ESTRUTURA DE CONCRETO I

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AULA 1 
FUNDAMENTOS DO CONCRETO 
ARMADO 
Profª Caterina Maria Pabst Veronese 
Aula 1 – Fundamentos do Concreto Armado 
O concreto é um material composto de água, cimento e agregados. Associando-
se esses materiais, o resultado é: 
 
• PASTA = cimento + água; 
 
• ARGAMASSA = pasta +·agregado miúdo; 
 
• CONCRETO = argamassa. + agregado graúdo; 
 
• CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO = considera-se, em geral, o concreto 
em que ·a resistência à compressão supera os 50 MPa; inicialmente 
denominado de concreto de alta resistência, passou a ser chamado de 
concreto de alto desempenho devido à melhoria de outras propriedades que, 
principalmente, elevam a durabilidade das estruturas; "para obtê-lo, é preciso 
geralmente incorporar microssílica e aditivos químico. Cabe destacar que a 
ABNT NBR 6118:2014, recém-aprovada, passa a ser aplicada a concretos 
com resistência à compressão de até 90 MPa. 
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Como o cimento é um material caro, o principal objetivo da utilização do 
agregado de maiores dimensões é reduzir os custos sem que a qualidade do 
material seja muito prejudicada. 
 
- Estudos internacionais apontam que aproximadamente 5% das emissões 
de CO2 de origem antrópica no mundo provêm da produção de cimento 
(no Brasil esse valor corresponde a 1,4%, de acordo com o último 
Inventário Nacional de Gases de Efeito Estufa, divulgado em 2010). 
 
- A produção de cimentos com adições ao clínquer, com materiais como 
escórias de alto forno, cinzas volantes, pozolanas artificiais e fíler calcário, 
além de diversificar as aplicações e características específicas do 
cimento, propicia a redução das emissões de CO2, uma vez que diminui a 
produção de clínquer e, consequentemente, a queima de combustíveis e a 
emissão da descarbonatação. 
 
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• Para utilização estrutural, o concreto sozinho não é adequado como 
elemento resistente, pois, enquanto tem uma boa resistência à 
compressão, pouco resiste à tração (cerca de 1/10 da resistência à 
compressão). 
• Exemplos clássicos são os elementos fletidos, em que em uma mesma 
seção transversal existem tanto tensões de compressão quanto de tração. 
 
 
 
 
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• Consequentemente, para aumentar a resistência da viga é importante 
associar o concreto a um material que tenha boa resistência à tração e 
seja mais deformável, sendo mais comum o aço, que deve então ser 
colocado longitudinalmente na região tracionada da peça. 
 
• Dessa maneira, os dois materiais, concreto e aço, deverão trabalhar 
solidariamente, o que é possível devido às forças de aderência entre a 
superfície do aço e concreto, pois as barras de aço tracionadas (armadura 
tracionada) só funcionam quando, pela deformação do concreto que as 
envolve, começam a ser alongadas, o que caracteriza as armaduras 
passivas. É a aderência que faz com que o concreto armado se comporte 
como material estrutural. 
 
 
 
 
 
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• Tipos de aderência: 
• A aderência entre o concreto e o aço pode ser obtida: 
 
 
 
 
 
 
 
Por adesão Por atrito Mecanicamente: 
A aderência mecânica, 
conseguida através de 
mossas ou saliências, é a 
mais eficiente de todas. 
 
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• Características do concreto e do aço, que tornam eficiente a sua 
associação são: 
• A elevada resistência à compressão do concreto e sua baixa resistência à 
tração; 
• A elevada resistência do aço, tanto à tração quanto à compressão; 
• O elevado custo do aço; 
• A aderência entre os dois materiais (mesma deformação); 
• Os coeficientes de dilatação térmica aproximadamente iguais; 
• A necessidade do aço de receber proteção contra corrosão, que pode ser 
conferida pelo concreto. 
 
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• VANTAGENS: 
- Apresenta boa resistência à maioria das solicitações'. 
- Tem boa trabalhabilidade, e por isso se adapta a várias formas, podendo, 
assim, ser escolhida a mais conveniente do ponto de vista estrutural, dando 
maior liberdade ao projetista. 
- Permite obter estruturas monolíticas, o que não ocorre com as de aço, 
madeira e pré-moldadas. Existe aderência entre o concreto já endurecido e o 
que é lançado posteriormente, facilitando a transmissão de esforços. 
- As técnicas de execução são razoavelmente dominadas cm todo o país. 
- Em diversas situações, pode competir com as estruturas de aço cm termos 
econômicos. 
- 
 
 
 
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• VANTAGENS: 
- É um material durável, desde. que seja bem executado, conforme as normas, 
e evitado o uso de aceleradores de pega-, cujos produtos químicos podem 
corroer as armaduras. 
- Apresenta durabilidade e resistência ao fogo superiores cm relação à 
madeira e ao aço, desde que os cobrimentos e a qualidade do concreto 
estejam de acordo com as condições do meio_ em que está inserida a 
estrutura. 
- Possibilita a utilização da pré-moldagem, proporcionando maior rapidez e 
facilidade de execução. 
- É resistente a choques e vibrações, efeitos térmicos, atmosféricos e 
desgastes mecânicos. 
 
