1 ELEMENTOS ESTRUTURAIS SISTEMAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO Niécio Junior

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ELEMENTOS ESTRUTURAIS E CONCEITOS
SISTEMAS ESTRUTURAIS 
DE CONCRETO
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Prof.: Msc Niécio da Costa Anunciação Junior
Email: engnjunior@gmail.com
Disciplina: Sistemas Estruturais de Concreto
Cimento
O cimento portland é um pó fino com propriedades aglomerantes, aglutinantes ou
ligantes, que endurece sob ação da água.
• Depois de endurecido, mesmo que seja novamente submetido à ação da água, o
cimento portland não se decompõe mais.
O cimento é composto de clínquer e de adições, sendo o clínquer o principal
componente, presente em todos os tipos de cimento.
 O clínquer tem como matérias-primas básicas o calcário e a argila.
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Clínquer para fabricação de cimento
COMPOSIÇÃO DO CONCRETO
• CONCRETO
É um material de construção proveniente da mistura, em proporção adequada, de: 
aglomerantes, agregados e água.
• AGLOMERANTES
Unem os fragmentos de outros materiais. No concreto, em geral se emprega cimento
portland, que reage com a água e endurece com o tempo.
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• AGREGADOS
São partículas minerais que aumentam o volume da mistura, são “materiais granulosos e
inertes que entram na composição das argamassas e concretos” (BAUER, 1979).
 São muito importantes no concreto porque cerca de 70 % da sua composição é
constituída pelos agregados, que são os materiais de menor custo dos concretos.
• CLASSIFICAÇÃO:
 Origem
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Natural: (areia natural)
seixo rolado 
(Pedregulho)
Artificial (Brita)
 Dimensões
Miúdos Graúdo
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Areia (Fina, Média e Grossa) Britas
Dependendo das dimensões características φ, dividem-se em dois grupos:
 Agregados miúdos: 0,075mm < φ < 4,8mm. Exemplo: areias.
 Agregados graúdos: φ ≥ 4,8mm. Exemplo: pedras.
Os agregados graúdos (britas) têm a
seguinte numeração e dimensões
máximas:
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Brita 0 – 4,8 a 9,5 mm;
Brita 1 – 9,5 a 19 mm;
Brita 2 – 19 a 38 mm;
Brita 3 – 38 a 76 mm;
Pedra-de-mão - > 76 mm.
a) brita 0 (pedrisco); b) brita 1 (pedrisco); c) brita 2
d) brita 3 e) brita 4
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.
• PASTA
Resulta das reações químicas do cimento com a água. Quando há água em excesso,
denomina-se nata.
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PASTA ↔ CIMENTO + ÁGUA
• ARGAMASSA
Provém da pela mistura de cimento, água e agregado miúdo, ou seja, pasta com agregado
miúdo.
• CONCRETO SIMPLES
É formado por cimento, água, agregado miúdo e agregado graúdo, ou seja, argamassa e
agregado graúdo.
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ARGAMASSA ↔ CIMENTO + AREIA + ÁGUA
CONCRETO SIMPLES ↔ CIMENTO + AREIA + 
PEDRA + ÁGUA
Depois de endurecer, o concreto apresenta:
 Boa resistência à compressão;
 Baixa resistência à tração;
 Comportamento frágil, isto é, rompe com pequenas deformações.
Na maior parte das aplicações estruturais, para melhorar as características do concreto,
ele é usado junto com outros materiais.
• CONCRETO ARMADO
É a associação do concreto simples com uma armadura, usualmente constituída por
barras de aço. Os dois materiais devem resistir solidariamente aos esforços solicitantes.
Essa solidariedade é garantida pela aderência.
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CONCRETO ARMADO ↔ CONCRETO SIMPLES
+ ARMADURA + ADERÊNCIA
Tipos de cimento
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CONCEITO DE CONCRETO ARMADO
O concreto é um material que apresenta alta resistência às tensões de compressão,
porém, apresenta baixa resistência à tração (cerca de 10 % da sua resistência à
compressão).
