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Enunciado: A estrutura de concreto armado é uma composição de dois materiais com algumas propriedades distintas, mas que se complementam, ou seja, concreto e aço. O concreto tem como principal característica resistência a compressão elevada e o aço a alta resistência a esforços de tração.
 
Toda estrutura de construção civil, seja ela para finalidades de habitação, comercial ou residencial, está sujeita a diferentes solicitações que irão impor esforços de tração, compressão, torção entre outros nas peças estruturais e seus materiais.
 
Dessa forma, o correto dimensionamento das seções transversais de cada elemento é fundamental para que o concreto armado trabalhe de forma segura e, em caso de sobrecarga, não ocorra sua ruptura de forma brusca e sem aviso.
 
O correto dimensionamento da estrutura também sofre interferência do meio em que será instalado, ou seja, o ambiente em que será construído pode agredir mais ou menos a estrutura e, para isso, é prevista em norma uma medida para que o concreto proteja o aço da agressividade do ambiente e das intempéries.
 
Como visto, a estrutura de concreto armado deve ser íntegra para que ambos os materiais trabalhem de forma eficiente e eficaz, isto é, o concreto e o aço devem trabalhar como uma estrutura única e bem unidos.
Por meio da leitura do enunciado, é possível notar que foram abordadas várias propriedades e funções do concreto armado e seus componentes, também alguns pontos importantes para o projeto da estrutura.
Embasado na teoria estudada e indicações de leitura, explique e ilustre com exemplos, esquemas e gráficos os seguintes pontos relacionados ao concreto armado, seus componentes e estrutura:
 
a) Quais são as principais propriedades do concreto fresco e após cura?
b) Quais são as propriedades dos aços CA?
c) Quais são as propriedades do concreto armado?
d) A quais tipos de esforços estão sujeitas as estruturas de concreto armado?
e) Quais tipos de ações são consideradas sobre uma estrutura de concreto armado para o seu dimensionamento econômico e seguro?
f) Explique o que são os estádios de uma estrutura de concreto armado.
g) O que e quais são os estados limites de uma estrutura de concreto armado?
h) Como o ambiente pode interferir na estrutura e no dimensionamento do concreto armado?
i) Quais são as classes de agressividade do ambiente e por que há necessidade de cobrimentos diferentes da armadura?
j) Como é garantida a correta adesão do aço com o concreto para que trabalhem juntos?
Referenciar todos os argumentos com a bibliografia e leituras propostas na disciplina. Escreva com suas próprias palavras, pois não serão aceitas cópias de textos de outros autores.
a) Quais são as principais propriedades do concreto fresco e após cura?
Estrutura de Concreto
Concretagem - conceitos
Em uma estrutura de concreto armado, o material concreto possui duas funções básicas:
• Resistir aos esforços de compressão aos quais a estrutura está submetida
• Conferir proteção ao aço
Para que a estrutura de concreto atenda às especificações do projeto, além dos cuidados referentes à armadura, cimbramento e fôrmas, é preciso considerar uma série de fatores do próprio concreto, tais como: as propriedades dos seus materiais constituintes, a dosagem da mistura e a execução da concretagem. Se algum desses itens não for realizado adequadamente, há uma grande probabilidade de ocorrência de problemas na estrutura. Salienta-se que não há a possibilidade de compensar a deficiência em uma das operações com cuidados especiais em outra.
Você já deve ter questionado ao menos uma vez por que o concreto, com o passar do tempo, passa do estado pastoso a um material endurecido. Vejamos então como ocorre o endurecimento do concreto.
O cimento, ao entrar em contato com a água, reage quimicamente, passando por um processo de hidratação. Durante a hidratação, cada grão do cimento desdobra-se em inúmeras partículas, formando um sólido poroso denominado gel de silicato de cálcio hidratado. Como resultado dessa reação, o volume dos sólidos cresce dentro dos limites da pasta, produzindo embricamentos. Para a formação desses embricamentos, parte da água utilizada na mistura é utilizada. Essa “malha” reduz a porosidade do concreto e aumenta a sua resistência mecânica. Seguindo esse raciocínio, teremos uma maior resistência à compressão quanto maior a quantidade de embricamentos, pois obteremos um concreto menos poroso com estrutura mais compacta.
