DP APS - Complemento de Estrutura de Concreto Armado

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UNIVERSIDADE PAULISTA
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DP DE ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS
Complemento de Estruturas de Concreto Armado
RIBEIRÃO PRETO
2019
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DP DE ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS
Complemento de Estruturas de Concreto Armado
Trabalho para conclusão de Dependência de APS do 8º semestre de graduação em Engenharia Civil apresentado à Universidade Paulista – UNIP.
Orientador(a): Profº 
RIBEIRÃO PRETO
2019
“O sucesso nasce do querer, da determinação e persistência em se chegar a um objetivo. Mesmo não atingindo o alvo, quem busca e vence obstáculos, no mínimo fará coisas admiráveis.” 
(José de Alencar)
RESUMO
O Concreto Armado é responsável por unir as qualidades do concreto comum (baixo custo, durabilidade, boa resistência à compressão, ao fogo e a água), com as qualidades do aço (ductilidade e grande resistência à tração e à compressão). Sendo assim, com a utilização do concreto armado podemos construir elementos de diversas formas e volumes, com rapidez e facilidade, para os mais diversos tipos de obras. Outro aspecto positivo é que, o aço, quando envolvido pelo concreto fica protegido da corrosão e de altas temperaturas. 
Palavras-chave: Concreto. Armado.
 
ABSTRACT
Armed Concrete is responsible for joining the qualities of ordinary concrete (low cost, durability, good compressive strength, fire and water), with the qualities of steel (ductility and high tensile and compressive strength). Therefore, with the use of reinforced concrete we can build elements of various shapes and volumes, quickly and easily, for the most diverse types of works. Another positive aspect is that steel when surrounded by concrete is protected from corrosion and high temperatures.
Keywords: Concrete. Armed.
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO
O concreto é basicamente o resultado da mistura de cimento, água, pedra e areia, sendo que, o cimento ao ser hidratado pela água forma uma pasta resistente e aderente aos fragmentos de agregados (pedra e areia). Na mistura do concreto, também podem ser adicionados aditivos químicos com a finalidade de melhorar ou modificar suas propriedades básicas.
Na construção de um elemento em concreto armado, são adicionadas as armaduras de aço previamente na fôrma ou molde, em seguida é lançado o concreto fresco para preencher a fôrma, quando simultaneamente vai-se realizando o adensamento do concreto, para que seja capaz de envolver e aderir às armaduras. Após a cura a fôrma é retirada formando assim a peça de concreto armado.
Devido à disponibilidade dos materiais do concreto e do aço, e a facilidade de aplicação, existem uma ampla utilização das estruturas de concreto armado, nos mais variados tipos de construção, como edifícios de múltiplos pavimentos, pontes, viadutos, portos, reservatórios, barragens, pisos industriais, pavimentos rodoviários, etc.
2 OBJETIVOS
Incentivar os alunos do curso de Engenharia Civil da Universidade Paulista a colocar em prática os conhecimentos adquiridos em sala do início até o semestre atual, assim, visitando uma construção que contenha laje em balanço e construindo um relatório sobre o cálculo da laje.
3 DESENVOLVIMENTO
Para executar uma estrutura de concreto armado, o uso do aço em vigas e pilares é indispensável, e o dimensionamento destes precisa ser bem calculado seguindo as normas vigentes dos órgãos reguladores. O projeto estrutural desta estrutura é realizado por engenheiros especializados em cálculo estrutural, também conhecidos como calculistas. Neste projeto serão dimensionados a bitola do aço a ser utilizado, os elementos que irão compor a estrutura, como vigas, pilares, lajes, blocos, sapatas, etc, a resistência do concreto e o espaçamento entre as barras de aço. Assim como todo tipo de estrutura, o concreto armado tem suas vantagens e desvantagem.
 
