1 - Sistemas Estruturais - Concreto - Introdução e Propriedades dos Materiais

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Sistemas Estruturais: Concreto
Aula 1 - Introdução e Propriedades dos Materiais
Centro Universitário Ritter dos Reis - UniRitter
Curso de Arquitetura e Urbanismo
Disciplina de Sistemas Estruturais: Concreto
Prof. Maílson Scherer
Mestre em Engenharia Civil – PPGEC/UFRGS
E-mail – mailson.scherer@uniritter.edu.br
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1.1 CONCEITOS FUNDAMENTAIS
Composição
Concreto simples: água, cimento e agregados
Areia BritaÁgua Cimento
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1.1 CONCEITOS FUNDAMENTAIS
Composição
Concreto simples: água, cimento e agregados
Areia BritaÁgua Cimento
Agregado miúdo Agregado graúdo
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Composição
Pasta
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Composição
Argamassa
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Composição
Concreto simples
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Características do concreto simples
▪ Razoável resistência à compressão: 20 à 40MPa (Pode ultrapassar 100MPa)
▪ Baixa resistência à tração: Cerca de 1/10 da resistência à compressão
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Características do concreto simples
▪ Razoável resistência à compressão: 20 à 40MPa (Pode ultrapassar 100MPa)
▪ Baixa resistência à tração: Cerca de 1/10 da resistência à compressão
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Fissuras decorrentes 
da tração
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Características do concreto simples
▪ Razoável resistência à compressão: 20 à 40MPa (Pode ultrapassar 100MPa)
▪ Baixa resistência à tração: Cerca de 1/10 da resistência à compressão
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Fissuras decorrentes 
da tração
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Características do concreto simples
▪ Razoável resistência à compressão: 20 à 40MPa (Pode ultrapassar 100MPa)
▪ Baixa resistência à tração: Cerca de 1/10 da resistência à compressão
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Fissuras decorrentes 
da tração
Grande parte dos elementos das 
construções são submetidos à 
solicitações tração
O concreto simples não é 
adequado para resistir a estas 
solicitações
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Concreto armado
▪ Associação do concreto simples com barras de aço
11
Concreto atuando sob 
compressão 
Aço atuando sob tração 
Barras de aço
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Concreto armado
▪ Associação do concreto simples com barras de aço
12
Concreto atuando sob 
compressão 
Aço atuando sob tração 
Barras de aço
Aderência entre aço e concreto
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Concreto armado
▪ Associação do concreto simples com barras de aço
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Concreto atuando sob 
compressão 
Aço atuando sob tração 
Barras de aço
Aderência entre aço e concreto
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Concreto armado
▪ Associação do concreto simples com barras de aço
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Lajes Vigas Pilares
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1.2 VANTAGENS E DESVANTAGENS DO CA
Vantagens do concreto armado
▪ Boa trabalhabilidade, adaptando-se a várias formas;
▪ Quando bem executado, apresenta boa durabilidade;
▪ Boa resistência ao fogo;
▪ Técnicas de execução bem dominadas em todo país;
▪ Em termos de custo, compete com os demais sistemas estruturais.
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1.2 VANTAGENS E DESVANTAGENS DO CA
Vantagens do concreto armado
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1.2 VANTAGENS E DESVANTAGENS DO CA
Vantagens do concreto armado
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1.2 VANTAGENS E DESVANTAGENS DO CA
Vantagens do concreto armado
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1.2 VANTAGENS E DESVANTAGENS DO CA
Desvantagens do concreto armado
▪ Elementos com grandes dimensões e, portanto, pesados;
▪ Reformas e adaptações são de difícil execução;
▪ Necessidade de alto consumo de fôrmas e escoramentos;
▪ Quando mal executado, pode sofrer degradação e corrosão das armaduras;
▪ Tempo de execução pode ser elevado por conta da cura.
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1.2 VANTAGENS E DESVANTAGENS DO CA
Desvantagens do concreto armado
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1.2 VANTAGENS E DESVANTAGENS DO CA
Desvantagens do concreto armado
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1.2 VANTAGENS E DESVANTAGENS DO CA
Desvantagens do concreto armado
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1.3 BREVE HISTÓRICO
Arquitetura Grega: Uso de pedras
Parthenon Grego, 432 A.C.
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1.3 BREVE HISTÓRICO
Arquitetura Grega: Uso de pedras
Parthenon Grego, 432 A.C.
Pouca resistência à tração do material.
Pequenos vãos.
