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Prof° Newton Chwartzmann newtonc@ufrgs.br CONSTRUÇÃO CIVIL II - AIM0217 Aço para construção civil 2019 1 INTRODUÇÃO Estrutura é a parte resistente da construção. Suas funções são: suportar as ações (peso da edificação, força o vento) transmitir estas cargas para o solo. 2 INTRODUÇÃO Em edifícios, os elementos estruturais principais são: Lajes Vigas Pilares Fundações 3 ESTRUTURA DAS EDIFICAÇÕES Lajes: são placas que, além das cargas permanentes, recebem as ações de uso e as transmitem para os apoios (vigas). Travam os pilares e distribuem as ações horizontais entre os elementos de contraventamento (ex: paredes estruturais). 4 TIPOS DE LAJES 5 Laje cogumelo Laje nervurada ESTRUTURA DAS EDIFICAÇÕES Vigas: são barras horizontais que delimitam as lajes, suportam paredes e recebem ações das lajes ou de outras vigas e as transmitem para os apoios. 8 ESTRUTURA DAS EDIFICAÇÕES Pilares: são barras em geral verticais que recebem as ações das vigas ou das lajes e dos andares superiores as transmitem para os elementos inferiores ou para a fundação. 9 ESTRUTURA DAS EDIFICAÇÕES Fundação: são elementos como blocos, lajes, sapatas, vigas, estacas etc., que transferem os esforços para o solo. 10 PRODUÇÃO DE CONCRETO ARMADO IN LOCO A execução de elementos com concreto armado in loco (na obra) deve seguir um esquema básico de produção que possibilite a obtenção das peças previamente projetadas e com a qualidade especificada. Planejamento 11 PRODUÇÃO DE CONCRETO ARMADO IN LOCO - ORGANOGRAMA 12 ARMADURA Conceito: qualquer elemento de aço utilizado em estruturas de concreto armado ou protendido. Armadura principal: armaduras que recebem os esforços de tração. Armadura auxiliar: armaduras auxiliam na montagem das estruturas. 13 ARMADURA Armadura de pele: armadura utilizada em vigas de grandes dimensões, aumentando a rigidez do elemento. Função: minimizar a ocorrência de fissuração superficial. Típico de vigas de grande altura (h ≥ 60cm). 14 ARMADURA Estribos: armaduras do sentido transversal que tem como finalidade auxiliar a resistir aos esforços gerados pelo cisalhamento. Barras 5mm até 12mm. Espaçamento determinado pelo projetista. 15 ARMADURA 16 CONCRETO ARMADO O concreto armado é uma composição resultante do "trabalho solidário" da armadura (aço) e do concreto. Essa solidariedade deve ser garantida pela aderência completa entre os materiais, a fim de que as suas deformações sejam iguais ao longo da peça de concreto. 17 CONCRETO ARMADO A resistência à tração dos concretos é muito baixa, cerca de 1/10 de sua resistência à compressão, o que justifica seu emprego solidariamente com o aço. O aço, ao contrário tem alta resistência a tração. O concreto armado é consequência de uma aliança de materiais (concreto + aço) com características mecânicas diferentes e que se completam. 18 CONCRETO ARMADO Deve-se acrescentar a proteção oferecida pelo meio alcalino resultante das reações de hidratação do cimento presente no concreto, que passivando o aço, aumenta a sua durabilidade. O aço dentro do concreto fica protegido do processo de corrosão. 19 AÇOS PARA CONCRETO ARMADO Os aços para concreto armado são fornecidos: em rolos (fios) ou telas para bitolas de menor diâmetro; barras com aproximadamente 12m de comprimento para bitolas de maior diâmetro (empregados como armadura ou armação de componentes estruturais). A Norma que regulamenta a produção de fios e barras de aço é a ABNT NBR 7480:2007. 