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CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO E FUNDAÇÕES Módulo 1 1– CONCRETO ARMADO – 80 h – Flexão Simples Normal – Cálculo de armadura e verificação. Detalhamento Pavimentos: Lajes nervuradas pré-moldadas e moldadas no local; Pavimentos com Lajes Maciças, Pavimentos com Lajes sem vigas Vigas cálculo e detalhamento armadura longitudinal e transversal. Verificações em serviço (deformação considerando a fissuração e fluência). Ação de vento e efeito do diafragma rígido Instabilidade Global - Processos , P-, z Flexão composta normal e oblíqua Pilares – Processos simplificados e gerais de cálculo IMPRESSO 2– FUNDAÇÕES - ESTRUTURAS – 40h – Cálculo e dimensionamento de sapatas Blocos de estacas Estacas e Tubulões com esforços transversais e flexão Cálculo e detalhamento de Radier Obras de contenção: Muro de arrimo e cortinas IMPRESSO ESTRUTURAS DE CONCRETO E FUNDAÇÕES 3- Projeto, cálculo e verificação de estrutura de edificação em concreto armado usando programa computacional 1 e 2 -40 hs Projeto Uso do programa Lançamento da Estrutura Definições dos parâmetros de entrada Definição de parâmetros de saída e modelo Projeto, Cálculo e verificação de uma estrutura de edificação de pequeno porte Projeto, Cálculo e verificação de uma estrutura de edificação de porte médio Cálculo de instabilidade e fissuração do concreto 4– Introdução A Patologia – 20 hs Investigações do solo, Inferências não detectadas, Escolha do tipo de fundações; Interferências; Condições de exposição; Manifestações patológicas mais freqüentes; Corrosão da armadura Diagnóstico, prognóstico e terapia; Profilaxia; IMPRESSO 5 Tópicos Especiais I E Ii : Estruturas De Concreto Em Situação De Incendio. Escadas, Torção marquise E Reforço De Estruturas 40 H Ementa: Escadas: tipologia, Cálculo e detalhamento de escadas retas em plantas, Escadas Curvas Segurança contra incêndio. Incêndio-padrão Comportamento dos materiais estruturais, Segurança das estruturas em situação de incêndio, Tempo requerido de resistência ao fogo: Método tabular e Redutor de TRRF (método do tempo equivalente), Dimensionamento de vigas de concreto, lajes e pilares Métodos alternativos de dimensionamento Reservatórios enterrados Marquises Torção Reforço de estruturas de concreto Reforço com mantas Reforço com chapas de aço Reforço com adesivos e barras de ação Aumento da seção Protensão externa IMPRESSO 6 – METODOLOGIA DA PESQUISA CIENTÍFICA – TCC – 20h – Procedimentos e metodologia cientifica. Pesquisa Redação 7 – ESTRUTURAS DE CONCRETO PROTENDIDO – 60h – Pré e pós tração, Protensão não aderente cordoalha engraxada Cálculo de perdas Cálculo da armadura no ELU Verificação no ELS Pré-dimensionamento Detalhamento Operação de protensão Pavimento com laje lisa protendido Cisalhamento de flexão IMPRESSO 8 – PONTES DE CONCRETO – 40h – Trem Tipos Ações a considerar Tipos de seção Transversal Determinação de Trem tipo Longitudinal Linhas de influência e envoltório\a de esforços Cálculo de lajes Fadiga Aparelhos de apoio Meso e Infraestrutura IMPRESSO 9– ESTRUTURAS PRÉ FABRICADAS DE CONCRETO – 60h – Pré-Fabricação, Linha de montagem, Processos Fabricação Tipologia Estrutural Barracões Ligações, ligações semi rígidas Processo construtivo e situações de montagem Estabilidade Cálculo de lajes, vigas e pilares. Fundações (colarinhos) IMPRESSO CURSO: ESTRUTURAS DE CONCRETO E FUNDAÇÕES - MACEIÓ 22, 23 e 24 de janeiro 2016 - 20 hs aula PROFESSOR: Roberto Chust Carvalho MÓDULO: Concreto Armado 1 Objetivo: Geral- Estudar as características do concreto, ações nas estruturas, elementos de concreto armado, lajes treliçadas, seções submetidas a flexão simples, cálculo deflecha de vigas em considerando a fissuração e fluência do concreto. Objetivos Específicos: Apresentar as principais mudanças da NBR6118:2014, determinação da armadura longitudinal no ELU e cálculo de lajes treliçadas Ementa: Introdução Normas, processos de cálculo e cargas Flexão Simples Normal – Cálculo de armadura longitudinal e verificação. Pavimentos: Lajes nervuradas pré-moldadas treliçadas; Metodologia: Apresentação dos conteúdos teóricos, com exemplificação numérica. Desenvolvimento de “estudos dirigidos”, com auxílio de softwares (planilhas de cálculo, programas educacionais distribuídos no CD do INBEC) e livro entregue na aula 1 Procedimentos: SEXTA-FEIRA: Noturno 1. Introdução ao estudo das estruturas de concreto armado: Normas, características mecânicas, ações e procedimentos de cálculo 2. Previsão de retirada de escoramento 3. Exemplos numéricos SÁBADO: 3. Exemplos numéricos SÁBADO: - Matutino: 4. Condições para garantir a durabilidade 5. Determinação de armadura longitudinal em flexão simples vigas retangulares 6. Cálculo de armadura dupla e vigas tê 7. Verificações 8. Exemplos Numéricos - Vespertino: 9. Pavimentos de edificações com lajes nervuradas unidirecionais de vigotas pré- moldadas 10. Procedimentos de cálculo e verificação de lajes pré-fabricadas DOMINGO Matutino 11. Verificação de flechas de lajes treliçadas: fissuração e fluência 11. Exemplos numéricos 12- Finalização da prova do módulo Recursos didáticos: Notebook / Pendrive / Data-Show / Quadro Branco / Material didático impresso. É necessário, por parte do aluno, o uso de computador com planilhas do tipo EXCEL em todos os dias do curso Avaliação: A avaliação é composta por questões teóricas e/ou práticas, executadas preferencialmente em sala de aula. Haverá avaliação em grupo e também individual, por participação. Caso não haja tempo de se completar as atividades avaliativas, estas poderão ser entregues (enviadas via -mail), em comum acordo com os alunos, até às 15:00 da terça-feira seguinte ao módulo, para que o professor possa atribuir as notas e calcular as médias finais para registro no Diário de Classe e envio dentro do prazo estipulado pela Coordenação do Curso e a Administração do INBEC. Bibliografia: CARVALHO, R. C. FIGUEIREDO FILHO J.,R. Cálculo e detalhamento de estruturas usuais de concreto armado Editora EDUFSCar São Carlos 2007 ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. Projeto de Estruturas de Concreto – NBR 6118:2014 ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. Cargas para cálculo de estruturas de edificações –NBR 6120:1980, 1980 Bibliografia Complementar ARAÚJO, J. M. - Curso de Concreto Armado. Vol. 3. Editora Dunas, Rio Grande - RS, 2003 PFEIL, W. - Concreto Armado. Vol. 2. LTC, Rio de Janeiro-RJ, 1983 SÜSSEKIND, J. C. - Curso de Concreto. Vol. II. Editora Globo, Rio de Janeiro-RJ, 1985 PLANTA DE ARQUITETURA ESQUEMÁTICA 500 25 25 25 25 45 45 57 5 Domingo 5) Para a garagem, dada em perspectiva esquemática, considere que o sistema estrutural é composto de laje treliçada unidirecional, vigas, pilares. Considerar