 CONCRETO ARMADO - Onde as barras da armadura absorvem as tensões de tração e o
concreto absorve as tensões de compressão.
 FENÔMENO DA ADERÊNCIA - Qualidade ou atributo do que é aderente.
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Deformação εs num ponto da barra de aço e 
a deformação εc no concreto que a circunda, 
devem ser iguais;
εc = εs
“Armadura Passiva” - Significa que as tensões e deformações nela aplicadas devem-se
exclusivamente aos carregamentos aplicados nas peças onde está inserida.
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A NBR 6118/03 (item 3.1.3) define:
• ELEMENTOS DE CONCRETO ARMADO: “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”.
• ARMADURA PASSIVA é “qualquer armadura que não seja usada para produzir forças
de protensão, isto é, que não seja previamente alongada”.
• Coeficientes de dilatação iguais
• Corrosão (cobrimento)
CONCEITO DE CONCRETO PROTENDIDO
O concreto protendido é um refinamento do concreto armado, onde a ideia básica é
aplicar tensões prévias de compressão nas regiões da peça que serão tracionadas pela
ação do carregamento externo aplicado.
 Desse modo, as tensões de tração são diminuídas ou até mesmo anuladas pelas
tensões de compressão pré-existentes ou pré-aplicadas.
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a) molde metálico com armadura de 
protensão formada por fios entalhados;
d) estrutura formada por perfis metálicos para estiramento da 
armadura de protensão e duas peças em linha já concretadas;
b) Lançamento e adensamento do 
concreto com vibrador de agulha;
c) Adensamento com vibrador de agulha.
Pós-tensão
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a) fabricação dos dormentes b) retirada dos tubos para colocação 
da armadura de protensão;
d) aplicação da 
força de protensão.
FISSURAÇÃO NO CONCRETO ARMADO
A fissuração nos elementos estruturais de concreto armado é causada pela baixa
resistência à tração do concreto. Apesar de indesejável, o fenômeno da fissuração é
natural (dentro de certos limites).
• Geralmente é aceito fissuras de até 0,3 mm (Relativo)
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Fissura aceitável
depende da posição,
profundidade,
finalidade da estrutura
O procedimento para verificar o comportamento da peça é no chamados Estados Limites de Serviço.
No concreto armado, a armadura submetida a tensões de traçãoalonga-se, até o limite máximo de 10
‰ (1 % = 10 ‰ = 10 mm/m), imposto pela NBR 6118/03 a fim de evitar fissuração excessiva no
concreto.
VANTAGENS DO CONCRETO, RESTRIÇÕES E 
PROVIDÊNCIAS
• VANTAGENS DO CONCRETO ARMADO
 É moldável, permitindo grande variabilidade de formas e de concepções
arquitetônicas.
 Apresenta boa resistência à maioria dos tipos de solicitação, desde que seja feito
um correto dimensionamento e um adequado detalhamento das armaduras.
 A estrutura é monolítica, fazendo com que todo o conjunto trabalhe quando a
peça é solicitada.
 Baixo custo dos materiais - água e agregados graúdos e miúdos.
 Baixo custo de mão-de-obra, pois em geral não exige profissionais com elevado
nível de qualificação.
 Processos construtivos conhecidos e bem difundidos em quase todo o país.
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 Facilidade e rapidez de execução, principalmente se forem utilizadas peças pré-moldadas.
 O concreto é durável e protege a armação contra a corrosão.
 Os gastos de manutenção são reduzidos, desde que a estrutura seja bem projetada e
adequadamente construída.
 O concreto é pouco permeável à água, quando executado em boas condições de
plasticidade, adensamento e cura.
 É um material seguro contra fogo, desde que a armadura seja convenientemente protegida
pelo cobrimento.
 É resistente a choques e vibrações, efeitos térmicos, atmosféricos e a desgastes mecânicos.