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1.3 BREVE HISTÓRICO
Arquitetura Romana: Cerâmicas e estruturas em arco
Arco de Caracalla, século III Coliseu, 80 D.C
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1.3 BREVE HISTÓRICO
Cimento: Desenvolvido pelo francês Joseph Aspdin, em 1824
Cimento Portland Obras inicias de Joseph Monier
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1.3 BREVE HISTÓRICO
Concreto Armado:
A partir de 1900, Koenen
e Mörsch desenvolveram 
estudos teóricos sobre o 
Concreto Armado
Primeiro edifício alto
16 andares
Ingalls Building, Ohio, 1903
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1.4 APLICAÇÕES DE CONCRETO ARMADO
Edifícios Pisos industriais
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1.4 APLICAÇÕES DE CONCRETO ARMADO
Obras de infraestrutura elétrica, hidráulica e de saneamento
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1.4 APLICAÇÕES DE CONCRETO ARMADO
Pontes e obras rodoviárias
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1.4 APLICAÇÕES DE CONCRETO ARMADO
Obras portuárias Obras industriais
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1.5 PRINCIPAIS ELEMENTOS ESTRUTURAIS
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1.5 PRINCIPAIS ELEMENTOS ESTRUTURAIS
As edificações usuais são compostas 
pelos seguintes elementos básicos:
Lajes
Vigas
Pilares
Elementos de fundação
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1.5 PRINCIPAIS ELEMENTOS ESTRUTURAIS
As edificações usuais são compostas 
pelos seguintes elementos básicos:
Lajes
Vigas
Pilares
Elementos de fundação
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1.5 PRINCIPAIS ELEMENTOS ESTRUTURAIS
As edificações usuais são compostas 
pelos seguintes elementos básicos:
Lajes
Vigas
Pilares
Elementos de fundação
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1.5 PRINCIPAIS ELEMENTOS ESTRUTURAIS
As edificações usuais são compostas 
pelos seguintes elementos básicos:
Lajes
Vigas
Pilares
Elementos de fundação
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1.5 PRINCIPAIS ELEMENTOS ESTRUTURAIS
As edificações usuais são compostas 
pelos seguintes elementos básicos:
Lajes
Vigas
Pilares
Elementos de fundação
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Lajes
Maciças
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Lajes
Maciças
Treliçadas
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Lajes
Maciças
Treliçadas
Nervuradas
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Vigas
Moldadas in loco
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Vigas
Moldadas in loco
Pré-moldadas
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Vigas
Moldadas in loco
Pré-moldadas
Protendidas
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Pilares
Moldados in loco
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Pilares
Moldados in loco
Pré-moldados
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Pilares
Moldados in loco
Pré-moldados
Pilar parede
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Elementos de fundação
Sapatas isoladas Blocos sobre estacas
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CONCRETO + AÇO
CONCRETO ARMADO
=
1.6 CARACTERÍSTICAS DOS MATERIAIS
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CONCRETO + AÇO
CONCRETO ARMADO
=
Primeiramente devemos 
compreender as características 
individuais de cada material...
1.6 CARACTERÍSTICAS DOS MATERIAIS
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Características do concreto:
Sua resistência é obtida por ensaios padronizados.
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Características do concreto:
Sua resistência é obtida por ensaios padronizados.
▪ Resistência à compressão
Ensaio conforme NBR 5739. Corpos de prova
cilíndricos (15x30cm).
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Característicasdo concreto:
Sua resistência é obtida por ensaios padronizados.
▪ Resistência à compressão
Ensaio conforme NBR 5739. Corpos de prova
cilíndricos (15x30cm).
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Os corpos de prova 
são carregados até a 
ruptura aos 28 dias.
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Características do concreto:
Classificado pela resistência característica à compressão aos 28 dias (𝐟𝐜𝐤)
Exemplo: Concreto Classe C20 | fck = 20 MPa
Concreto Classe C50 | fck = 50 MPa
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Características do concreto:
Classificado pela resistência característica à compressão aos 28 dias (𝐟𝐜𝐤)
Exemplo: Concreto Classe C20 | fck = 20 MPa
Concreto Classe C50 | fck = 50 MPa
Dividido ainda em dois grandes grupos (NBR 6118):
Grupo I: 20 MPa ≤ fck≤ 50 MPa
Grupo II: 50 MPa < fck≤ 90 MPa
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Disciplina de Sistemas Estruturais: Concreto
A NBR 6118 (2014) é a norma brasileira que rege o projeto de 
estruturas de concreto armado.
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Características do concreto:
Classificado pela resistência característica à compressão aos 28 dias (𝐟𝐜𝐤)
Exemplo: Concreto Classe C20 | fck = 20 MPa
Concreto Classe C50 | fck = 50 MPa
Dividido ainda em dois grandes grupos (NBR 6118):
Grupo I: 20 MPa ≤ fck≤ 50 MPa
Grupo II: 50 MPa < fck≤ 90 MPa
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Nesta disciplina, iremos abordar estruturas com 
concreto de resistência 𝐟𝐜𝐤 ≤ 50 MPa.
A NBR 6118 (2014) é a norma brasileira que rege o projeto de 
estruturas de concreto armado.
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Características do aço:
O aço utilizado como armadura é empregado 
em forma de barras nervuradas, com 
comprimento comercial de 12m.