classe de agressividade I, fck adequado, aço CA50, revestimento inferior da laje e superior de 2 e 4 cm (já considerado o piso) respectivamente e de peso específico de 22 kN/m3. Considerar a garagem fechada por paredes de tijolo maciço (apoiados nas vigas baldrames). Considerar cota da estrutura acabada do piso e laje da garagem de respectivamente de 0 e 300 cm.. ATENÇÂO USE B20 e todos os dados do último exercício feito (armadura, momentos de inércia e momento de fissuração) só mudam vão e ações. A laje de cobertura é um terraço de uma residência. Por este motivo considerar ao longo de todo o perímetro da cobertura (em cima das vigas), uma parede de 20 cm de espessura e 1,5m de altura de tijolo maciço (peso específico de 18 kN/m3). a) Verifique o estado de deformação da laje da garagem dada b) Calcular a armadura da seçãomais solicitada (meio do vão) da viga maior da estrutura ( só considerar os pilares indicados na figura). As dimensões da viga são de escolha do projetista. Calcule o esquema de cargas na viga 6m de vão (que recebe a laje) Prova dias 2 e 3 Para o projeto de uma residência em questão considerando o telhado (com telha cerâmica) pontaleteado no forro (0,7 kN/m2), CAAI, a ser construída em São Carlos (SP) fck=20 MPa indique: 1)Direção das nervuras treliçadas, 2)As cintas para apoio da laje do forro (cinta é um elemento apoiado na parede sem flexão significativa); 4)As vigas necessárias no forro que se apóiam em pilares para receber as nervuras; 5)O detalhe do beiral em balanço (e armadura); 6) Verifique,usando o capítulo 4 se a laje B20 suporta o vão máximo do forro. 7) Calcule uma viga do forro (carga, altura e armadura simples ou dupla) 8) Considerando apenas a flexão no estado limite último, imaginado a mesma B20 qual seria o maior vão em balanço que poderia ser executado (e armadura simples necessária) para q=2kN/m2? Verifique a flecha nesta situação. CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO AO ESTUDO DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Estrutura da edificação com V2 1V 3P P2 1P Laje Viga Pilar Bloco Estaca V2 1V 3P P2 1P Edificação com estrutura em concreto armado Estrutura da edificação com elementos nomeados Tabela 1.4 Valores do coeficiente 3f1ff . Ações Combinações de ações Permanentes (g) Variáveis (q) Protensão (p) Recalques de apoio e retração Desfavor. Favor Geral Temperat. Desfav. Favor. Desfavor. Favorável Normais 1,4 1,0 1,4 1,2 1,2 0,9 1,2 0 Especiais ou de construção 1,3 1,0 1,2 1,0 1,2 0,9 1,2 0 Excepcionais 1,2 1,0 1,0 0 1,2 0,9 0 0 1.12 Resumo das expressões usadas no capítulo. Significado Expressão número Resistência à compressão do concreto A N f rupcj (1.1) Resistência à compressão característica do concreto s645,1ffou )645,11(ff cmckcmck (1.2) Coeficiente de n 2 cmci f ff n 1 (1.3) IMPRESSO CAPÍTULO 2 PAVIMENTOS DE EDIFICAÇÕES COM LAJES NERVURADAS UNIDIRECIONAIS DE VIGOTAS PRÉ- MOLDADAS 2.10 Resumo das expressões usadas Neste item são apresentadas em forma de tabela as expressões usadas neste capítulo. Expressões capítulo 2 Significado Expressão Número ação nas vigas perpendiculares às nervuras processo simplificado 2 p 2 p p x y yx vy (2.1) ação nas vigas paralelas às nervuras processo simplificado: 2 25,0 2 25,0 y x yx vx pp p (2.2) ação nas vigas perpendiculares às nervuras: Processo racional, 200 p)1758( p xvy (2.3) ação nas vigas paralelas às nervuras: Processo racional, 200 p)1742( p yvx (2.4) Flechas nas lajes pré- moldadas (simplesmente apoiadas) mc 4 IE384 p5a (2.5) IMPRESSO CAPÍTULO 3 CÁLCULO DA ARMADURA DE FLEXÃO As=? Md VISTA LATERAL FRONTAL VISTA sA h d bw s s c y= x x c fcd DEFORMAÇÕES cF Fs zy= xAs s c c c- TENSÃO Braço de alavanca na flexão simples (seção retangular) fck 50 MPa; x4,0dz (3.19) Momento fletor em função da linha neutra (seção retangular) fck 50 MPa; xdxfbM cdwd 4,068,0 (3.20) Momento fletor em função da linha neutra, expressão reduzida fck 50 MPa; cdw2d fbx272,0dx68,0M (3.21) Posição da linha neutra fck 50 MPa; 544,0 272,0468,068,0 2 cdw d fb Mdd x (3.22) Valor da área de aço s d s fz M A (3.23) IMPRESSO CAPÍTULO 4 DETALHAMENTO DA ARMADURA LONGITUDINAL (FLEXÃO) NA SEÇÃO TRANSVERSAL E ESTADOS LIMITES DE UTILIZAÇÃO N17Ø6,3-204 N17Ø6,3 N16Ø6,3-217 84 19 a)seção do apoio b)seção do tramo 4,28 4,28 4,3 4,3 7,84 3,0 4,28 3,5 4,3 3,0 4,28 7,84 4,3 3,5 4,28 3,5 3,5 4,28 3 3,03,0 3.0 3,0 armadura de pele L N 90 cm 25 cm 90 cm 25 cm L N 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 Detalhe 1 Detalhe 14,3 4,3 3,5 a b c d 4,28 face da viga 7,84 Quadro4.12 Inércia média e flechas para as diversas combinações. Ação p (kN/m) Mat = Mmáx (kN.m) max r M M Im (m4) p/Im a (cm) Permanente 1,55 4,84 0,324 4,5710-5 33917 1,30 Quase-permanente 2,15 6,72 0,234 4,5310-5 47461 1,81 Rara 3,55 11,09 0,142 4,5110-5 78714 3,01 Detalhe 1 Quadro4.12 Inércia média e flechas para as diversas combinações. Ação p (kN/m) Mat = Mmáx (kN.m) max r M M Im (m4) p/Im a (cm) Permanente 1,55 4,84 0,324 4,5710-5 33917 1,30 Quase-permanente 2,15 6,72 0,234 4,5310-5 47461 1,81 Rara 3,55 11,09 0,142 4,5110-5 78714 3,01 .9 Resumo das expressões usadas no capítulo IV Significado Expressão número Momento fletor mínimo sup,ctk0min,d fW8,0M (4.1) Armadura de pele alma,c100 10,0 alma,cpele,s AAde%10,0A (4.2) Combinação quase permanente para ELSW qkgkserviço,d F4,0FF Válido para obras residenciais (4.3) Abertura de fissura máxima f 3 E 12,5 entremenor = mct,si sisi i i w (4.4) IMPRESSO CAPÍTULO 5 DETALHAMENTO DA ARMADURA LONGITUDINAL AO LONGO DA VIGA Significado Expressão número yd d s fz M A (5.1) dx dA d dA ss x ss b (5.2) bd yd b f f 4 (5.4) IMPRESSO CAPÍTULO 6 CISALHAMENTO: CÁLCULO DA ARMADURA TRANSVERSAL Ast=? Quadro de expressões para a análise de cortante com a treliça clássica de Morsche Significado Expressão número Força na biela tracionada Sat VsenF (6.10) Força na biela em função da armadura transversal ydswat fnAF (6.11) Força na biela tracionada no ELU sen V F Sdat (6.12) Relação entre a área da armadura transversal e cortante sen V fnA Sdydsw (6.13) Número de barras que compõem a biela tracionada s )cot1(z s cotzz n (6.14) Relação entre o espaçamento da armadura transversal e cortante sen V f s cot1zA Sdydsw (6.15) IMPRESSO CAPÍTULO 7 PAVIMENTOS DE EDIFÍCIOS COM LAJES MACIÇAS D p y w yx w2 x w 4 4 22 4 4 4 Quadro 7.2 Coeficientes para cálculo de flechas elásticas em lajes retangulares caso 1 caso 2 caso 3 caso 4 caso 5 caso 6 caso 7 caso 8 caso 9 1,00 4,67 3,20 3,20 2,42 2,21 2,21 1,81 1,81 1,46 1,05 5,17 3,61 3,42 2,67 2,55 2,31 2,04 1,92 1,60 1,10 5,64 4,04 3,63 2,91 2,92 2,41 2,27 2,04 1,74 1,15 6,09 4,47 3,82 3,12 3,29 2,48 2,49 2,14 1,87 1,20 6,52 4,91 4,02 3,34 3,67 2,56 2,72 2,24 1,98 1,25 6,95 5,34 4,18 3,55 4,07 2,63 2,95 2,33 2,10 1,85 10,96 9,82 5,43 5,16 8,77 2,89 4,87 2,85 2,83 