20 AÇOS PARA CONCRETO ARMADO 21 CA-50 É o aço mais utilizado na construção civil. Exemplos de aplicação: vigas, pilares, lajes. Superfície com nervuras transversais (rugosa). Resistência característica de tensão de escoamento: 50 kgf/mm² ≅ 500 MPa 22 Tabelas de aços comerciais para construção civil CA-50 Fonte: Catálogo Gerdau AÇOS PARA CONCRETO ARMADO 23 CA-60 Muito utilizado na construção civil. Exemplos de aplicação: armadura de lajes, estribos de vigas, pilares, estacas. Resistência característica de tensão de escoamento: 60 kgf/mm² ≅ 600 MPa 24 Tabelas de aços comerciais para construção civil Fonte: Catálogo Gerdau CA-60 ARAME RECOZIDO 25 Utilizado em amarrações de armaduras de concreto armado (NBR 5589/82), com resistência à tração até 40 kgf/mm². Fonte: Catálogo Gerdau TRELIÇAS 26 A Treliça é fabricada com aço CA-60 nervurado, que permite melhor aderência ao concreto. Possui uma grande capacidade de vencer grandes vãos e suportar altas cargas com toda a segurança. TRELIÇAS 27 28 AÇO - ORGANOGRAMA 29 ARMADURA Compra kg R$ Compra com bastante antecedência em função do controle de qualidade e eventual rejeição e troca. 30 ARMADURA Recebimento Verificar NF ou romaneio. Conferir quantidade de barras (não é possível pesar). 31 ARMADURA Recebimento Obra localizada em grandes centros, sempre planejar descarregamento. Transporte manual ou com auxílio de equipamentos (grua, caminhão munck, ponte rolante, etc) 32 ARMADURA Controle Obra de pequeno/médio porte: fazer inspeção visual. Obra grande porte: ensaios em amostragem. Inspeção visual; Ensaio massa; Resistência mecânica. 33 ARMADURA Estocagem Evitar contato direto com solo ou com qualquer superfície que favoreça a corrosão. As barras devem ser separadas e identificadas por bitola. - Alta agressividade: pouco tempo de estocagem, locais cobertos, lona plástica. - Media agressividade: adequação compra, apoio em travessas de madeira, solo com brita. - Baixa agressividade: apoio em travessas de madeira, solo com brita. 34 AÇO O aço pode amarrado 35 AÇO Aço pode ser soldado 36 AÇO O aço CA-50 soldável é produzido em barras retas ou em rolo. O aço CA-50 não soldável é produzido apenas em rolo. A confecção de armaduras soldadas na obra não é recomendada. Apenas em casos especiais e sob estrito controle do processo de soldagem, tais como: limpeza superficial; umidade das barras; temperatura ambiente; correntes de ar; qualificação do soldador, etc. Cuidados: alterações estruturais e de propriedades importantes na região da solda. 37 CARACTERÍSTICA DO CA-50 SOLDÁVEL 38 39Armadura para tubulão produzido com solda. 40 TELA SOLDADA É uma armadura pré-fabricada, em forma de rede de malhas, constituída de fios de aço CA 60 longitudinais e transversais, sobrepostos e soldados em todos os pontos de contato (nós), por resistência elétrica. É um material cujas características, limites e exigências estão definidos pela norma: NBR 7481. 41 TELA SOLDADA São vendidas em malha quadrada ou retangular em vários diâmetros. Espaçamentos: 10, 15, 20 e 30 cm. 42 TELA SOLDADA Tela soldada para laje 43 TELA SOLDADA Tela soldada para tubos de seções circulares 44 Principais vantagens da armadura soldada: Maior produtividade da mão-de-obra; Não necessitam de soldagem de 100% dos pontos (50% a 70% dos pontos); Maior rigidez das peças e, portanto, maior facilidade de manuseio; Melhor controle dos espaçamentos; ARMADURAS SOLDADAS X ARMADURAS AMARRADAS 45 Principais vantagens da armadura soldada: Custos dos insumos de soldagem são menores em relação ao custo do aramerecozido; Racionalização do canteiro de obras; Maior velocidade na execução da obra. ARMADURAS SOLDADAS X ARMADURAS AMARRADAS 46 Principais desvantagens da armadura soldada: Não aproveitamento da capacidade total, em peso, do veículo durante o transporte; Necessidade de planejamento da soldagem: algumas armaduras ou barras de determinadas