• RESTRIÇÕES DO CONCRETO
O concreto apresenta algumas restrições, que precisam ser analisadas Devem ser tomadas as
providências adequadas para atenuar suas consequências. As principais são:
 Baixa resistência à tração,
 Fragilidade,
 Fissuração,
 Peso próprio elevado,
 Custo de formas para moldagem,
 Corrosão das armaduras.
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• PROVIDÊNCIAS
Para suprir as deficiências do concreto, há várias alternativas.
• A baixa resistência à tração pode ser contornada com o uso de adequada armadura,
em geral constituída de barras de aço, obtendo-se o concreto armado.
• Além de resistência à tração, o aço garante ductilidade e aumenta a resistência à
compressão, em relação ao concreto simples.
• A fissuração pode ser contornada ainda na fase de projeto, com armação adequada e
limitação do diâmetro das barras e da tensão na armadura.
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APLICAÇÕES DO CONCRETO
É o material estrutural mais utilizado no mundo. Seu consumo anual é da ordem de uma
tonelada por habitante. Entre os materiais utilizados pelo homem, o concreto perde
apenas para a água.
Algumas aplicações do concreto são relacionadas a seguir:
• Edifícios: mesmo que a estrutura principal não seja de concreto, alguns elementos, pelo
menos, o serão;
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• Galpões e pisos industriais ou para fins diversos;
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• Obras hidráulicas e de saneamento: barragens, tubos, canais, reservatórios, estações de
tratamento etc.;
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• Rodovias: pavimentação de concreto, pontes, viadutos, passarelas, túneis, galerias,
obras de contenção etc.;
• Estruturas diversas: elementos de cobertura, chaminés, torres, postes, mourões,
dormentes, muros de arrimo, piscinas, silos, cais, fundações de máquinas etc.
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ELEMENTOS ESTRUTURAIS
CLASSIFICAÇÃO GEOMÉTRICA
ELEMENTOS LINEARES: são aqueles que têm a espessura da mesma ordem de grandeza
da altura, mas ambas muito menores que o comprimento.
• São os elementos chamados “barras”. Como exemplos mais comuns encontram-se as
vigas e os pilares.
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ELEMENTOS BIDIMENSIONAIS: são aqueles onde duas dimensões, o comprimento e a
largura, são da mesma ordem de grandeza e muito maiores que a terceira dimensão
(espessura).
• São os chamados elementos de superfície. Como exemplos mais comuns encontram-se
as lajes, as paredes de reservatórios, etc.
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As estruturas de superfície podem ser classificadas como:
CASCAS - Quando a superfície é curva
PLACAS OU CHAPAS - Quando a superfície é plana.
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• Nas placas são as superfícies que
recebem o carregamento
perpendicular ao seu plano
• As chapas têm o carregamento
contido neste plano.
PRINCIPAIS ELEMENTOS ESTRUTURAIS
Estrutura é a parte resistente da construção e
tem as funções de resistir as ações e as
transmitir para o solo.
Em edifícios, os elementos estruturais principais
são:
• LAJES: são placas que, além das cargas
permanentes, recebem as ações de uso e as
transmitem para os apoios; travam os pilares e
distribuem as ações horizontais entre os
elementos de contraventamento;
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Laje maciças de concreto armado.
As lajes maciças de concreto, tem espessuras
que normalmente 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.
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Lajes maciças sendo concretadas e em construção
Laje maciça é um termo que se usa para as lajes 
sem vazios apoiadas em vigas nas bordas
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Lajes lisa e cogumelo também não
têm vazios, porém, tem outra
definição
(NBR 6118/03, item 14.7.8).
“Lajes cogumelo são lajes apoiadas diretamente em pilares com capitéis,
enquanto lajes lisas são as apoiadas nos pilares sem capitéis”
Nos andares constituídos por lajes e vigas, a união desses elementos pode ser
denominada tabuleiro.