1,90 11,21 10,11 5,50 5,23 9,08 2,90 4,98 2,87 2,85 1,95 11,44 10,39 5,58 5,31 9,41 2,90 5,08 2,89 2,88 2,00 11,68 10,68 5,66 5,39 9,72 2,91 5,19 2,91 2,91 15,35 15,35 6,38 6,38 15,35 3,07 6,38 3,07 3,07 7.3.7.2.2 Determinação dos momentos máximos nas direções x e y Momento fletor no meio do vão em y para laje retangular com para carga uniforme100 p m 2 x yy (7.19) Momento fletor negativo em x para laje retangular com para carga uniforme 100 2 ' x xx pX (7.20) IMPRESSO perguntas Por quê? Para que? Como? www.deciv.ufscar.br/calco/ ESTRUTURAS DE CONCRETO E FUNDAÇÕES 1 CONCEITOS FUNDAMENTAIS O concreto é um material composto por água, cimento e agregados. Associando esses materiais entre si resulta: Pasta: cimento + água; Argamassa: pasta + agregado miúdo; Argamassa: pasta + agregado miúdo; Concreto: argamassa + agregado graúdo; Concreto: argamassa + agregado graúdo; Microconcreto: concreto em que o agregado graúdo tem dimensões reduzidas; Microconcreto: concreto em que o agregado graúdo tem dimensões reduzidas; Concreto de alto desempenho: Livro pág 19 • Concreto de alto desempenho: Aquele 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 micro-sílica, traços especiais oue aditivos químicos; que não serão tratados neste trabalho. Cabe destacar que a ABNT NBR 6118:2014, recém aprovada, passa a ser aplicada a concretos com resistência à compressão de até 90 MPa. Armadura de aço Ensaio Livro pag 20 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), embora esse tipo de solicitação quase sempre esteja presente nas estruturas das construções usuais. Exemplos clássicos são os elementos fletidos, onde em uma mesma seção transversal existem tanto tensões de compressão quanto de tração, como na viga da Figura 1.1. ESTRUTURAS DE CONCRETO E FUNDAÇÕES Livro pág 21 Argamassa armada ou microconcreto armado: obtidos pela associação da argamassa simples (cimento e areia) com armadura de pequeno diâmetro e pouco espaçada, distribuída uniformemente em toda a superfície e composta, principalmente, de fios e telas de aço. Concreto com fibras: obtido pela adição de fibras metálicas ou poliméricas durante o preparo do concreto, fazendo com que depois de seco o concreto (matriz) esteja ligado pelas fibras (pontes) que o atravessam em todas a direções; é empregado em peças com pequenos esforços, tais como piso de concreto sobre o solo; as fibras servem também para complementar o combate à fissuração, substituindo ou diminuindo a quantidade de armadura superficial ou estribos necessários nos elementos de concreto armado. Concreto armado: obtido por meio da associação entre concreto simples e armadura convenientemente colocada (armadura passiva), de tal modo que ambos resistam solidariamente aos esforços solicitantes. Concreto protendido: obtido por meio da associação entre o concreto simples e armadura ativa (é aplicada uma força na armadura antes da atuação do carregamento na estrutura). Armadura passiva Armadura ativa Livro pagina 21 Figuras impresso Concreto armado: obtido por meio da associação entre concreto simples e armadura convenientemente colocada (armadura passiva), de tal modo que ambos resistam solidariamente aos esforços solicitantes. Concreto protendido: obtido por meio da associação entre o concreto simples e armadura ativa (é aplicada uma força na armadura antes da atuação do carregamento na estrutura). bloco de ancoragem placa repartidora trombeta bainha bloco de placa cunha cordoalha ancoragem repartidora concreto t cm,ct r y If M PAGINA 199 =1,5 para seções retangulares; Ic momento de inércia da seção bruta de concreto; bh 3/12 3/2 , 3,0 ckmct ff Uma viga de concreto armado fissura? Antes de fissurar vale RM Página 274 Livro ii yI M Se atenção no concreto ultrapassar a resistência à tração ocorre a fissura Região M>Mr Armadura de aço Armadura passiva Onde houver tração que eu leve armadura Exercício Livro Página 190 Região funcionado p M Diagrama de Momento Viga de Concreto armado no estádio I sem fissuras de flexão no estádio II (M>M ) Região funcionado tensão no tensão no concreto com fissuras de flexão c,1 * c ** < f ct concreto sem fissuras de flexão no estádio I Região funcionado < fc** ct tensão no concreto * c * c,2> x I x II I x x Viga sob carga de serviço Livro pag 20 PROVA DIA 1 1)Calcular se uma viga de vão de 4 m com, bw=20 cm, h=40 cm, fck=20 MPa submetida a ação de seu peso próprio e de uma parede de 3 m de altura com 20 cm de espessura e peso específico de 18 kN/m3 , fissura no meio do vão. Le R g1+g2 kN/m a Rb A B t cm,ct r y If M PAGINA 199 =1,5 para seções retangulares; Ic momento de inércia da seção bruta de concreto; bh 3/12 3/2 , 3,0 ckmct ff IMPRESSO Páginas iniciais Fórmulas A empregar t cm,ct r y If M ctt fyI M 3/2 , 3,0 ckmct ff 8 2 pM mkNp /8,128,10218320,0254,02,0 Seja uma viga de 4m com largura de 20 cm, altura de 40cm e com uma parede de tijolo de 20 cmx3m com peso do tijolo 18kN/m3. A seção do meio do vão irá fissurar? 6,25 8 48,12 8 22 pM MPaf mct 21,2203,0 3/2 , mkNM r .60,17 2 40,0 12 4,02,022105,1 3 M>Mr fissura PROVA DIA 1 Exercício 1 ) Pergunta-se ainda para a seção do centro não fissurar qual seria o limite de vão ; b)de altura da seção ; c) altura de parede; resistência do concreto Respostas Fissura ; a) L<3,32m; b) h> 0,49 m; c) hp< 1,90 m; d) fck> 34,8371 Mpa EXCEL em CD IMPRESSO Páginas iniciais 1.2 VANTAGENS E DESVANTAGENS DO CONCRETO ARMADO 1.2.1 Vantagens Apresenta boa resistência à maioria das solicitações. Tem boa trabalhabilidade, e por isso se adapta à várias formas, podendo, assim, ser escolhida a mais conveniente do ponto de vista estrutural, dando maior liberdade ao projetista. Permite a obtenção de estruturas monolíticas, o que não ocorre com as de aço, madeira e pré- Permite a obtenção de estruturas monolíticas, o que não ocorre com as de aço, madeira e pré- moldadas. Há aderência entre o concreto já endurecido e o que é lançado posteriormente, facilitando a transmissão de esforços. facilitando a transmissão de esforços. As técnicas de execução são razoavelmente dominadas em todo o país. Em diversas situações pode competir com as estruturas de aço em termos econômicos. É um material durável, desde que seja bem executado, conforme as normas, e evitado o uso de aceleradores de pega, que com seus produtos químicos podem corroer as armaduras. Apresenta durabilidade e resistência ao fogo superiores à madeira e ao aço, desde que os de aceleradores de pega, que com seus produtos químicos podem corroer as armaduras. Apresenta durabilidade e resistência ao fogo superiores 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 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. É resistente a choques e vibrações, efeitos térmicos, atmosféricos e desgastes mecânicos. É mais econômico para o uso em diversas estruturas Página 21,22 Livro 1.2.2 Desvantagens Resulta em elementos com maiores dimensões que o aço, o que com seu peso específico elevado ( 25 kN/m3) acarreta em peso próprio muito grande, limitando seu uso em determinadas situações, ou elevando muito o seu custo. As reformas e adaptações são, muitas vezes, de difícil execução. As reformas e adaptações são, muitas vezes, de difícil execução. 