Esse processo é complexo e envolve diversas variáveis e, para avaliar a qualidade do concreto, é importante conhecer as suas propriedades, seja no estado fresco, desde o momento da colocação da água até o adensamento na fôrma; seja no estado endurecido, resistindo às ações solicitadas ao longo da vida útil.
Propriedades no estado fresco
No espaço de tempo que o concreto permanece plástico, as características de maior importância são: consistência, coesão e homogeneidade. A combinação dessas três características é denominada trabalhabilidade.
Trabalhabilidade é a propriedade do concreto associada a três características:
1. Facilidade de redução de vazios e de adensamento do concreto.
2. Facilidade de moldagem, relacionada com o preenchimento da fôrma e dos espaços entre as barras de aço.
3. Resistência à segregação e manutenção da homogeneidade da mistura, durante manuseio e vibração.
A trabalhabilidade é uma propriedade transitória que depende de diversos fatores, dentre os quais se destacam: as características e dosagens dos materiais constituintes e o modo de produção do concreto.
O ensaio de consistência deve iniciar em até 5 minutos da coleta da amostra e a trabalhabilidade deve ser controlada ao longo do intervalo de tempo entre a produção e a aplicação. Nenhum ensaio é capaz de fornecer uma avaliação completa da trabalhabilidade do concreto. O ensaio mais conhecido, que mede a consistência do concreto, é o denominado ensaio de abatimento do tronco de cone, mais conhecido como Slump Test.
O abatimento do concreto é uma das medidas de referência das características do concreto, motivo pelo qual seu valor costuma ser especificado no pedido do concreto. Fig.: Ensaio de abatimento de tronco de cone.
Propriedades no estado endurecido
Basicamente, o concreto endurecido deve apresentar resistência mecânica e durabilidade compatíveis com as condições do projeto e ao ambiente ao qual a estrutura fica exposta. Como obter a resistência desejada? Para obter a resistência especificada no projeto estrutural, vários fatores devem ser considerados:
• Para a dosagem do concreto, é importante ter a especificação da relação água / cimento, as características dos agregados e a especificação do cimento.
• Durante a execução, devem ser tomados cuidados no recebimento, transporte, lançamento, adensamento e cura.
Resistência característica do concreto (fck)
É o valor da resistência abaixo do qual é esperada a probabilidade de 5% de todas as medições possíveis da resistência especificada. Para o concreto, admite-se a distribuição normal de Gauss para as resistências mecânicas. O concreto de uma estrutura deve ser especificado através de sua resistência característica à compressão (fck), estimada pela moldagem e ensaios de corpos de prova cilíndricos aos 28 dias de idade.
Resistência à tração simples
Nas obras, geralmente não são realizados ensaios de resistência à tração do concreto. A sua determinação pode ser útil para procurar prevenir as fissuras no concreto, a partir do conhecimento das condições de carregamento e movimentações térmicas e higroscópicas. No Brasil, sua determinação deve obedecer às prescrições da norma NBR 7222 - Resistência à tração simples de argamassa e concreto por compressão diametral dos corpos-de-prova cilíndricos. Uma outra forma de determinar a resistência à tração é através da realização do ensaio de flexão simples.
Flexão à fadiga
Avalia a resistência do concreto quando submetido a ação de cargas repetidas. A capacidade do concreto em resistir aos esforços de tração por flexão se reduz à medida que aumenta o número devezes que a carga atua. Dessa forma, a consideração dessa característica no projeto é extremamente importante, principalmente quando a estrutura receberá ações repetidas de cargas.
O controle da resistência à compressão do concreto permite avaliar se o que está sendo produzido corresponde ao que foi especificado no dimensionamento da estrutura. Durante a retirada da amostragem para o ensaio de resistência, utilize o concreto situado no terço médio do caminhão, ou seja, não permita que a amostra seja retirada nem no princípio nem no final da descarga da betoneira. O ensaio de resistência à tração por flexão é muito empregado para o controle de qualidade de pavimentos de concreto.
As deformações do concreto
Volume
As variações de volume do concreto podem ser oriundas de diversos fatores:
• Higrométricas - ocorrem devido à variação do teor de água e independe de causas externas.
• Químicas - retrações resultantes das reações químicas provocadas durante o processo de endurecimento do concreto.