Imagem 1: Estrutura de Concreto Armado
3.1 Vantagens do Concreto Armado
O concreto armado tem como vantagem:
Comparado à outros materiais de construção, o concreto armado possui uma elevada resistência à compressão;
Pode suportar uma grande quantidade de esforços devido a sua armação;
Em relação a custo, a manutenção do concreto armado é muito baixa;
Pode ser moldado de diversas maneiras e formatos;
Não exige uma mão de obra bem qualificada para sua execução, por exemplo, em comparação com as estruturas metálicas;
Tem grande resistência ao fogo e ao tempo;
A estrutura construída com concreto armado tem maior durabilidade do que qualquer outro sistema de construção;
Boa resistência ao desgaste mecânico como choques e vibrações.
3.2 Desvantagens do Concreto Armado
O concreto armado tem como desvantagem:
Deformação estrutural;
Peso próprio elevado;
Quando necessário demolição ou reformas, o concreto armado gera um custo alto;
Índice inadequado de isolamento térmico e acústico em lajes de espessura reduzida, o que pode afetar diretamente no conforto da edificação.
Resistência a tração é apenas aproximadamente um décimo de sua resistência a compressão;
Necessita de um tempo de cura do concreto, o que pode influenciar a atraso na execução da obra;
Na criação de edifícios com vários pavimentos, os pilares necessitam de uma seção mais arrojada, comparado a pilares metálicos;
Necessita de formas metálicas ou de madeiras para sua modelagem, o que faz aumenta um valor significativo no quantitativo geral da obra;
Produz muito resíduos durante sua execução;
Por ser produzido in loco, muitas vezes pode afetar a sua resistência, devido a má execução dos serviços;
Vigas muito armadas, concreto mal vibrado ou mal agregado propiciam o aparecimento de bicheiras, o que afeta a resistência;
Aparecimento de fissuras podem ser causadas pelas movimentações térmicas, sobrecargas, recalques de fundação, alterações químicas dos materiais entre outros. Fissuras que levam a oxidação da armadura.
3.3 Deterioração do concreto, da armadura e da estrutura
Segundo a NBR 6118 (ABNT, 2003), durabilidade é a capacidade de resistência da estrutura às influências ambientais previstas e definidas em conjunto pelo autor do projeto estrutural e do contratante, no início dos trabalhos de elaboração do projeto. A supracitada norma técnica também menciona que as estruturas de concreto devem ser projetadas e construídas de modo que sob as condições ambientais previstas na época do projeto, e quando utilizadas conforme preconizado em projeto conservem sua segurança, estabilidade e aptidão em serviço durante o período correspondente à sua vida útil. Para o comitê 201.2R do American Concrete Institute, a durabilidade do concreto de cimento Portland é definida como sua capacidade de resistir ao intemperismo, ataque químico, desgaste por abrasão ou qualquer outro processo de deterioração, retendo a sua forma original, qualidade e capacidade de utilização, quando exposto ao ambiente de trabalho (ACI, 2001). Gaspar (1988), por sua vez, define durabilidade como a capacidade de manter em serviço e com segurança uma estrutura, durante um tempo especificado ou período de vida útil em um determinado meio ou entorno, mesmo que este meio seja desfavorável ao concreto. O autor acrescenta que a durabilidade de uma estrutura de concreto armado é função de uma série de fatores relacionados com a qualidade do concreto e sua interação com o ambiente externo.
Acontece, no entanto, que as estruturas e seus materiais deterioram-se mesmo quando existe um programa de manutenção bem definido, sendo esta deterioração, no limite, irreversível. O ponto em que cada estrutura, em função da deterioração, atinge níveis de desempenho insatisfatórios, varia de acordo com o tipo de estrutura. Algumas delas, por falhas de projeto ou de execução,já iniciam as suas vidas úteis de forma insatisfatória, enquanto outras chegam ao final de suas vidas úteis ainda mostrando um bom desempenho. Por outro lado, o fato de uma estrutura, em determinado momento, apresentar-se com desempenho insatisfatório não significa que ela esteja necessariamente condenada.
 
Imagem 2: Deterioração da Estrutura de Concreto Armado
3.4 Fissuras na estrutura
O concreto é o material mais usado em estruturas na área da construção civil. Por ser um material não homogêneo, o concreto quando não tomado todas as precauções e cuidados, apresenta características indesejadas.
A fissuração excessiva, na área patológica, ocorre devido a vários fatores, como o comportamento das estruturas, esforços aplicados ou também pela sua constituição (material). Os tamanhos de fissuras são os mais diversos, podendo ser da ordem de 0,05 mm até de ordem totalmente maior.
A fissuração não é causada somente pelas cargas aplicadas sobre as peças (sobrecargas excessivas, impactos inesperados), mas também pelas tensões de tração que são expostas (flexão, cisalhamento, punção, torção). Também acontece fissuração quando o escoramento é tirado antes da hora.
Mesmo havendo normas e códigos sobre o tamanho das fissuras, elas demonstram que estão expostas a influência de agentes externos. Sendo assim, se não for adotada alguma estratégia para proteção, pode ocorrer sua deterioração mais rapidamente, acabando com sua durabilidade.
3.5 Laje
A laje é uma estrutura plana e horizontal de pedra ou concreto armado, apoiada em vigas e pilares, que divide os pavimentos da construção.
As lajes aumentam o valor, o conforto e a segurança de sua casa. As mais comuns são as de concreto armado, executadas no local, ou as pré-moldadas de concreto, compostas de vigotas “T” ou vigotas treliçadas e lajotas (tavelas). As lajes pré-moldadas são as mais econômicas e mais simples de executar.
O índice de isolamento: As lajes são estruturas destinadas a servirem de cobertura, forro ou piso para uma edificação. Feitas de concreto armado, elas podem ser pré-moldadas ou concretadas no próprio local. As lajes concretadas no local, também chamadas de lajes maciças de concreto armado, devem ser projetadas por um profissional habilitado, que também orientará e acompanhará a sua execução. Podem ser de dois tipos básicos: as maciças e as nervuradas.
As lajes maciças são mais utilizadas em obras grandes e especiais, necessitando de cálculo apropriado executado por especialista. 
Dentro do tipo nervurado estão as lajes pré-fabricadas, também chamadas de mistas, que tem utilização mais ampla, atendendo também as obras de menor porte.
As lajes pré-fabricadas são aquelas constituídas por vigas ou vigotas de concreto e blocos que podem ser de diversos materiais, sendo mais utilizados os de cerâmica e os de concreto. Dependendo do tipo de vigota utilizada, as lajes pré-fabricadas podem ser: protendidas, comum ou treliçadas.
3.6 Laje em Balanço
Estruturas em balanço são aquelas em que uma ou mais extremidades não contam com apoio e, portanto, parecem flutuar. São muito utilizadas na arquitetura para, por exemplo, criar áreas do piso superior que se sobrepõem ao piso inferior sem interferência de apoios (pilares). Quando recebem carga, tendem a ser mais flexíveis que lajes totalmente apoiadas
Nas sacadas devem ter um cuidado especial no cálculo das armaduras, e tem a característica de um momento negativo atuando da borda engastada, sendo assim, a armadura negativa é essencial para que a laje não venha à ruína, principalmente quando é solicitada próxima a sua borda, aumentando o momento à medida que a carga é multiplicada pela distância do engastamento.
Estas estruturas em balanço geralmente têm a função de cobrir a entrada de edificações. Muitas vezes, a região superior dessas marquises é de difícil acesso. Isso, aliado a problemas de impermeabilização e cargas adicionais de elementos de fachada, pode dificultar a vistoria e a manutenção, com risco de queda.
 