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. É necessária a utilização de escoramentos (quando não se faz uso da pré-moldagem) que, É necessária a utilização de escoramentos (quando não se faz uso da pré-moldagem) que, geralmente, precisam permanecer no local até que o concreto alcance uma resistência adequada, e de um sistema de fôrmas. Página 22 Livro 1.3 PEQUENO HISTÓRICO 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: J. Monier (francês) constrói um vaso de flores de concreto com armadura de arame; 1861: F. Coignet, também francês, publica os princípios básicos para as construções em concreto armado; 1867: J. Monier obtém uma patente para seus vasos; nos anos seguinte obtém outras para tubos, placas, etc; 1867: F. Coignet apresenta, na Exposição Internacional de Paris, vigas e tubos de concreto armado; armado; 1873: o americano W. E. Ward constrói em Nova Iorque uma casa de concreto armado - o Wards Castle - existente até os dias atuais; 1888: Dohring, de Berlim, obtém uma patente segundo a qual é possível aumentar a 1888: Dohring, de Berlim, obtém uma patente segundo a qual é possível aumentar a resistência da placas e pequenas vigas por meio de protensão da armadura; com ela aparece, pela primeira vez, o conceito da protensão provocada deliberadamente; 1900: início do desenvolvimento da teoria do concreto armado, por Koenen; posteriormente 1900: início do desenvolvimento da teoria do concreto armado, por Koenen; posteriormente Mörsch 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, em seus princípios fundamentais, são válidos até hoje; 1904: são publicados, na Alemanha, as "Instruções provisórias para preparação, execução e até hoje; 1904: são publicados, na Alemanha, as "Instruções provisórias para preparação, execução e ensaio de construções de concreto armado." Página 22 Livro IMPRESSO Estrutura da edificação com V2 1V 3P P2 1P Laje Viga Pilar Bloco Estaca V2 1V 3P P2 1P Edificação com estrutura em concreto armado Estrutura da edificação com elementos nomeados Estrutura da edificação com V2 1V 3P P2 1P Laje Viga Pilar Bloco Estaca V2 1V 3P P2 1P Edificação com estrutura em concreto armado Estrutura da edificação com elementos nomeadoslaje Laje Viga Pilar Bloco Estaca 1.4 SISTEMAS E ELEMENTOS ESTRUTURAIS pré-moldadas. moldadas. no local Página 23 Livro 1.4 SISTEMAS E ELEMENTOS ESTRUTURAIS Elementos estruturais discretização Concluindo, é importante destacar que para determinar o esforço que a fundação transmite ao solo, deve-se efetuar o cálculo na seguinte seqüência: lajes, vigas, pilares (superestrutura) e fundações (infra- estrutura); nota-se que o cálculo é efetuado na seqüência inversa da construção. monolitismo V2 1V 2P P1 4P Discretização da estrutura da Figura 1.2. Página 26 Livro Estrutura com laje V2 1V 3P P2 1P Laje P1 2P P3 V1 2V Estrutura tridemensional com grelha reperesentando V21V P1 2P P3 V1 2V portico tri-dimensional 1P P2 3P recebe ação da grelhaa laje grelha e pórtico tri-dimensional Estrutura única Estrutura subdividida em duas 1.4 CÁLCULO ESTRUTURAL DOS SISTEMAS ESTRUTURAIS Página 27 Livro 1.5 NORMAS TÉCNICASPágina 27-28 Livro ABNT NBR 6118:2007: Projeto de estruturas de concreto – Procedimento; ABNT NBR 6118:2014: Projeto de estruturas de concreto – Procedimento (cancela e substitui a versão de 2007). ABNT NBR 6120:1980 (versão corrigida de 2000): Cargas para cálculo de estruturas de edificações – Procedimento. ABNT NBR 8681:2003 (versão corrigida de 2004): Ações e segurança nas estruturas – Procedimento. ABNT NBR 6123:1988 (versão corrigida 2 de 2013): Forças devidas ao vento em edificações – Procedimento. ABNT NBR 14931:2004: Execução de estruturas de concreto – Procedimento. ABNT NBR 9062:2017: Projeto e execução de estruturas de concreto pré-moldado. ABNT NBR 15200:2012: Projeto de estruturas de concreto em situação de incêndio. ABNT NBR 15421:2006: Projeto de estruturas resistentes a sismos – Procedimento 1.5 NORMAS TÉCNICASPágina 27-28 Livro Destaca-se que a ABNT NBR 6118:2014 (historicamente conhecida como NB-1) de 2014 substitui a ABNT NBR 6118:2007 (versão corrigida da ABNT NBR 6118:2004), e esta já havia cancelado e substituído as normas ABNT NBR 6119:2001 (Cálculo e execução de lajes mistas) e ABNT NBR 7197:1989 (Projeto de estruturas de concreto protendido). Além disso, devido às mudanças havidas na versão da ABNT NBR 6118 em 2003 com relação à de 1980, foi necessário revisar a ABNT NBR 7187:1987 (Projeto e execução de pontes de concreto armado e protendido - Procedimento), que passou a ser ABNT NBR 7187:2003 (Projeto de pontes de concreto armado e de concreto protendido – Procedimento) e a ABNT NBR 8681:1984 (Ações e segurança nas estruturas – Procedimento), que passou a ser ABNT NBR 8681:2003 Como a ABNT NBR 6118 aborda apenas o projeto estrutural, foi necessário também elaborar uma nova norma que trata especificamente da etapa executiva, a ABNT NBR 14931:2004 (Execução das estruturas de concreto - Procedimento). ESTRUTURAS DE CONCRETO E FUNDAÇÕES Building Code Requirements for Reinforced Concrete (normas editadas pelo ACI -American Concrete Institute); struturas de concreto. CEB-FIP Model Code (Comite Euro-Internacional du Beton), que sintetiza o desenvolvimento técnico e científico de análise e projeto de estruturas de concreto; EUROCODE, que regulamenta o projeto de estruturas de concreto. Página 29 Livro Além das Brasileiras, podem ser destacadas as 1.6 CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DO CONCRETO FRESCO 1.6.1 Concreto fresco ` 1.6.1.1 Consistência 1.6.1.3 Homogeneidade 1.6.1.4 Adensamento 1.6.1 Concreto fresco ` 1.6.1.1 Consistência 1.6.1.4 Adensamento 1.6.1.4 Adensamento 1.6.1.5 Início do endurecimento (pega) do concreto 1.6.1.6 Cura do concreto 1.6.1.5 Início do endurecimento (pega) do concreto 1.6.1.6 Cura do concreto . 