Aula 02 - Segurança e durabilidade das estruturas de concreto armado

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Prof.: Rafael Goulart de Andrade Santos
FASIPE - FACULDADE DE SINOP
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
Disciplina: Estruturas de Concreto Armado I
SINOP – MT
2018
Aula 02 – Segurança e durabilidade das estruturas de 
concreto armado
Segurança e durabilidade das estruturas de concreto armado
Prof. Rafael Goulart de Andrade Santos 2Estruturas de Concreto Armado I
1. Estados limites
2. Ações
3. Valores de cálculo das ações
4. Valores de cálculo das resistências
5. Durabilidade das estruturas de concreto armado
Segurança e durabilidade das estruturas de concreto armado
Prof. Rafael Goulart de Andrade Santos 3Estruturas de Concreto Armado I
“O engenheiro é justamente aquele profissional que adquire a habilidade de 
conduzir o carro numa estrada relativamente estreita, entre dois precipícios:
O da insegurança e o do desperdício”.
Lauro Modesto dos Santos
Cálculo de Concreto Armado – vol. 1
“O segredo é aliar segurança e economia. A segurança deve vir antes dos 
números. Um projeto seguro qualquer profissional faz, é só seguir normas. O 
diferencial é unir os dois”.
A união faz a força
TQS News
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1. Estados limites
Além dos aspectos econômicos e estéticos, uma estrutura de concreto armado deve
ser projetada para atender os seguintes requisitos de qualidade:
1. Segurança: a estrutura deve suportar as ações que lhe são impostas durante a sua
vida útil sem a ocorrência de ruptura ou perda de equilíbrio estático.
2. Bom desempenho em serviço: nas condições normais de serviço, as deformações
da estrutura devem ser suficientemente pequenas para não provocar danos
inaceitáveis em elementos não estruturais, nem causar desconforto aos usuários, o
grau de fissuração não deve afetar o uso ou a aparência da estrutura, nem
prejudicar a proteção da armadura.
3. Durabilidade: A estrutura deve se manter em bom estado de conservação sob as
influência ambientais previstas, sem necessidade de reparos de alto custo ao longo
de sua vida útil.
Prof. Rafael Goulart de Andrade Santos 5Estruturas de Concreto Armado I
1. Estados limites
Quando algum dos requisitos relativos aos itens (1) e (2) não é atendido, considera-se
que foi alcançado um estado limite.
Os estados limites são classificados em dois grupos principais:
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1. Estados limites: Estado Limite Último (ELU)
Um estado limite último é alcançado quando o edifício tem seu uso interrompido por um
colapso parcial ou total da estrutura (esgotamento da capacidade resistente).
Exemplos:
• Um pilar mal dimensionado provoca a ruína de um prédio (colapso total).
• Uma laje mal dimensionada vem abaixo, assim que o escoramento é retirado
(colapso parcial).
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1. Estados limites: Estado Limite Último (ELU)
A ruína da seção transversal para qualquer tipo de flexão no ELU pode ocorrer por
esmagamento do concreto ou deformação excessiva da armadura, caracterizada
quando as deformações específicas de cálculo do concreto e do aço atingem uma delas
ou ambas os valores máximos das deformações.
Admite-se:
• Em seções parcialmente comprimidas, o esmagamento do concreto ocorre quando a
fibra mais comprimida atinge uma deformação de 3,5 ‰.
• A deformação excessiva da armadura ocorre quando a fibra mais tracionada atinge
uma deformação de 10 ‰.
Prof. Rafael Goulart de Andrade Santos 8Estruturas de Concreto Armado I
1. Estados limites: Estado Limite Último (ELU)
“Trata-se de uma condição última (extrema), indesejável para todo
Engenheiro. Diversos coeficientes de segurança são definidos ao longo do
projeto estrutural de tal forma a evitar esse tipo de situação.
Felizmente, em nosso dia-a-dia, não é comum nos depararmos com
estruturas que atingem o estado limite último”.