• Térmicas - variações volumétricas ocasionadas pelo gradiente de temperatura.
• Mecânicas - ocasionadas pela ação de cargas.
Fluência
É a deformação lenta que cresce com o decorrer do tempo, quando uma carga é mantida. São diversos os fatores que afetam a fluência, dentre os quais se destacam:
• As condições ambientais, que com o aumento da temperatura e baixas umidades relativas, concorrem para seu aumento.
• A resistência da pasta, que, ao aumentar, reduz a fluência.
• A relação entre a tensão sobre o corpo-de-prova e a resistência da pasta que, aumentando, concorre para o aumento da fluência.
• A quantidade de pasta no concreto que, ao aumentar, concorre para o aumento da fluência. Na prática, a deformação instantânea e a retração hidráulica ocorrem simultaneamente na maioria das vezes, de modo que o tratamento de ambos conjuntamente é muito mais conveniente.
b) Quais são as propriedades dos aços CA?
ESTRUTURAS DE CONCRETO – CAPÍTULO 3 Libânio M. Pinheiro, Cassiane D. Muzardo, Sandro P. Santos. 31 de março, 2003. AÇOS PARA ARMADURAS 3.1 DEFINIÇÃO E IMPORTÂNCIA Aço é uma liga metálica composta principalmente de ferro e de pequenas quantidades de carbono (em torno de 0,002% até 2%). Os aços estruturais para construção civil possuem teores de carbono da ordem de 0,18% a 0,25%. Entre outras propriedades, o aço apresenta resistência e ductilidade, muito importantes para a Engenharia Civil. Como o concreto simples apresenta pequena resistência à tração e é frágil, é altamente conveniente a associação do aço ao concreto, obtendo-se o concreto armado. Este material, adequadamente dimensionado e detalhado, resiste muito bem à maioria dos tipos de solicitação. Mesmo em peças comprimidas, além de fornecer ductilidade, o aço aumenta a resistência à compressão. 3.2 OBTENÇÃO DO PRODUTO SIDERÚRGICO Para a obtenção do aço são necessárias basicamente duas matérias-primas: minério de ferro e coque. O processo de obtenção denomina-se siderurgia, que começa com a chegada do minério de ferro e vai até o produto final a ser utilizado no mercado. O minério de ferro de maior emprego na siderurgia é a hematita (Fe2O3), sendo o Brasil um dos grandes produtores mundiais. USP – EESC – Departamento de Engenharia de Estruturas Aços para armaduras 3.2 Coque é o resíduo sólido da destilação do carvão mineral. É combustível e possui carbono. Em temperaturas elevadas, as reações químicas que ocorrem entre o coque e o minério de ferro, separam o ferro do oxigênio. Este reage com o carbono do coque, formando dióxido de carbono (CO2), principalmente. Também é utilizado um fundente, como o calcário, que abaixa o ponto de fusão da mistura. Minério de ferro, coque e fundente são colocados pelo topo dos altos-fornos, e na base é injetado ar quente. Um alto forno chega a ter altura de 50m a 100m. A temperatura varia de 1000°C no topo a 1500°C na base. A combinação do carbono do coque com o oxigênio do minério libera calor. Simultaneamente, a combustão do carvão com o oxigênio do ar fornece calor para fundir o metal. O ponto de fusão é diminuído pelo fundente. Na base do alto forno obtém-se ferro gusa, que é quebradiço e tem baixa resistência, por apresentar altos teores de carbono e de outros materiais, entre os quais silício, manganês, fósforo e enxofre. A transformação de gusa em aço ocorre nas aciarias, com a diminuição do teor de carbono. São introduzidas quantidades controladas de oxigênio, que reagem com o carbono formando CO2. 