1.6.1.2 Trabalhabilidade Abatimento Slump Auto adensável Nas peças com eixos ou superfícies inclinadas, tais como escadas e sapatas, o concreto ter consistência adequada para garantir a forma adequada das peças, e neste caso a consistência deve ser menor correspondência entre a relação água/cimento, a resistência do concreto e sua durabilidade Página 29 e 30 Livro 9.3.2 Concretagem em temperatura muito fria A temperatura da massa de concreto, no momento do lançamento, não deve ser inferior a 5°C. Execução de estruturas de concreto - Procedimento ABNT NBR 14931 9.3.3 Concretagem em temperatura muito quente Quando a concretagem for efetuada em temperatura ambiente muito quente (≥ 35°C) e, em especial, quando a umidade relativa do ar for baixa (≤ 50%) e a velocidade do vento alta (≥ 30 m/s), devem ser adotadas as medidas necessárias para evitar a perda de consistênciae reduzir a temperatura da massa de concreto. Temperatura (máxima e mínima), umidade, retração etc IMPRESSO Salvo disposições em contrário, estabelecidas no projeto ou definidas pelo responsável técnico pela obra, a concretagem deve ser suspensa sempre que estiver prevista queda na temperatura ambiente para abaixo de 0°C nas 48 h seguintes. Salvo condições específicas definidas em projeto, ou influência de condições climáticas ou de composição do concreto, recomenda-se que o intervalo de tempo transcorrido entre o instante em que a água de amassamento entra em contato com o cimento e o final da concretagem não ultrapasse a 2 h 30 min. Salvo disposições em contrário, estabelecidas no projeto ou definidas pelo responsável técnico pela obra, a concretagem deve ser suspensa se as condições ambientais forem adversas, com temperatura ambiente superior a 40°C ou vento acima de 60 m/s. IMPRESSO Quando a temperatura ambiente for elevada, ou sob condições que contribuam para acelerar a pega do concreto, esse intervalo de tempo deve ser reduzido, a menos que sejam adotadas medidas especiais, como o uso de aditivos retardadores, que aumentem o tempo de pega sem prejudicar a qualidade do concreto. 1.6.2 CONCRETO ENDURECIDO RESISTÊNCIA DO CONCRETO SIMPLES • Resistência à compressão • Resistência à tração • Resistência ao cisalhamento A partir da resistência característica a NBR 6118:2014 define classes para os concretos, no item 8.2.1, da seguinte maneira: “ Página 33 Livro “Esta Norma se aplica a concretos compreendidos nas classes de resistência dos grupos I e II, da ABNT NBR 8953 até a classe C90. A classe C20, ou superior, se aplica a concreto com armadura passiva e a classe C25, ou superior, a concreto com armadura ativa. IMPRESSO 1.6.2.2 Resistência característica do concreto à compressão No Brasil são utilizados corpos de prova cilíndricos, com diâmetro da base de 15 cm e altura de 30 cm e também corpos com base de 10 cm e altura de 20 cm. A resistência à compressão do concreto deve ser relacionada à idade de 28 dias Página 34 e 35 Livro Define-se então como resistência característica (fck) do concreto à compressão, o valor que apresenta um grau de confiança de 95%, ou seja, fck é o valor da resistência de modo que 95% dos resultados dos ensaios estejam acima dele, ou 5% abaixo A N f rupcj )645,11( cmck ff n 1i 2 cm cmci f ff n 1 Página 34 e 35 Livro 1.6.2.2 Resistência característica do concreto à compressão Os valores da resistência proporcionados pelos distintos corpos de prova são mais ou menos dispersos, variando de uma obra a outra e também de acordo com o rigor com que se confecciona o concreto. em que fcm é a resistência média e o coeficiente de variação, expresso por: sendo cmfs o desvio padrão. sff cmck 645,1 1.6.2.4 Resistência do concreto à tração Página 37 Livro compressão diametral (tração indireta) e tração direta (Figura 1.7). a) Flexo-tração b) Compressão diametral c) Tração pura m,ctinf,ctk f7,0f m,ctsup,ctk f3,1f – para concretos de classes até C50: 3/2 ckm,ct f3,0f – para concreto de classes de C50 até C90: )f11,01(ln12,2f ckm,ct em que m,ctf e ckf são expressos em megapascals (MPa). Módulo de Elasticidade ckEci f5600E para fck de 20 MPa a 50 MPa 3/1 ck E 3 ci 25,110 f105,21E para fck de 55 MPa a 90 MPa Página 38 e 39 Livro Módulo de Elasticidade inicial em que: αE = 1,2 para basalto e diabásio αE = 1,0 para granito e gnaisse αE = 0,9 para calcário αE = 0,7 para arenito O módulo de deformação secante também pode ser obtido segundo método de ensaio estabelecido na ABNT NBR 8522, ou estimado pela Expressão 1.11: cici ck cs EE80 f2,08,0E (1.11) para os concretos com fck de 20 MPa a 45 MPa; ci c c ci Ef tftE .)()( ,50 , para os concretos com fck de 50 MPa a 90MPa. ci c c ci Ef tftE .)()( ,30 , Tabela 1.1 – Valores estimados de módulo de elasticidade em função da resistência característica à compressão do concreto (considerando o uso de granito como agregado graúdo) Classe de resistência C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C60 C70 C80 C90 Eci a (GPa) 25 28 31 33 35 38 40 42 43 45 47 Ecs (GPa) 21 24 27 29 32 34 37 40 42 45 47 αi 0,85 0,86 0,88 0,89 0,90 0,91 0,92 0,95 0,98 1,00 1,00 Página 39 e 40 Livro 17530.77294 21470.72425 24792.25686 27718.58582 29128.34672 30410.33116 31592.48181 32692.22318 22539.56521 27605.2169 31875.75881 35638.18177 37450.7315 39098.9972 40618.90519 42032.85837 25043.96135 30672.46322 35417.50979 39597.97975 41611.92389 43443.33022 45132.11688 46703.17597 30052.75362 36806.95586 42501.01175 47517.5757 49934.30866 52131.99627 54158.54025 56043.81117 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Ec i fck Valores do módulo de Elasticidadde inicial x fck 56043/17530=3,19 210000/17530=11,97 210000/56043=3,747 1.6.2.5 Diagrama tensão-deformação n 2c c cdc 11f85,0 para concretos de classes até C50: ‰0,22c ‰5,3cu 2n para concretos de classes C50 até C90: 53,0 ck2c )50(f0,085‰‰0,2 4ckcu 100/)f-(9035‰‰6,2 4ck 100/)f-(904,234,1n 2 00 0 c ckc 2 11f 2 00 0 c cdc 2 11f85,0 Página 41 Livro Para até C50 mais usados 1.7 CARACTERÍSTICAS DO AÇO Página 43 e 44 Livro MPa102,1E 5s E 15,1 yk yd IMPRESSO DIMENSIONAMENTO (CÁLCULO) DE UMA ESTRUTURA o objetivo da análise estrutural é determinar os efeitos das ações em uma estrutura, com a finalidade de efetuar verificações de estados limites últimos e de serviço. A análise estrutural permite estabelecer as distribuições de esforços internos, tensões, deformações e deslocamentos em uma parte ou em toda a estrutura O cálculo, ou dimensionamento, de uma estrutura deve garantir que ela suporte, de forma segura, estável e sem deformações excessivas, todas as solicitações a que estará submetida durante sua execução e utilização. Página 46 Livro DIMENSIONAMENTO (CÁLCULO) DE UMA ESTRUTURA Entretanto, não se pode pretender que uma estrutura tenha segurança total contra todos os fatores aleatórios que intervêm em uma edificação no processo de concepção, execução e utilização; isso é válido tanto para as ações como para a resistência dos distintos elementos da construção. Basicamente, a insegurança está relacionada às seguintes incertezas Página 46 Livro resistência dos materiais utilizados, influenciada por alguns fatores (tempo de duração da aplicação das cargas, fadiga, fabricação etc.), pelas condições de execução da obra e pelos ensaios, que não reproduzem fielmente as situações reais; processo de cálculo características geométricas da estrutura (falta de precisão na localização, na