Informática aplicada em estruturas de Concreto Armado
Alio Kimura, 2007
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1. Estados limites: Estado Limite de Serviço (ELS)
Um estado limite de serviço é alcançado quando o edifício deixa de ter o seu uso pleno
e adequado em função do mau comportamento da estrutura, que não seja a ruína
propriamente dita.
Exemplos:
• Fissuras visíveis em uma viga causa sensação de desconforto.
• Uma janela deixa de abrir devido a deformação excessiva de uma viga.
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1. Estados limites: Estado Limite de Serviço (ELS)
Definições de estados-limites (item 3.2 NBR 6118/2014):
Devem ser verificados os seguintes estados limites de serviço:
a) Formação de fissuras (ELS-F): estado em que se inicia a formação de fissuras.
Admite-se que este estado-limite é atingido quando a tensão de tração máxima na
seção transversal for maior ou igual a resistência do concreto à tração.
b) Abertura de fissuras (ELS-W): estado em que as fissuras se apresentam com
aberturas iguais aos máximos especificados no item 13.4.2 na norma (0,20 mm ≤
wk ≤ 0,40 mm).
c) Deformação excessiva (ELS-DEF): estado em que as deformações atingem os
limites definidos no item 13.3 da norma.
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1. Estados limites: Estado Limite de Serviço (ELS)
Deslocamentos limites (item 13.3 NBR 6118/2014):
“Deslocamentos limites são valores práticos utilizados para verificação em serviço do
estado limite de deformações excessivas da estrutura”. São classificados nos quatro
grupos básicos a seguir relacionados:
a) Aceitabilidade sensorial: o limite é caracterizado por vibrações indesejáveis ou
efeito visual desagradável.
b) Efeitos específicos: os deslocamentos podem impedir a utilização adequada da
construção.
c) Efeitos em elementos não estruturais: deslocamentos estruturais podem
ocasionar o mau funcionamento de elementos que, apesar de não fazerem parte da
estrutura estão ligados a ela.
d) Efeitos em elementos estruturais: Os deslocamentos podem afetar o
comportamento do elemento estrutural, provocando afastamento em relação às
hipóteses de cálculo adotadas.
Prof. Rafael Goulart de Andrade Santos 12Estruturas de Concreto Armado I
1. Estados limites: Estado Limite de Serviço (ELS)
“Lembre-se: quando um estado limite de serviço (ELS) é alcançado, o uso da
edificação é inviabilizado, da mesma forma quando um estado limite último
(ELU) é atingido. Um bom projeto estrutural deve atender simultaneamente a
todos os estados limites: último e de serviço”.
Informática aplicada em estruturas de Concreto Armado
Alio Kimura, 2007
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1. Estados limites
De forma geral, em projetos de estruturas de concreto armado, os estado limites são
utilizados da seguinte maneira:
1. Efetua-se a análise estrutural para cálculo dos esforços.
2. Dimensiona-se as armaduras nos elementos de modo a atender a segurança no
estado limite último (ELU).
3. Finalmente, verificam-se cada um dos estados limites de serviço.
2. Ações
Prof. Rafael Goulart de Andrade Santos 14Estruturas de Concreto Armado I
Ações são as causas que provocam esforços ou deformações nas estruturas
Prof. Rafael Goulart de Andrade Santos 15Estruturas de Concreto Armado I
Ações permanentes: São aquelas que ocorrem com valores constantes, durante
praticamente toda a vida útil da construção “entram e ficam para sempre”.
Representadas pela letra “G”.
Ações permanentes diretas, exemplos:
• Peso próprio da estrutura (peso morto)
• Peso dos elementos construtivos (alvenarias, revestimentos, etc.)
• Empuxos permanentes
Ações permanentes indiretas, exemplos:
•Retração
• Fluência
• Protensão
2. Ações: Permanentes
Prof. Rafael Goulart de Andrade Santos 16Estruturas de Concreto Armado I
Empuxo: É uma ação provocada pelo solo sobre parte da estrutura que está enterrada.