armaduras, devido a dificuldades operacionais durante a montagem final da forma, não devem ser soldadas; ARMADURAS SOLDADAS X ARMADURAS AMARRADAS 47 Principais desvantagens da armadura soldada: Necessidade de equipamentos especiais como: gruas, guinchos, etc. A soldagem de armaduras não é recomendada em casos em que a estrutura é submetida a cargas dinâmicas. Possibilidade de fratura do aço por fadiga na região da solda. ARMADURAS SOLDADAS X ARMADURAS AMARRADAS 48 Estas telas são produzidas com arames de aço revestidos com uma camada de zinco. O zinco garante uma vida útil longa ao produto, protegendo-o contra a corrosão, mesmo quando exposto às variações climáticas. TELAS SOLDADAS GALVANIZADAS 49 São utilizadas como elemento de ligação nas interfaces entre alvenaria e pilar, possibilita evitar-se o surgimento de fissuras indesejáveis nessas regiões. Também podem ser utilizadas para amarração entre alvenarias, quando isto não é possível, garantido uma maior rigidez do sistema. TELAS SOLDADAS GALVANIZADAS 53 CUIDADOS COM O AÇO Durante a dobra ocorre a ruptura da película protetora do aço, podendo causar corrosão. AÇOS PARA CONCRETO ARMADO Os aços para concreto armado devem obedecer aos requisitos: Ductilidade e homogeneidade; Soldabilidade; Resistência razoável a corrosão. 54 O conceito de protensão É um processo (artifício) pelo qual se introduz um estado prévio de tensões em uma estrutura, com a finalidade de melhorar sua resistência ou seu comportamento sob diversas condições de carga (Pfeil, 1991). AÇOS PARA CONCRETO PROTENDIDO Como funciona a protensão? Para transportar uma fila de livros aplicam- se forças horizontais comprimindo-os uns contra os outros, conseguindo-se, assim, mobilizar forças de atrito entre eles, bem como forças verticais nas extremidades. AÇOS PARA CONCRETO PROTENDIDO Armadura passiva: é qualquer armadura que não seja utilizada para produzir forças de protensão (barras ou fios de aço para concreto armado CA-50 ou CA-60). AÇOS PARA CONCRETO PROTENDIDO AÇOS PARA CONCRETO PROTENDIDO Armadura ativa: armaduras utilizadas no concreto protendido e que são tracionadas por macacos hidráulicos. AÇOS PARA CONCRETO PROTENDIDO As cordoalhas e fios têm sua produção feito com matéria prima especial, com baixíssimos níveis de impurezas. O aço para protensão se diferencia dos demais aços pela sua composição química, onde o elemento mais diferente e elevado é o carbono, garantindo grande resistência. 59cordoalha AÇOS PARA CONCRETO PROTENDIDO 60 Bainhas metálicas Bainha para cordoalha engraxada 61 AÇO PARA CONCRETO (NBR 7480) Aço ou Ferro ?? – Ferro ⇒ % Carbono > 2,04% – Aço ⇒ % Carbono < 2,04% Aço é uma liga metálica composta principalmente de ferro e de pequenas quantidades de carbono (em torno de 0,002% até 2%). Os aços estruturais para construção civil possuem teores de carbono da ordem de 0,18% a 0,25%. A ORGANIZAÇÃO DO AÇO NO CANTEIRO Estocagem do aço Mesmo profissionais com anos de experiência de obra estão sujeitos a confusão quando tentam visualmente identificar a espessura das barras. As barras devem ser separadas segundo seu diâmetro, de maneira a evitar possíveis enganos. 62 63 AÇO As barras nervuradas apresentam marcas em relevo identificando o produtor, a categoria do material e seu respectivo diâmetro nominal. ESTOCAGEM DO AÇO Cuidados com a corrosão Evitar o contato direto do aço com o solo e ainda, dependendo das condições ambiente e do tempo em que o aço permanecer estocado. Em caso de grande agressividade do meio, deve-se evitar que o estoque de aço fique sujeito a intempéries. 64 ARMAZENAMENTO Armazenar o menor tempo possível: Longe do solo: sobre camada de brita; sobre escoras ou travessas de madeira; e sob telheiros. 