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Características do aço:
O aço utilizado como armadura é empregado 
em forma de barras nervuradas, com 
comprimento comercial de 12m.
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Disciplina de Sistemas Estruturais: Concreto
Em elementos de concreto 
armado, os diâmetros usuais 
variam de 5mm até 25mm.
Usual em lajes e 
estribos de vigas Usual em pilares
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Disciplina de Sistemas Estruturais: Concreto
Armadura do pilarArmadura da vigaArmadura da laje
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Características do aço:
A resistência destas barras é obtida por meio 
de ensaio de tração, o qual permite determinar 
a resistência ao escoamento. 
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Disciplina de Sistemas Estruturais: Concreto
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Características do aço:
A resistência destas barras é obtida por meio 
de ensaio de tração, o qual permite determinar 
a resistência ao escoamento. 
O aço é classificado segundo sua resistência 
característica ao escoamento (𝐟𝐲𝐤), sendo 
utilizadas no concreto armado as classes CA50 
e CA60.
Aço Classe CA50 | fyk = 50 kN/cm²
Aço Classe CA60 | fyk = 60 kN/cm²
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Cabe destacar que, dentre os diâmetros 
usuais empregados em estruturas de concreto 
armado, apenas as barras com 5mm de 
diâmetro apresentam 𝐟𝐲𝐤 = 60 kN/cm².
Diâmetros superiores à 5mm apresentam 
fyk = 60 kN/cm².
LOGO:
CA60 - 5mm
CA50 - 6.3mm, 8mm, 10mm, ...
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Resistência de projeto do Concreto e Aço:
No projeto de estruturas de concreto, devemos diferenciar os chamados valores 
característicos (índice k)e os chamados valores de projeto (índice d)
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Disciplina de Sistemas Estruturais: Concreto
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Resistência de projeto do Concreto e Aço:
No projeto de estruturas de concreto, devemos diferenciar os chamados valores 
característicos (índice k)e os chamados valores de projeto (índice d)
▪ Valores característicos: correspondem aos valores de resistência SEM a 
aplicação de coeficientes parciais de segurança. São, portanto, valores puros.
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Resistência de projeto do Concreto e Aço:
No projeto de estruturas de concreto, devemos diferenciar os chamados valores 
característicos (índice k)e os chamados valores de projeto (índice d)
▪ Valores característicos: correspondem aos valores de resistência SEM a 
aplicação de coeficientes parciais de segurança. São, portanto, valores puros.
Exemplos: 
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fck
𝐟 indica se tratar de uma resistência
𝐜 indica se tratar do concreto
𝐤 indica se tratar do valor característico
Resistência característica à compressão do concreto
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Resistência de projeto do Concreto e Aço:
No projeto de estruturas de concreto, devemos diferenciar os chamados valores 
característicos (índice k)e os chamados valores de projeto (índice d)
▪ Valores característicos: correspondem aos valores de resistência SEM a 
aplicação de coeficientes parciais de segurança. São, portanto, valores puros.
Exemplos: 
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fyk
𝐟 indica se tratar de uma resistência
𝐲 indica se tratar do aço
𝐤 indica se tratar do valor característico
Resistência característica ao escoamento do aço
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Resistência de projeto do Concreto e Aço:
▪ Valores de projeto: correspondem aos valores de resistência COM a aplicação 
de coeficientes parciais de segurança. São, portanto, valores minorados de 
resistência, também são chamados de valores de cálculo.
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Resistência de projeto do Concreto e Aço:
▪ Valores de projeto: correspondem aos valores de resistência COM a aplicação 
de coeficientes parciais de segurança. São, portanto, valores minorados de 
resistência, também são chamados de valores de cálculo.
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fcd =
fck
γc
CONCRETO
Resistência de cálculo 
à compressão do 
concreto
AÇO fyd =
fyk
γs
Resistência de cálculo 
ao escoamento do 
aço
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Resistência de projeto do Concreto e Aço:
▪ Valores de projeto: correspondem aos valores de resistência COM a aplicação 
de coeficientes parciais de segurança. São, portanto, valores minorados de 
resistência, também são chamados de valores de cálculo.
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Na atual versão da 
norma brasileira 
NBR 6118, temos:
fcd =
fck
γc
CONCRETO
Resistência de cálculo 
à compressão do 
concreto
AÇO
γc = 1,4
fyd =
fyk
γs
Resistência de cálculo 
ao escoamento do 
aço
γs = 1,15
Aula 1 - Introdução e Propriedades dos Materiais 69
EXERCÍCIO 1.1
Explicar as principais características do concreto e do aço e a importância de 
ambos para o funcionamento estrutural de elementos de concreto armado.
EXERCÍCIO 1.2
Considere que um projetista está elaborando o projeto estrutural de uma 
residência considerando o emprego de um concreto classe C25 e um aço classe 
CA50. Determinar as resistências de projeto do concreto em aço, em kN/cm².
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