É muito comum nos subsolos de edifícios.
2. Ações: Permanentes
Prof. Rafael Goulart de Andrade Santos 17Estruturas de Concreto Armado I
Retração: É a variação volumétrica que uma peça de concreto sofre ao longo do tempo,
ocasionada pela saída de água do concreto, o que provoca o surgimento de deformações
e esforços adicionais na estrutura.
2. Ações: Permanentes
Influenciada pela condições
ambientais: Umidade relativa,
temperatura, vento etc.
Uma cura prolongada retarda
o início da retração,
permitindo que o concreto
alcance uma resistência à
tração satisfatória. Com isso
pode-se evitar uma fissuração
prematura.
Prof. Rafael Goulart de Andrade Santos 18Estruturas de Concreto Armado I
Fluência: É a deformação que o concreto apresenta, ao longo do tempo, quando
submetido a ações de longa duração, tensões constantes.
Deformação (flecha) imediata em
vigas e lajes bi-apoiadas:
f =
5	. q	. l�
384	. E��. I�
Finalmente, pode-se afirmar que a
deformação em peças fletidas
devido ao efeito da fluência não
deve ser desprezada, pois pode
atingir valores até o triplo do valor da
deformação imediata.
R. C. Carvalho, J. R. F. Filho, 2016.
2. Ações: Permanentes
Prof. Rafael Goulart de Andrade Santos 19Estruturas de Concreto Armado I
Protensão: considerando a ação de um cabo curvo com uma força “P” aplicada nas
extremidades da viga, e que provocará quando estirado uma ação equivalente (contato
cabo-concreto) oposta as ações solicitantes.
2. Ações: Permanentes
Prof. Rafael Goulart de Andrade Santos 20Estruturas de Concreto Armado I
Ações variáveis: São aquelas que ocorrem com valores que sofrem significativas
variações durante a vida da construção “entram e depois saem”.
Representadas pela letra “Q”
Exemplos:
• Cargas acidentais de uso (atuam nas construções em função da sua finalidade,
como peso das pessoas, móveis, etc – NBR 6120)
• Vento
• Água
2. Ações: Variáveis
Prof. Rafael Goulart de Andrade Santos 21Estruturas de Concreto Armado I
Ações excepcionais: são aquelas que tem uma duração muito curta e uma
probabilidade de ocorrência muito pequena durante a vida da construção.
Exemplos:
• Explosões
• Choques de veículos
• Enchentes
• Sismos excepcionais
2. Ações: Excepcionais
Prof. Rafael Goulart de Andrade Santos 22Estruturas de Concreto Armado I
Combinações de ações: As ações não são consideradas sempre simultâneas, mas
são realizadas combinações.
2. Ações: Combinações
3. Valores de cálculo das ações
Prof. Rafael Goulart de Andrade Santos 23Estruturas de Concreto Armado I
NBR 6118/2014, item 11.7:
As ações devem ser majoradas pelo coeficiente de ponderação �� por meio da
expressão:
�� = 	 �� . ��
onde:
�� = ��� . ��� . ��� = �, �
Considera as aproximações de projeto
Considera a simultaneidade das ações
Considera a variabilidade das ações
4. Valores de cálculo das resistências
Prof. Rafael Goulart de Andrade Santos 24Estruturas de Concreto Armado I
NBR 6118/2014, item 12.3.1:
Os valores de cálculo das resistências, são obtidos a partir das resistências inferiores
�� por meio da expressão:
�� = 	
��
��
onde:
γ� - Coeficiente de ponderação das resistências (coeficiente de incertezas).