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Nos edifícios com tabuleiros sem vigas, as lajes se apoiam diretamente nos pilares, sendo
assim caracterizadas por lajes lisas.
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Se nas ligações das lajes com os pilares houver capitéis, elas recebem o nome de lajes-
cogumelo.
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Capitel é a região nas adjacências dos pilares onde
a espessura da laje é aumentada com o objetivo
de aumentar a sua capacidade resistente nessa
região de alta concentração de esforços cortantes
e de flexão
PUNÇÃO
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(NBR 6118/03, item 14.7.7)
“Lajes nervuradas são as 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”
Há casos em que, nos alinhamentos dos pilares, há uma determinada faixa, esta faixa é
considerada como viga − Estas são as denominadas vigas-faixa.
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Nesses casos elas são denominadas lajes lisas nervuradas. Nessas lajes, também são
comuns as vigas-faixa e os capitéis embutidos.
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Laje nervurada em projeto
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O uso de um forro de gesso, da a laje nervurada uma aparência de laje lisa.
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LAJES PRÉ-FABRICADAS DO TIPO TRELIÇADA: A armadura tem o desenho de uma treliça
espacial.
 Bom comportamento estrutural e Facilidade de execução;
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Exemplo de laje nervurada pré-fabricada do tipo treliçada
Laje pré-fabricada do tipo
treliçada com enchimento em
blocos cerâmicos e de isopor.
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PRINCIPAIS ELEMENTOS ESTRUTURAIS
• VIGA
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NBR 6118/03 (item 14.4.1.1)
vigas “são elementos lineares em que a flexão é preponderante”.
A função das vigas é basicamente vencer vãos e transmitir as ações nelas atuantes para 
os apoios, geralmente nos pilares.
 Podem ainda receber forças normais de compressão ou de tração, na direção do eixo
longitudinal.
Viga reta de concreto.
As armaduras das vigas são geralmente compostas por estribos, chamados “armadura
transversal”, e por barras longitudinais, chamadas “armadura longitudinal”
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Vigas baldrames para servirem de
apoio das paredes de uma residência.
Viga invertida na base de uma parede
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Exemplo de vigas de edifícios de múltiplos pavimentos.
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Exemplos de vigas em sobrado residencial.
Vigas com mudação de direção, onde onde os momentos de torção devem ser considerados
PRINCIPAIS ELEMENTOS ESTRUTURAIS
Pilar
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(NBR 6118/2003, item 14.4.1.2)
Pilares são “elementos lineares de eixo reto, usualmente dispostos na vertical, em que as
forças normais de compressão são preponderantes”
São destinados a transmitir as ações às fundações, embora possam também transmitir
para outros elementos de apoio.
Faz parte do sistema de contraventamento
responsável por garantir a estabilidade global
dos edifícios às ações verticais e horizontais.
Pilares: são barras verticais que recebem as ações das vigas ou das lajes e dos andares
superiores as transmitem para os elementos inferiores ou para a fundação;
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Pilares alinhados ligados por vigas formam os pórticos, que devem resistir às ações
externas.
Ex:
Em edifícios esbeltos, o travamento também pode ser feito por pórticos treliçados,
paredes estruturais ou núcleos. Os dois primeiros situam-se, em geral, nas extremidades
do edifício. Os núcleos costumam envolver a escada ou da caixa de elevadores.
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OBJETIVO
É apresentar os fundamentos do concreto e bases para projeto de edifícios de pequeno
porte.
 Em um exemplo simples, será dimensionadas para vigas e pilares.
 As fundações serão estudadas em uma fase posterior.
 Será considerado um edifícios de pequeno porte aqueles com o qual as estruturas
regulares são muito simples, e que apresentarem:
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 Até quatro pavimentos;
 Ausência de protensão;
 Cargas de uso nunca superiores a 3kN/m2;
 Altura de pilares até 4m e vãos não excedendo 6m;
 Vão máximo de lajes até 4m (menor vão) ou 2m, no 
caso de balanços.