Imagem 2: Laje em balanço
4 ESTUDO DE CASO
4.1 Fotos do Local em Estudo
 Foto 1: Laje em balanço			 Foto 2: Laje em balanço
Foto 3: Laje em balanço
4.2 Dados para Cálculos
 Abaixo segue os dados utilizamos para o dimensionamento da laje em balanço:
•	Concreto: C25 
•	Aço: CA-50 (φ ≥ 6,3 mm)
•	Cobrimento nominal: 2cm
•	Altura da laje adotada: 16 cm
•	Carga de revestimento gr: 1 kn/m²
•	Carga acidental q: 2 kn/m²
•	Coeficiente de ponderação da resistência do concreto Ύc: 1,4
•	Coeficiente de ponderação das ações Ύf: 1,4
•	Coeficiente de ponderação da resistência do aço Ύs:1,15
•	Coeficiente adicional para lajes em balanço Ύn: 1,35
4.3 Tabelas de Apoio
Tabela 1: Valores do coeficiente adicional
Tabela 2: Flexão simples em seção retangular
Tabela 3: Área da seção de barras por metro de largura
Tabela 4: Classe de agressividade ambiental
Tabela 5: Ações para mureta ou parede
Tabela 6: Taxas mínimas de armadura de flexão para vigas
4.4 Memorial de Cálculo
Foram realizados os dimensionamentos de uma laje em balanço de acordo com os dados retirados em campo. Realizamos os seguintes cálculos:
Folha de cálculo 1
Folha de cálculo 2
Folha de cálculo 3
Folha de cálculo 4
5 CONCLUSÃO
 
6 REFERÊNCIAS
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, NBR 8118:2014: PROJETO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO. Rio de Janeiro, 2014. 
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, NBR 7480:1996: BARRAS E 
FIOS DE AÇO DESTINADOS A ARMADURA PARA CONCRETO ARMADO. Rio de Janeiro, 1996.
 
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, NBR 6120:1980: CARGAS PARA O CALCULO DE ESTRUTURAS DE EDIFICAÇÕES. RIO DE JANEIRO, 1980. 
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, NBR 7191:19 82: EXECUÇÃO DE DESENHOS PARA OBRAS DE CONCRETO SIMPLES OU ARMADO. Ri o de Janeiro, 1982.
 
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, NBR 8681:1 984: AÇÕES E 
SEGURANÇAS NAS ESTRUTURAS. RIO DE Janeiro, 1984
GIONGO, JOSÉ SAMUEL. Concreto ARMADO: PROJETO ESTRUTURAL DE EDIFÍCIOS. São Carlos: DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE ESTRUTURAS UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Escola d e Engenharia de São Carlo s, 2007. 188 p. 
FRUCHTENGARTEN, JÚLIO; SILVA, VALDIR Pagntta. DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA DE AÇO: PEF 2402 - ESTRUTURAS METÁLICAS E DE MADEIRA. SÃO PAULO: DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA D E ESTRUTURAS E GEOTÉCNICA DA ESCOLA POLITÉCNICA DA USP, 2012. 136 p.