Para obras usuais e situações normais em geral, têm-se, para o concreto e aço no 
estado limite último, os valores das resistências de cálculo:
��� = 	
���
�, ��
��� = 	
���
�, ��
Prof. Rafael Goulart de Andrade Santos 25Estruturas de Concreto Armado I
Classe de 
agressividade 
ambiental
Agressividade
Classificação 
geral do tipo de 
ambiente para 
efeito de projeto
Risco de 
deterioração 
da estrutura
I Fraca
Rural
Insignificante
Submersa
II Moderada Urbana Pequeno
III Forte
Marinha
Grande
Industrial
IV Muito forte
Industrial
Elevado
Respingos de maré
NBR 6118/2014, item 6.4.2:
Nos projetos de estruturas correntes, a agressividade ambiental deve ser classificada
de acordo com o apresentado na tabela 6.1 da ABNT NBR 6118/2014 e pode ser
avaliada segundo as condições de exposição da estrutura.
Tabela 6.1 – Classes de agressividade ambiental (CAA)
5. Durabilidade das estruturas de concreto armado
Prof. Rafael Goulart de Andrade Santos 26Estruturas de Concreto Armado I
“É importante lembrar que toda estrutura de concreto, em qualquer ambiente,
está suscetível à deterioração. Porém, quanto mais forte a agressividade do
meio, mais rápido e mais intenso pode ser esse processo”.
Zehbour Panossian
Pesquisadora do IPT
5. Durabilidade das estruturas de concreto armado
Prof. Rafael Goulart de Andrade Santos 27Estruturas de Concreto Armado I
Ambientes quimicamente agressivos:
Armazéns de fertilizantes: podem sofrer ataques por sulfatos presentes nos produtos
armazenados.
Estações de tratamento de esgoto: colocam a estrutura em contato com sulfatos e
ácidos agressivos provenientes da decomposição nos tratamentos anaeróbicos da
matéria orgânica.
Ambientes litorâneos: qualquer estrutura em ambiente litorâneo sofre ataques por
conta da salinidade presente na névoa marinha.
Qual o problema de ocorrer corrosão na armadura?
5. Durabilidade das estruturas de concreto armado
Prof. Rafael Goulart de Andrade Santos 28Estruturas de Concreto Armado I
Concreto Tipo
Classe de agressividade
I II III IV
Relação água/cimento 
em massa
Concreto armado ≤ 0,65 ≤ 0,60 ≤ 0,55 ≤ 0,45
Concreto protendido ≤ 0,60 ≤ 0,55 ≤ 0,50 ≤ 0,45
Classe de concreto
Concreto armado ≥ C20 ≥ C25 ≥ C30 ≥ C40
Concreto protendido ≥ C25 ≥ C30 ≥ C35 ≥ C40
NBR 6118/2014, item 7.4.2:
Devido à existência de uma forte correspondência entre a relação água/cimento e a
resistência à compressão do concreto e a sua durabilidade, deve-se atender os
requisitos mínimos apresentados na tabela 7.1 da ABNT NBR 6118/2014.
Tabela 7.1 – Correspondência entre a classe de agressividade e a qualidade do concreto
5. Durabilidade das estruturas de concreto armado
Prof. Rafael Goulart de Andrade Santos 29Estruturas de Concreto Armado I
Tipo de estrutura
Elemento 
estrutural
Classe de agressividade
I II III IV
Cobrimento nominal (mm)
Concreto armado
Laje 20 25 35 45
Viga/pilar 25 30 40 50
Elementos em 
contato com o solo
30 30 40 50
Concreto protendido
Laje 25 30 40 50
Viga/pilar 30 35 45 55
Tabela 7.2 – Correspondência entre a classe de agressividade e o cobrimento nominal
Cobrimento é proteção passiva da armadura. 
Garante a proteção física e química da armadura
5. Durabilidade das estruturas de concreto armado
Prof. Rafael Goulart de Andrade Santos 30Estruturas de Concreto Armado I
5. Durabilidade das estruturas de concreto armado
Prof. Rafael Goulart de Andrade Santos 31Estruturas de Concreto Armado I
5. Durabilidade das estruturas de concreto armado