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ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO – NBR 6118/14 INTRODUÇÃO Engº Marcelo A. Fernandes COMPOSIÇÃO Concreto armado → concreto simples + armadura Concreto simples → cimento + água + agregados (areia e brita) Armadura → vergalhões e estribos (aço) Aderência VANTAGENS • Moldável • Resistente à compressão • Processo construtivo difundido em todo o país • Rapidez na execução (estruturas pré-moldadas) • Elevada durabilidade (↓ manutenção) • Pouco permeável à água • Resistente contra fogo, choques e vibrações DESVANTAGENS • Baixa resistência à tração (desperdício de concreto) • Frágil (rompe com baixa deformação) • Dificuldade de reformas e demolições • Peso próprio elevado (massa específica = 2500 Kg/m3) • Custo de fôrmas na execução (concreto in loco) APLICAÇÕES • Edificações residenciais e comerciais - casas, shoppings, edifícios. • Edificações industriais - galpões, edifícios, pisos, silos. • Obras hidráulicas e de saneamento - barragens, tubos, reservatórios. • Rodovias - pav. de concreto, pontes, viadutos, túneis, passarelas, obras de contenção. APLICAÇÕES Museu Nacional (Brasília) APLICAÇÕES Ponte de Millau (França) APLICAÇÕES Barragem – Xiaowan Dam (China) ELEMENTOS ESTRUTURAIS BÁSICOS Laje → Vigas → Pilares → Fundação → SoloFLUXO DE CARGAS ELEMENTOS ESTRUTURAIS BÁSICOS PRINCIPAIS PROPRIEDADES MECÂNICAS DO CONCRETO • Resistência à compressão • Resistência à tração • Módulo de elasticidade • Coeficiente de poisson e módulo de elasticidade transversal PRINCIPAIS PROPRIEDADES MECÂNICAS DO CONCRETO RESISTÊNCIA Â COMPRESSÃO SIMPLES Obtido através de ensaio de determinado nº de corpos-de-prova 28 dias após a concretagem. Curva de Gauss fck (resist. caract. à compressão): valor da resistência à compressão que tem 5% de probabilidade de não ser superado, em ensaios de determinado nº de corpos-de-prova. fcm (resist. média à comp.) : é a média aritmética das resistências obtida nos ensaios à compressão simples fck = fcm – 1,65s PRINCIPAIS PROPRIEDADES MECÂNICAS DO CONCRETO RESISTÊNCIA À TRAÇÃO A obtenção dos valores segue o mesmo princípio da resistência à compressão. ftk (resist. característica. à tração): valor da resistência à tração que tem 5% de probabilidade de não ser alcançado, em ensaios de determinado nº de corpos-de-prova. fctm (resist. média à tração) : é a média aritmética das resistências obtida nos ensaios de tração. PRINCIPAIS PROPRIEDADES MECÂNICAS DO CONCRETO TIPOS DE ENSAIO À TRAÇÃO Tração Direta Tração na Flexão Tração na Compressão Diametral PRINCIPAIS PROPRIEDADES MECÂNICAS DO CONCRETO RESISTÊNCIA À TRAÇÃO - FORMULÁRIOS Na ausência de ensaios, utilizar as seguintes fórmulas (entrada de dados SEMPRE em Mpa!): fctm = 0,3 x fck 2/3 fctk = 0,7 x fctm fctk, sup = 1,3 x fctm PRINCIPAIS PROPRIEDADES MECÂNICAS DO CONCRETO MÓDULO DE ELASTICIDADE (σ x ε) - Eci (Mpa) = 5600 × 𝑓𝑐𝑘 → p/ 20 𝑀𝑝𝑎 ≤ 𝑓𝑐𝑘 ≤ 50 𝑀𝑝𝑎 - Ecs (Mpa) = αi x Eci → utilizado nas análises elásticas (esforços solicitantes, deformações e vibtações) sendo αi = 0,8 + 0,2× 𝑓𝑐𝑘 80 ≤ 1,0 Entrada de dados em Mpa!!! PRINCIPAIS PROPRIEDADES MECÂNICAS DO CONCRETO MÓDULO DE DEFORMAÇÃO TRANSVERSAL (Gc) Coeficiente de Poisson: Relação entre a deformação transversal e longitudinal resultante da aplicação de uma força de compressão axial. ν = 0,2 para tensões de compressão menores do que 0,5 x f𝑐 (resistência à compressão) e menores que fct (resistência à tração direta) Gc = Ecs/(2x(1+ ν)) → Gc = Ecs/2,4 TIPOS DE DEFORMAÇÕES DO CONCRETO • Retração → principalmente devido à perda da água por evaporação. • Expansão → quando submersa em um líquido. • Deformação imediata → quando submetida a um carregamento. • Fluência (deformação lenta, diferida) → aumento gradual da deformação de um elemento sob carregamento constante. Ocorre devido a diminuição dos capilares e fluxo da água em direção a superfície. • Deformações térmicas → ocorre devido à variação de temperatura. AÇO PARA ARMADURAS Liga metálica composta principalmente de ferro e de pequenas quantidades de carbono. Tipos de tratamento: - Tratamento a quente – Classe A (CA-25 e CA-50) Consiste na laminação e forjamento realizado em temperaturas acima de 720 graus Celsius. Características: maior ductilidade e soldabilidade, patamar de escoamento definido. AÇO PARA ARMADURAS Tipos de tratamento: - Tratamento a quente – Classe A (CA-25 e CA-50) Gráfico σ x ε AÇO PARA ARMADURAS Tipos de tratamento: - Tratamento a frio – Classe B (CA-60) Consiste na deformação a frio (estiramento, torção, trefilação) após a laminação. Características: menor ductilidade, soldabilidade e resist. à corrosão. Maior resistência mecânica e dureza. Não tem patamar de escoamento definido. AÇO PARA ARMADURAS Tipos de tratamento: - Tratamento a frio – Classe B (CA-60) Gráfico σ x ε TABELAS COMERCIAL DOS DIÂMETROS DAS BARRAS CARACTERÍSTICAS DO AÇO • Ductilidade → Capacidade de deformar plasticamente sem se romper • Elevada resistência à tração • Módulo de elasticidade (Es) = 210 Gpa ou 210 x 103 Mpa (teórico) • Soldabilidade • Massa específica = 7850 Kg/m3 (teórico) CA - 25 CA - 50 CA - 60 CRITÉRIOS DE DURABILIDADE CRITÉRIOS DE DURABILIDADE CRITÉRIOS DE DURABILIDADE cmin – Cobrimento mínimo Δc – Tolerância de execução C = cmin + Δc C ≥ Ø barra 1,2 Cnom ≥ dmáx EXERCÍCIO 1) Considere um corpo de prova de concreto simples com fck = 25 Mpa. Determine - em Mpa e kgf/cm2 - os seguintes valores: a) As resistências à tração fctm, fctk,inf e fctk,sup. b) O módulo de elasticidade tangencial (Eci) e secante (Ecs).
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