA25 - Liso, ● CA50 - Nervuras, ● CA60 – Lisos, entalhados ou nervurados (obrigatório de diâmetro maior que 10mm). Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO AÇO ● ABNT NBR 7480:2007 Aço destinado a armaduras para estruturas de concreto armado – Especificação ● CA-50 é usado em todos os tipos de armadura, longitudinal ou estribos – saliências ou "mossas", que têm a finalidade de melhorar, mecanicamente, a aderência aço-concreto, necessária pela maior resistência desse aço. ● CA-60 é empregado apenas na armadura longitudinal de lajes e nos estribos de vigas e pilares, sendo que, no caso de estribos, como será visto adiante, não resulta em economia, apesar de sua maior resistência característica. ● CA-25 é de emprego limitado apenas a pequenas obras – superfície lisa ● A NBR 7480 exige a identificação obrigatória das barras com bitola ≥ 10 mm, feita por laminação em relevo ao longo da superfície, com espaçamento não inferior a 2 m, indicando o fabricante e a classe do aço. A identificação de barras com bitola < 10 mm é feita pela pintura de suas extremidades, de acordo com um código de cores da norma (por exemplo: CA-60, cor azul, CA-50, branca). Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO AÇO ABNT NBR 7480:2007 Aço destinado a armaduras para estruturas de concreto armado – Especificação Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO AÇO ABNT NBR 7480:2007 Aço destinado a armaduras para estruturas de concreto armado – Especificação Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO AÇO NBR 6118:2014 - Item 8.3 – Página 28 a 30 Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO AÇO Aços com patamar de escoamento definido (CA-25 e CA-50) ● Limite de alongamento é fixado em 10‰, para evitar a ocorrência de deformações plásticas excessivas de armaduras tracionadas no estado limite último; Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO AÇO Aços sem patamar de escoamento definido (CA-60) ● Após um trecho inicial linear, que se estende até um valor da tensão chamado de limite de proporcionalidade, o diagrama torna-se uma curva. ● Tensão de escoamento convencional, como a ordenada correspondente ao ponto de cruzamento da curva com uma reta paralela à reta de origem, traçada a partir da abcissa de 0,2% (ou 2%o). ● Esse valor é a deformação específica residual ou permanente medida no ensaio de uma barra à tração em que a carga aplicada volta a zero. Prof. Ana Paula Moura PROPRIEDADES DO AÇO Resistência máxima de cálculo de armaduras de aço comprimidas em peças de concreto armado. Esses valores correspondem à deformação específica de esmagamento do concreto à compressão axial, fixada por norma em 2%o. Essa limitação é indispensável, pois as barras de aço, isoladamente, não garantem a capacidade resistente da peça de concreto armado, no caso de o concreto entrar em processo de esmagamento por compressão. É uma disposição que se impõe, por exemplo, no cálculo da armadura longitudinal comprimida de pilares. Prof. Ana Paula Moura BIBLIOGRAFIA ALVA, G. M. S. Concepção estrutural de edifícios em concreto armado. Notas de aula. Universidade Federal de Santa Maria. Santa Maria, maio de 2007. ALVA, G. M. S. Desenhos deformas estruturais em edifícios de concreto armado. Notas de aula. Universidade Federal de Santa Maria. Santa Maria, maio de 2007. CLIMACO, J. C. T. S. Estruturas de concreto armado: fundamentos de projeto, dimensionamento e verificação. 2ª ed revisada. Brasília. Editora: Universidade de Brasília: Finatecm, 2008. 410p. CARVALHO, R. C. FILHO, J. R. F. F. Concreto armado: segundo a NBR 6118:2014. 4ª ed. São Carlos. EdUFSCAR, 2014. 415p. PINHEIRO, L. M. Fundamentos do concretoe projeto de edifícios. Notas de aula. Universidade de São Paulo. Slide 1 Slide 2 Slide 3 Slide 4 Slide 5 Slide 6 Slide 7 Slide 8 Slide 9 Slide 10 Slide 11 Slide 12 Slide 13 Slide 14 Slide 15 Slide 16 Slide 17 Slide 18 Slide 19 Slide 20 Slide 21 Slide 22 Slide 23 Slide 24 Slide 25 Slide 26 Slide 27 Slide 28 Slide 29 Slide 30 Slide 31 Slide 32 Slide 33 Slide 34 Slide 35 Slide 36 Slide 37 Slide 38 Slide 39 Slide 40 Slide 41 Slide 42 Slide 43
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