65 66 67 68Estocagem organizada 69Estocagem organizada Aço sobre cavaletes PRODUÇÃO DA ARMADURA As armaduras podem ser produzidas de forma tradicional, sendo produzidas no próprio canteiro de obra ou de forma racionalizada. 1) No sistema tradicional: As barras de aço são cortadas e dobradas manualmente, a partir de uma projeto estrutural, e posterior montagem dos elementos que formarão lajes, vigas e pilares. 71 PRODUÇÃO DA ARMADURA 2) No sistema racionalizado: O aço é fornecido já cortado, dobrado ou mesmo já montado. São encomendadas a partir do projeto estrutural e entregues à obra conforme cronograma de execução. Vantagens do sistema racionalizado: Maior espaço em canteiro, já que não há necessidade de estoque de barras e fios, bem como bancada de armação; 72 PRODUÇÃO DA ARMADURA Vantagens do sistema racionalizado: Redução das perdas por sobras de pontas de cortes; Racionalização da mão-de-obra, com menor presença de armadores e auxiliares necessários ao corte e montagem das armaduras. 73 74 PRODUÇÃO DA ARMADURA Mesmo com o uso de armaduras prontas, a montagem, é de responsabilidade do responsável técnico da obra. A decisão do método de produção a ser utilizado deve levar em conta: aspectos econômicos; rapidez de execução; dimensões de canteiro de obras; mão-de-obra; dificuldade de execução de determinadas armaduras em obra, etc. 75 76 Verificar de a entrega é feita conforme cronograma. 77 Conferir: bitola, dimensões, tipo de aço, quantidade. 78 Etiqueta de identificação. 79Detalhamento de armadura de viga 80Detalhe de ferragem de viga 81Detalhe de ferragem de pilar 82Detalhes construtivos - escada 83 Quadro resumo de aço e concreto PERDAS Barras de 12m‚ somente para pilares de 3,30m de altura serão cortadas em 3 partes de 3,30m e haverá uma sobra de 2,10m. 2m de desperdício por barra representam uma perda (18% em relação à barra de 12m ou, exemplificando, mais de 20Kg para cada barra de 20mm). Planejamento sobras de um tipo de aço podem ser utilizadas em outras peças estruturais. 84 PRODUÇÃO DA ARMADURA Os fios e barras são cortados com: Talhadeira; Tesourões especiais; Discos de corte; Máquinas de corte (manuais ou mecânicas). Talhadeira são usadas somente para fios de diâmetro menor que 6,3mm (rendimento da operação é muito baixo). 85 86 Tesourões, com braços compridos, permitem o corte de barras e fios de diâmetro até 16mm. 87Máquina mecânica para corte de barras de aço. 88 Máquina mecânica de corte para corte de barras de aço. 89 Bancada com disco de corte PREPARO DA ARMADURA Após a liberação das peças cortadas é feita a dobragem das barras sobre uma bancada de madeira. 90 91 Operações de dobra de aço. 92 Bancada e ferramentas. 93Dobrando as barras de aço. 94 Dobragem mecânica. MONTAGEM DA ARMADURA A ligação das barras e entre barras e estribos é feita através da utilização de arame recozido (arame queimado). Os arames normalmente indicados são: arames recozidos n.º 16 (maior espessura); ou n.º 18 (menor espessura) e são vendidos em rolos. 95 96 Amarração dos estribos da armadura de vigas e pilaresdeve ser feita de forma a evitar a sua movimentação durante a concretagem. 97 Posicionamento dos cavaletes para montagem. 98 Montagem 99Amarração da armadura de uma viga. Não deve haver deslocamento das barras durante a concretagem MONTAGEM DA ARMADURA Armaduras devem ser posicionadas nas fôrmas de acordo com as especificações de projeto. Dois problemas a serem evitados são: 1) o posicionamento incorreto da armadura negativa (tornada involuntariamente armadura positiva). 2) a falta do cobrimento de concreto (especificado em projeto); 100 101Caranguejo. 