 
 
 
 
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• DESVANTAGENS: 
- Resulta em elementos com maiores dimensões que o aço; o que, com seu 
peso específico elevado (y = 25 kN/m³), acarreta em peso próprio muito 
elevado, limitando seu uso em determinadas situações ou elevando bastante 
seu custo. 
- As reformas e adaptações são, muitas vezes, de difícil execução. 
- É bom condutor de calor e som, exigindo, em casos específicos, associação 
com outros materiais para sanar esses problemas. 
- São necessários um sistema de formas e a utilização de escoramentos 
(quando não se faz uso da pré-moldagem) que geralmente precisam 
permanecer no local até que o concreto alcance resistência adequada. 
- 
 
 
 
 
 
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 É apresentado, a seguir, um resumo cronológico dos fatos mais 
importantes do início da utilização do concreto armado. 
• 1824: o francês J. Aspdin inventa o cimento Portland. 
• 1855: o francês J. L. Lambot constrói um barco com argamassa de cimento 
reforçada com ferro. 
 
 
 
 
 
 
 
 
• 1861: o francês J. Monier constrói um vaso de flores de concreto com 
armadura de arame F. Coignet, também francês, publica os princípios 
básicos para as construções em concreto armado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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• 1888: Dohring, de Berlim, obtém uma patente segundo a qual é possível 
aumentar a resistência de placas e pequenas vigas por meio de protensão 
da ar, madura; com ela; aparece pela primeira vez o conceito de protensão 
provocada deliberadamente. 
• 1900: início do desenvolvimento da teoria do concreto ·armado por Koem&n; 
posteriormente, Mõrsch desenvolve a teoria iniciada por Koenen, com base 
em numerosos ensaios. Os conceitos desenvolvidos constituíram-se, ao 
longo de décadas e em quase todo o mundo, nos fundamentos da teoria do 
concreto armado, que, com seus princípios fundamentais, são válidos até 
hoje. 
• 1904: são publicadas, ria Alemanha, as “instruções provisórias para 
preparação, execução e ensaio de construções de concreto armado“. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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• Propriedades do Concreto 
• Segundo a NBR 8953, os concretos estruturais se dividem em dois 
grupos: 
• Os concretos do grupo I são contemplados pela norma de projeto NBR 
6118, que define os procedimentos de projeto de estruturas de 
concreto. 
• Para dimensionamento de estruturas utilizando concretos do grupo II, 
tabela 2, a NBR 8953:2009 recomenda a adoção de normas 
internacionais. 
• Para projeto de estruturas de concreto não são admitidos valores 
intermediários de resistência 
• Quanto à sua massa específica: 
• Concretos leves:  < 2000 kg/m3; 
• Concretosnormais: 2000 kg/m3    2800 kg/m3; 
• Concretos pesados:   2800 kg/m3. 
 
 
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Classificação do concreto quanto à resistência, segundo a 
NBR 6118 
 
 
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• Quanto ao tipo de armadura um elemento de concreto 
pode ser: 
• De concreto simples; 
• De concreto armado; 
• De concreto protendido. 
• Resistência à compressão do concreto 
• é determinada por meio de ensaio de curta duração segundo a NBR 
5738. No Brasil, adotam-se, normalmente, corpos-de-prova cilíndricos 
de 15 cm (diâmetro) por 30 cm (altura) ou de 10 cm por 20 cm. 
• Quando não for especificado a idade, as resistências referem-se à 
idade de 28 dias 
 
 
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• Resistência à tração do concreto, Pode ser determinada de 
três formas distintas: 
• Por ensaio de tração direta; 
• Por ensaio de compressão diametral; 
• Por ensaio de tração na flexão. 
• No dimensionamento de estruturas de concreto armado, costuma-se 
desprezar a resistência à tração do concreto, pois os elementos 
trabalham com a região tracionada fissurada. 
 