seção transversal dos elementos e na posição das armaduras); ações permanentes e variáveis; e valores das solicitações calculados, que podem ser diferentes dos reais em virtude de todas as imprecisões inerentes ao processo de cálculo Métodos de(CÁLCULO) DE UMA ESTRUTURA 1.8.2 Métodos de cálculo na ruptura (ou dos estados limites) solicitações correspondentes às cargas majoradas (solicitaçõesde cálculo) sejam menores que as solicitações últimas, (resistências características) minoradas por coeficientes de ponderação das resistências (resistências de cálculo). dd SR Os métodos clássicos são métodos determinísticos, nos quais se consideram fixos, não aleatórios, os distintos valores numéricos que servem de partida para o cálculo (resistência dos materiais, valores das cargas etc.). Os métodos de cálculo das estruturas de concreto armado podem ser classificados, basicamente, em dois grupos: os métodos clássicos, ou das tensões admissíveis, e os métodos de cálculo na ruptura (ou dos estados-limites). Página 47 a 48 Livro e cobrir os demais elementos de incerteza existentes no cálculo estrutural pela transformação dos valores característicos em valores de cálculo: minoram-se as resistências e majoram-se as ações. Resumidamente, o método consiste em: adotar os valores característicos para as resistências e para as ações; dessa forma aceita-se que, a priori, as resistências efetivas possam ser inferiores aos seus valores característicos e que as ações efetivas possam ser superiores aos seus valores característicos; e cobrir os demais elementos de incerteza existentes no cálculo estrutural pela Página 48 Livro 4,1 f = f ckcd 15,1 f = f ykyd 1.8.2.1 Valores característicos e de projeto das resistências Página 49 Livro O valor da resistência é tomada como referencia aos 28 dias e é normalmente expresso por : fcd = fck/γc A resistência à compressão do concreto do concreto é determinada por ensaios padronizados de corpo de prova Para se calcular o valor da resistência do concreto em um tempo diferente de 28 dias a NBR61118:2003 recomenda o uso da expressão: γc – Coeficiente minorador, em geral igual a 1,4. c ck 1 c ckj cd ff f 2/11 t/281exp s sendo s=0,38 cimentos CPIII e CPIV; s=0,25 para cimentos CPI e CPII e s=0,20 para cimentos CPV- ARI Página 50 Página 49 e 50 Livro Valores de b1 = (fcj / fc28) para concretos com cimento de endurecimento Lento, Normal e Rápido 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1 10 100 1000 10000 t (dias) b 1 Lento Normal Rápido Página 51 Livro 2) Imaginando uma laje maciça de 10 cm deseja-se tirar o escoramento com três dias. Considerando que no projeto o calculista usou como dados o valor de g 2 =1 kN/m 2 q=1,5 kN/m2 e indicou um f ck de 20 MPa. PROVA – exercícios IMPRESSO INÍCIO Bonus Considerar g1=0,5x(g1+g2+q) ck 3) Imaginando que no esquema de escoramento (duas lajes escoradas em uma terceira) em que cada pavimento é executado a cada 7 dias a ação no pavimento mais inferior é de 1,712 g1. Pergunta-se haverá segurança. IMPRESSO BÔNUS fck= 20 Mpa h= 0.1 m t= 14 dias g1= 2.5 kN/m 2 r= 0.5 g2= 1 kN/m 2 s= 0.25 q= 1.5 kN/m2 β1= 0.901628 suporta p= 5 kN/m 2 Resposta Se para 2g1 era preciso fck para resistir com segurança Para 1,718 g1 seria preciso 1,718/2=0,859 fck Quando se chega na segunda laje é preciso 14 dias da data da concretagem da primeira β1 deste concreto é dado por 0,90 Assim como 0,90>0,859 é possível fazer o esquema EXCEL em CD Terceira ESTRUTURAS DE CONCRETO E FUNDAÇÕES 1.8.2.6 Estados limites estados limites últimos estados limites de serviço. ELU ELS a) perda do equilíbrio da estrutura, admitida como corpo rígido; ELU b) esgotamento da capacidade resistente da estrutura, em seu todo ou em parte, por causa de solicitações normais e tangenciais; admite-se, em geral, verificações separadas dessas solicitações (ver Capítulos 3 e 6 deste livro); c) esgotamento da capacidade resistente da estrutura, em seu todo ou em parte, considerando os efeitos de segunda ordem; d) provocado por solicitações dinâmicas; e) colapso progressivo; f) esgotamento da capacidade resistente da estrutura, no seu todo ou em parte, considerando exposição ao fogo, conforme a ABNT NBR 15200 2012; g) esgotamento da capacidade resistente da estrutura, considerando ações sísmicas, de acordo com a ABNT NBR 15421:2006; h) outros que, eventualmente, possam ocorrer em casos especiais. Página 52 e 53 do livro ELS a) formação de fissuras (ELS-F): estado em que se inicia a formação de fissuras (ver item 13.4.2 da Norma e seção 4.7.1 deste livro); Os estados limites de serviço, decorrem de ações que podem ser combinadas de três maneiras, de acordo com o tempo de permanência na estrutura: combinações quase permanentes: combinações de ações que podem atuar sobre a estrutura durante mais da metade do seu período de vida; b) abertura das fissuras (ELS-W): estado em que as fissuras se apresentam com aberturas iguais aos valores máximos especificados no item 13.4.2 da Norma e na seção 4.7.2 deste livro; a) deformação excessiva (ELS-DEF): estado em que as deformações atingem os limites estabelecidos para utilização normal da estrutura, também definidos no item 13.3 da Norma, e na seção 4.8 deste livro; e b) vibrações excessivas (ELS-VE): estado em que as vibrações atingem os limites estabelecidos para a utilização normal da construção (item 23.3 da Norma). combinações freqüentes: combinações de ações que se repetem, durante o período de vida da estrutura, em torno de 105 vezes em 50 anos, ou que tenham duração total igual a uma parte não desprezível desse período, da ordem de 5%; ecombinações raras: combinações de ações que podem atuar no máximo algumas horas durante o período de vida da estrutura. Página 53 livro 1.8.3 Ações permanentes, variáveis e excepcionais. Valores de cálculo Os valores de cálculo Fd das ações são obtidos, para as várias combinações, a partir dos valores representativos, multiplicando-os pelos respectivos coeficientes de ponderação f, definidos também na próxima seção. 1.8.4.1 Coeficientes de ponderação para os estados limites últimos Ações Combinações de ações Permanentes (g) Variáveis (q) Protensão (p) Recalques de apoio e retração Desfavor. Favor Geral Temperat. Desfav. Favor. Desfavor. Favorável Normais 1,4* 1,0 1,4 1,2 1,2 0,9 1,2 0 Especiais ou de construção 1,3 1,0 1,2 1,0 1,2 0,9 1,2 0 Excepcionais 1,2 1,0 1,0 0 1,2 0,9 0 0 Página 54 E 58 livro 0 – fator de redução de combinação para o estado-limite último; 1 – fator de redução de combinação freqüente para o estado-limite de serviço; e 2 – fator de redução de combinação quase permanente para o estado-limite de serviço. f2 AÇÕES o 1 2 CARGAS ACIDENTAIS DE EDIFÍCIOS Locais em que não há predominância de pesos de equipamentos que permanecem fixos por longos períodos de tempo, nem de elevadas concentrações de pessoas, como é o caso de edifícios residenciais. 