102Armadura negativa de uma laje. COBRIMENTO DA ARMADURA As armaduras de aço dentro da massa de concreto são protegidas contra a corrosão pelo fenômeno da “passivação do aço”. O PH do concreto (muito básico) protege a armadura de aço. Posicionar a armadura afastada da superfície externa da estrutura. 103 Para garantir o cobrimento especificado pelo projetista são utilizando espaçadores, feitos na obra (com argamassa) ou plásticos. O diâmetro dos espaçadores e a distância entre eles varia de acordo com o tipo de estrutura e o local onde está sendo construída a edificação. Função do espaçador: garantir o cobrimento especificado em projeto. 104 COBRIMENTO DA ARMADURA 105 Espaçador garantido o cobrimento da armadura. Espaçador 106 Espaçadores feito com argamassa no canteiro de obra. 107 Espaçadores garantindo o cobrimento da armadura. 108Colocação de espaçadores em viga. 109Colocação de espaçadores em viga. Espaçadores 111 Espaçadores DR (circular) para vigas e pilares e o SCP (cadeirinha) para lajes. 112Falta de cobrimento de concreto. 113Falta de cobrimento de concreto. 114 115 MONTAGEM DA ARMADURA Emendas: devem ser evitadas, sempre que possível. Tipos de emendas: a) Traspasse; b) Luvas rosqueadas; c) Solda. 116 EMENDAS Por Traspasse: Trata-se da justaposição longitudinal das barras. Pode causar “excesso de armadura”. É a mais econômica entre as emendas e mais fácil execução. As emendas por traspasse somente são permitidas para barras de diâmetro até 32 mm. 117 EMENDAS Com solda: Tipos: De topo, por caldeamento; De topo, com eletrodo; Por traspasse, com 2 ou mais cordões de solda; Barras justapostas, com cordões de solda longitudinais. 118 EMENDAS Com luvas rosqueadas: A princípio tem custo mais elevado que a de traspasse, porém este custo pode se igualar aos demais. O que determina isso é a quantidade de armadura necessária para realizar o transpasse (custo da solda). 119 TRANSPORTE DO AÇO Depois de pré-montada armadura deve ser transportada até o local de concretagem. 120 CONFERÊNCIA Reconferência da pré-montagem: Diâmetros e quantidades de barras; Espaçadores em posição e quantidade correta; Estribos com diâmetro e espaçamento correto; Ganchos com diâmetro e envolvendo o estribos. 121 CUIDADOS Vergalhão com protetor 122 Nr18: CUIDADOS 123 BIBLIOGRAFIA FUSCO, P.B. Técnicas de armar estruturas de concreto. PINI, 1995. BARROS, M. M. & MELHADO, S. B. Recomendações para a produção de estruturas de concreto armado em edifícios. projeto Epusp/Senai. São Paulo. 1998. ARAÚJO, L. O. C & FREIRE, T. M. Tecnologia e Gestão de Sistemas Construtivos e Edifícios. Apostila “Tecnologia de produção de Edificações em concreto aramado”. 2004. Aulas da Profª Paula Salum e Prof° Eduardo Pachla – Uniritter 2018. 124 BIBLIOGRAFIA BAUER, L. A. F., Materiais de Construção. Rio de Janeiro, LTC. 5ª Ed, 2000. CALLISTER, W. D., Ciência e Engenharia de Materiais - Uma Introdução São Paulo, LTC - 5ª Ed., 2002. ISAIA, G. Materiais de Construção Civil e Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais. 2 ed. São Paulo: IBRACON, 2010. SOUZA, R. & Mekbekian, G. Qualidade na aquisição de materiais e execução de obras. Ed. PINI, São Paulo, 1996. 125 BIBLIOGRAFIA ABNT NBR 6118 –Projeto de Estruturas de Concreto. ABNT NBR 7480 –Barras e Fios de Aço Destinados a Armaduras de Concreto Armado. ABNT NBR 7481 –Tela de Aço Soldada -.Armadura para Concreto. ABNT NBR 7482 –Fios de Aço para Concreto Protendido. ABNT NBR 7483 –Cordoalhas de Aço para Concreto Protendido – Requisitos. ABNT NBR 14931 –Execução de Estruturas de Concreto –Procedimento. NR 18 -Condições e Meio Ambiente de Trabalho na Indústria da Construção. 126
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