 
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• Módulo de Elasticidade 
 
• A NBR 6118 apresenta a seguinte equação para determinação do 
módulo de elasticidade inicial do concreto, para situações em que não 
forem realizados ensaios específicos: 
 
• Nas análises dos esforços solicitantes e verificação dos estados limites 
de serviço, deve ser utilizado o módulo de elasticidade secante, 
calculado por: 
 
• O módulo de elasticidade numa idade j≥ 7 dias pode ser avaliado por: 
 
 
 
ckjcij fE  5600
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• Diagrama Tensão x Deformação (compressão) 
 
• Por meio de ensaio de corpos-de-prova cilíndricos, é possível traçar o 
diagrama tensão-deformação do concreto, que tem a forma aproximada 
mostrada na figura 
 
 
 
 
 
 
 
• Diferentes dosagens de concreto, apresentam diferentes diagramas 
tensão x deformação 
 
 
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 2 4 6 8
Te
n
sã
o
 (
M
P
a)
 
Deformação (%o) 
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• Diagrama Tensão x Deformação (compressão) 
 
• A NBR 6118 não leva em consideração os diferentes diagramas tensão 
x deformação e apresenta, de modo simplificado, o seguinte diagrama 
parábola-retângulo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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• Fluência e Retração do Concreto 
 
• Fluência: deformação que depende do carregamento. Uma contínua 
deformação que acontece ao longo do tempo, sob a ação da carga 
permanente. 
 
• Retração: deformação que independe do carregamento. Corresponde 
a uma diminuição do volume que ocorre ao longo do tempo devido à 
perda d´água que fazia parte da composição química do concreto 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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• Propriedades do Aço para concreto armado 
• Os aços são ligas de ferro e carbono nas quais o carbono tem 
participação de 0,008% a 2%, em massa. 
• Para os aços para concreto armado pode ser adotada a massa específica 
de 7850 kg/m3. 
• Nos projetos de estruturas de concreto armado deve ser utilizado aço 
classificado pela NBR 7480 
 
 
 
• A sigla CA identifica que se trata de aço para concreto armado. Os 
números 25, 50 e 60 representam o valor característico da tensão de 
escoamento do aço, em kN/cm2. 
• As barras são fabricadas nas categorias CA-25 e CA-50 e os fios na 
categoria CA-60. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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• Coeficiente de conformação superficial 
• Os fios e barras podem ser lisos ou providos de saliências, mossas. 
• O coeficiente de conformação superficial mínimo, determinado por ensaios de 
acordo com a NBR 7477, deve atender ao mínimo definido na NBR 7480 (). 
• A NBR 6118 caracteriza a superfície das barras através do coeficiente para 
cálculo da tensão de aderência da armadura (1) 
 
 
 
• Módulo de Elasticidade 
• Na falta de ensaios, ou valores fornecidos pelo fabricante, o módulo de 
elasticidade do aço ´pode ser admitido igual a 210 GPa (NBR 6118) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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• Diagrama Tensão x Deformação 
• Para projetos de estruturas de concreto armado, a NBR 6118 permite 
utilizar o diagrama simplificado abaixo, para os aços com ou sem patamar 
de escoamento. Esse diagrama pode ser aplicado para tração e 
compressão. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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• Soldabilidade 
• Para que o aço seja considerado soldável, alguns limites quanto à 
quantidade de carbono e outros elementos devem ser respeitados. 
Apenas os aços com teores de carbono abaixo dos 0,3% são soldáveis. 
• A emenda soldada deve satisfazer o especificado na NBR 8548. 
• A carga de ruptura na barra soldada deve ser de acordo com a NBR 7480 
• Fadiga 
• Assim como o concreto, o aço também sofre fadiga quando submetido a 
carregamento repetido ou alternado. A NBR 6118 estabelece valores de 
resistência do aço para concreto armado em função do número de ciclos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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• Classificação (barras e fios) 
 
• Barras: diâmetro nominal igual ou superior a 5 mm e obtidos exclusivamente 
por laminação à quente (CA-25 e CA-50) 
• Barras CA-25: As barras de aço CA-25 são lisas, desprovidas de qualquer 
tipo de nervura ou entalhe. São usadas, principalmente, para execução de 
barras de transferência em pisos de concreto. 
• Barras CA-50: As barras da categoria CA-50 são providas de nervuras 
transversais oblíquas que devem impedir o giro da barra dentro do concreto 
e melhorar a aderência. São utilizadas para armadura de concreto armado 
em geral. 
 
• Fios: diâmetro nominal igual ou inferior a 10 mm e forem obtidos por trefilação 
(CA-60) 
• Fios de aço CA-60 são usados como armadura para concreto, na forma de 
vergalhões ou de telas soldadas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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• Barras para concreto armado 
 
 
 
 
 
 
 
 
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• Barras para concreto armado