0,5 0,4 0,3 Locais em que há predominância de pesos de equipamentos que permanecem fixos por longos períodos de tempo, ou de elevadas concentração de pessoas, como é o caso de edifícios comerciais, de escritórios, estações e edifícios públicos. 0,7 0,6 0,4 Biblioteca, arquivos, oficinas e garagens. 0,8 0,7 0,6 VENTO Pressão dinâmica do vento nas estruturas em geral. 0,6 0,3 0 TEMPERATURA Variações uniformes de temperatura em relação à média anual local. 0,6 0,5 0,3 em que: Página 58 E 59 livro 1.8.5 Combinações das ações Combinações últimas normais (concreto armado) qk0qqjkj0k1qqgkggkgd FFFFFF que: Fd – valor de cálculo das ações para combinação última; Fgk – representa as ações permanentes diretas; Fk – representa as ações indiretas permanentes como a retração Fgk e variáveis como a temperatura Fqk; Fqk – representa as ações variáveis diretas das quais Fq1k é escolhida principal; g,g, q, – expressos no Quadro 1.4; 0j, 0 – expressos no Quadro 1.5. De maneira geral, deverão ser consideradas inclusive combinações em que o efeito favorável das cargas permanentes seja reduzido pela consideração de g = 1,0. No caso de estruturas usuais de edifícios, essas combinações que consideram g reduzido (1,0) não precisam ser consideradas. Página 61 livro a) Combinações últimas especiais ou de construção No caso das ações especiais ou de construção vale a mesma combinação que para as normais (Expressão 1.30), tendo os termos os mesmos significados. A diferença é que 0 pode ser substituído por 2 quando a atuação da ação principal Fq1k tiver duração muito curta. Nessas combinações devem sempre estar presentes as ações permanentes, a ação variável especial, quando existir, com seus valores característicos, e as demais ações variáveis, com probabilidade não desprezível de ocorrência simultânea, com seus valores reduzidos de combinação. b) Combinações últimas excepcionais No caso das ações excepcionais também 0 pode ser substituído por 2 quando a atuação da ação principal Fq1exc tiver duração muito curta. Da mesma maneira devem também sempre figurar as ações permanentes, a ação variável excepcional, quando existir, com seus valores representativos, e as demais ações variáveis, com probabilidade não desprezível de ocorrência simultânea, com seus valores reduzidos de combinação. Nesse caso enquadram-se, entre outros: sismo, incêndio e colapso progressivo. A combinação é expressa por: qk0qqjkj0qexc1qgkggkgd FFFFFF (1.36) em que Fq1exc é a ação excepcional, e os demais termos são os mesmos definidos no item a). Página 62 livro Combinações quase permanentes de serviço k,qjj2k,giser,d FFF Combinações freqüentes de serviço k,qjj2k,1q1k,giser,d FFFF Combinações raras de serviço k,qjj1k,1qk,giser,d FFFF Página 63 livro Combinações de serviço ESTRUTURAS DE CONCRETO E FUNDAÇÕES 1.9 QUALIDADE DA ESTRUTURA Publicação de uma nova norma de Concreto (armado, protendido e simples) a NBR6118:2003: •conceitos de durabilidade e funcionabilidade que não estavam contemplada pela anterior Página 64 E 65 livro 1.10 DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO 1.10 DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO Em relação à durabilidade, NBR 6118:2013, no item 6.1, exige que as estruturas de concreto sejam projetadas e construídas de modo que sob as influências ambientais previstas, e quando utilizadas conforme estabelecido em projeto, conservem sua segurança, estabilidade e comportamento adequado em serviço, durante o período correspondente à sua vida útil de projeto. Vida útil de projeto, de acordo com o item 6.2 da Norma, é o período de tempo durante o A durabilidade das estruturas de concreto requer, ainda, cooperação e esforços coordenados do proprietário, do responsável pelo projeto arquitetônico, do responsável pelo projeto estrutural, do responsável pela tecnologia do concreto, do responsável pela construção e do usuário. projeto. Vida útil de projeto, de acordo com o item 6.2 da Norma, é o período de tempo durante o qual se mantém as características da estrutura de concreto, desde que atendidos os requisitos de uso e manutenção prescritos pelo projetista e construtor, bem como de execução dos reparos necessários, decorrentes de eventuais danos acidentais. A durabilidade das estruturas de concreto requer, ainda, cooperação e esforços previstas no dimensionamento. Nos projetos das estruturas correntes, a agressividade ambiental pode ser classificada de acordo com o apresentado na Tabela 1.7 (Tabela 6.1 da NBR 6118:2013) e pode ser avaliada, simplificadamente, segundo as condições de exposição da estrutura ou de suas partes. do usuário. Uma das principais responsáveis pela perda de qualidade e durabilidade das estruturas é a agressividade do meio ambiente, que segundo o item 6.4 da NBR 6118:2013, está relacionada às ações físicas e químicas que atuam sobre as estruturas de concreto, independentemente das ações mecânicas, das variações volumétricas de origem térmica, da retração hidráulica e outras previstas no dimensionamento. Página 65 livro Condições ambientais segundo a NBR6118:2014 1)Pode-se admitir um micro-clima com uma classe de agressividade mais branda (um nível acima) para Ambientes internos secos (salas, dormitórios, banheiros, cozinhas e áreas de Serviço de apartam entos residenciais e conjuntos comerciais ou ambientes com concreto revestido com argamassa e pintura). 2) Pode-se admitir uma classe de agressividade mais branda (um nível acima) em: obras em regiões de clima seco, com umidade relativa do ar menor ou igual a 65%, partes da estrutura protegidas de chuva em ambientes predominantemente secos, ou regiões onde chove raramente. 3) Ambientes quimicamente agressivos, tanques industriais, galvanoplastia, branqueamento em indústrias de celulose e papel, armazéns de fertilizantes, indústrias químicas. Classe de agressividade ambiental Agressividade Classificação geral do tipo de ambiente para efeito de projeto Risco de deterioração da estrutura Rural Rural I Fraca Submersa Insignificante II Moderada Urbana 1) , 2) Pequeno Marinha 1) III Forte Industrial 1) , 2) Grande 1) , 3) IV Muito forte Industrial 1) , 3) Elevado Submersa II Moderada Urbana 1) , 2) Pequeno Marinha 1) Pag 65 1.11 CUIDADOS A TOMAR EM UM PROJETO PARA GARANTIR A DURABILIDADE Ao se iniciar um projeto de uma estrutura em concreto armado, para garantir a sua durabilidade é preciso no mínimo tomar os seguintes cuidados, referentes ao cálculo e detalhamento: 1) Identificar a região em que a estrutura será construída e em que condições irá ser utilizada, definindo a classe de agressividade ambiental (CAA) e classificando de acordo com o Quadro 1.8; 2) Definir, a partir da CAA, o valor mínimo da resistência característica do concreto (fck) e o valor máximo do fator água cimento (A/C), fornecido no Quadro 1.8; 3) Ainda, por meio da CAA, determinar o cobrimento mínimo da armadura que deve ser empregado (será visto no Capítulo 4); 4) Identificar o uso do edifício cuja estrutura está sendo calculada; assim fica definido o valor de ψ1 (Quadro 1.5) para ser empregado na verificação de abertura de fissuras. 5) Verificar se a abertura de fissuras atende aos limites prescritos (será visto no Capítulo 4). Página 67 livro Definida a Classe de uma condições ambientais tem-se : Um fator A/C água cimento máximo (pág. 66) Uma resistência do concreto fck mínima (pág. 66) Cobrimento da armadura mínimo a se respeitar(pág. 180) Verificação de valor de abertura de fissura ou tensão de tração no concreto a se respeitar para o funcionamento da estrutura em serviço (pág. 181-183) Classe de agressividade Concreto Tipo I II III IV Concreto armado 0,65 0,60 0,55 0,45 Relação água/cimento em massa Concreto Protendido 0,60 0,55 0,50 0,45 Concreto armado C20 C25 C30 C40 Classe de concreto (NBR 8953) Concreto Protendido C25 C30 C35 C40 Quadro 4.4 Correspondência entre classe de agressividade ambiental e cobrimento nominal para C = 10 mm e estruturas de concreto armado. Tipo de estrutura Componente ou elemento Classe de agressividade ambiental (tabela 6.1) I II III IV3) Cobrimento nominal mm Concreto armado Lajeb) 20 25 35 45 Viga/Pilar 25 30 40 50 Elementos estruturais em contato com o solo 30 40 50 b) Para a face superior de lajes e vigas que serão revestidas com argamassa de contrapiso, com revestimentos finais secos tipo carpete e madeira, com argamassa de revestimento e acabamento tais como pisos de elevado desempenho,pisos cerâmicos, pisos asfálticos e outros as exigências desta tabela podem ser substituídas por 7.4.7.5, respeitado um cobrimento nominal 15 mm. 3) Nas faces inferiores de lajes e vigas de reservatórios, estações de tratamento de água e esgoto, condutos de esgoto, canaletas de efluentes e outras obras em ambientes química e intensamente agressivos, a armadura deve ter cobrimento nominal 45 mm. 4) No trecho dos pilares em contato com o solo junto aos elementos de fundação, a armadura deve ter cobrimento nominal 45 mm. Para concretos de classe de resistência superior ao mínimo exigido, os cobrimentos definidos na no quadro 4.4 podem ser reduzidos em até 5 mm. As vigotas pré-moldadas, para execução de lajes nervuradas, podem apresentar cobrimento nominal de 15 mm, pois são executadas em fábricas, com um controle que pode ser considerado rigoroso. Classe de agressividade ambiental Agressividade Classificação geral do tipo de ambiente para efeito de projeto Risco de deterioração da estrutura Rural Rural I Fraca Submersa Insignificante II Moderada Urbana 1) , 2) Pequeno Marinha 1) III Forte Industrial 1) , 2) Grande 1) , 3) IV Muito forte Industrial 1) , 3) Elevado Submersa II Moderada Urbana 1) , 2) Pequeno Marinha 1) Classe de agressividade ambiental (ver tabela 1.7) I II III IV wk 0,4 mm wk 0,3 mm wk 0,3 mm wk 0,2 mm Classe de agressividade Concreto Tipo I II III IV Concreto armado 0,65 0,60 0,55 0,45 Relação água/cimento em massa Concreto Protendido 0,60 0,55 0,50 0,45 Concreto armado C20 C25 C30 C40 Classe de concreto (NBR 8953) Concreto Protendido C25 C30 C35 C40 página (pág. 65) Cobrimento mínimo Página 180 Quadro 4.4 Correspondência entre classe de agressividade ambiental e cobrimento nominal para C = 10 mm e estruturas de concreto armado. Tipo de estrutura Componente ou elemento Classe de agressividade ambiental (tabela 6.1) I II III IV3) Cobrimento nominal mm Concreto armado Lajeb) 20 25 35 45 Viga/Pilar 25 30 40 50 Elementos estruturais em contato com o solo 30 40 50 b) Para a face superior de lajes e vigas que serão revestidas com argamassa de contrapiso, com revestimentos finais secos tipo carpete e madeira, com argamassa de revestimento e acabamento tais como pisos de elevado desempenho, pisos cerâmicos, pisos asfálticos e outros as exigências desta tabela podem ser substituídas por 7.4.7.5, respeitado um cobrimento nominal 15 mm. 3) Nas faces inferiores de lajes e vigas de reservatórios, estações de tratamento de água e esgoto, condutos de esgoto, canaletas de efluentes e outras obras em ambientes química e intensamente agressivos, a armadura deve ter cobrimento nominal 45 mm. 4) No trecho dos pilares em contato com o solo junto aos elementos de fundação, a armadura deve ter cobrimento nominal 45 mm. Para concretos de classe de resistência superior ao mínimo exigido, os cobrimentos definidos na no quadro 4.4 podem ser reduzidos em até 5 mm. As vigotas pré-moldadas, para execução de lajes nervuradas, podem apresentar cobrimento nominal de 15 mm, pois são executadas em fábricas, com um controle que pode ser considerado rigoroso. Abertura de fissura Página 182 Tabela 4.5 Abertura máxima das fissuras características (wk), para elementos de concreto armado, ELS-W, combinação freqüente, em função da classe de agressividade. Classe de agressividade ambiental (ver tabela 1.7) I II III IV wk 0,4 mm wk 0,3 mm wk 0,3 mm wk 0,2 mm Significado Expressão número Resistência à compressão do concreto A N f rupcj (1.1) Resistência à compressão característica do concreto s645,1ffou )645,11(ff cmckcmck (1.2) Coeficiente de variação n 1i 2 cm cmci f ff n 1 (1.3) Resistência à tração inferior do concreto m,ctinf,ctk f7,0f (1.4) Resistência à tração superior do concreto m,ctsup,ctk f3,1f (1.5) Resistência média à tração do concreto até C50 ck 3/2 ctm f3,0f (1.6) Resistência média à tração do concreto de C50 até C90 fct,m = 2,12 ln (1 + 0,11 fck) (1.7) Módulo de elasticidade inicial para concretos até C50 Eci = E. 5600 ckf (1.8) Módulo de elasticidade inicial para concretos de C50 até C90 Eci = 21,5.103 . E . 3/1 ck 25,1 10 f (1.9) Módulo de elasticidade secante Ecs = i . Eci αi = 0,8+0,2 . 80 ckf ≤ 1,0 (1.10) Página 67 livro 4) Quais as anotações a serem feitas na planta de forma para as seguintes estruturas de concreto para as situações: concreto para as situações: a) Casa residencial a ser executada em condomínio de Porto Alegre a) Casa residencial a ser executada em condomínio de Porto Alegre b) Casa residencial a ser executada em condomínio próximo a praia b) Casa residencial a ser executada em condomínio próximo a praia c) Prédio de garagem no centro de Porto Alegre. d) Estrutura de cobertura de piscina com agua aquecidad) Estrutura de cobertura de piscina com agua aquecida INÍCIO t cm,ct r y If M PAGINA 199 =1,5 para seções retangulares; Ic momento de inércia da seção bruta de concreto; bh 3/12 3/2 , 3,0 ckmct ff Uma viga de concreto armado fissura? ii yI M Antes de fissurar vale RM dAyσI yk dAdF ydFMydFM 2ydAkM kydAM 2/ yk yydAM 2/ Página 274
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