3.3 TRATAMENTO MECÂNICO DOS AÇOS O aço obtido nas aciarias apresenta granulação grosseira, é quebradiço e de baixa resistência. Para aplicações estruturais, ele precisa sofrer modificações, o que é feito basicamente por dois tipos de tratamento: a quente e a frio. a) Tratamento a quente Este tratamento consiste na laminação, forjamento ou estiramento do aço, realizado em temperaturas acima de 720°C (zona crítica). USP – EESC – Departamento de Engenharia de Estruturas Aços para armaduras 3.3 Nessas temperaturas há uma modificação da estrutura interna do aço, ocorrendo homogeneização e recristalização com redução do tamanho dos grãos, melhorando as características mecânicas do material. O aço obtido nessa situação apresenta melhor trabalhabilidade, aceita solda comum, possui diagrama tensão-deformação com patamar de escoamento, e resiste a incêndios moderados, perdendo resistência, apenas, com temperaturas acima de 1150 °C (Figura 3.1). Estão incluídos neste grupo os aços CA-25 e CA-50. Figura 3.1 - Diagrama tensão-deformação de aços tratados a quente Na Figura 3.1 tem-se: P: força aplicada; A: área da seção em cada instante; A0: área inicial da seção; a: ponto da curva correspondente à resistência convencional; b: ponto da curva correspondente à resistência aparente; c: ponto da curva correspondente à resistência real. USP – EESC – Departamento de Engenharia de Estruturas Aços para armaduras 3.4 b) Tratamento a frio ou encruamento Neste tratamento ocorre uma deformação dos grãos por meio de tração, compressão ou torção, e resulta no aumento da resistência mecânica e da dureza, e diminuição da resistência à corrosão e da ductilidade, ou seja, decréscimo do alongamento e da estricção. O processo é realizado abaixo da zona de temperatura crítica (720 °C). Os grãos permanecem deformados e diz-se que o aço está encruado. Nesta situação, os diagramas de tensão-deformação dos aços apresentam patamar de escoamento convencional, torna-se mais difícil a solda e, à temperatura da ordem de 600°C, o encruamento é perdido (Figura 3.2). Está incluído neste grupo o aço CA-60. Figura 3.2 - Diagrama tensão-deformação de aços tratados a frio Na Figura 3.2, tem-se: P: força aplicada; A: área da seção em cada instante; A0: área inicial da seção; a: ponto da curva correspondente à resistência convencional; b: ponto da curva correspondente à resistência aparente; c: ponto da curva correspondente à resistência real. USP – EESC – Departamento de Engenharia de Estruturas Aços para armaduras 3.5 3.4 BARRAS E FIOS A NBR 7480 (1996) fixa as condições exigíveis na encomenda, fabricação e fornecimento de barras e fios de aço destinados a armaduras para concreto armado. Essa Norma classifica barras os produtos de diâmetro nominal 5 ou superior, obtidos exclusivamente por laminação a quente, e como fios aqueles de diâmetro nominal 10 ou inferior, obtidos por trefilação ou processo equivalente, como por exemplo estiramento. Esta classificação pode ser visualizada na Tabela 3.1. Tabela 3.1 – Diâmetros nominais conforme a NBR 7480 (1996) O comprimento normal de fabricação de barras e fios é de 11m, com tolerância de 9%, mas nunca inferior a 6m. Porém, comercialmente são encontradas barras de 12m, levando-se em consideração possíveis perdas que ocorrem no processo de corte. 3.5 CARACTERÍSTICAS MECÂNICAS As características mecânicas mais importantes para a definição de um aço são o limite elástico, a resistência e o alongamento na ruptura. Essas características são determinadas através de ensaios de tração. O limite elástico é a máxima tensão que o materialpode suportar sem que se produzam deformações plásticas ou remanescentes, além de certos limites. 5 6,3 8 10 12,5 16 20 22 25 32 40 2,4 3,4 3,8 4,2 4,6 5,0 5,5 6,0 6,4 7,0 8,0 9,5 10 BARRAS Ø >= 5 Laminação a Quente CA - 25 CA - 50 FIOS Ø <= 10 Laminação a Frio CA - 60 USP – EESC – Departamento de Engenharia de Estruturas Aços para armaduras 3.6 Resistência é a máxima força de tração que a barra suporta, dividida pela área de seção transversal inicial do corpo-de-prova. Alongamento na ruptura é o aumento do comprimento do corpo-de-prova correspondente à ruptura, expresso em porcentagem. • Os aços para concreto armado devem obedecer aos requisitos: • Ductilidade e homogeneidade; • Valor elevado da relação entre limite de resistência e limite de escoamento; • Soldabilidade; • Resistência razoável a corrosão. A ductilidade é a capacidade do material de se deformar plasticamente sem romper. Pode ser medida por meio do alongamento (ε) ou da estricção. Quanto mais dúctil o aço, maior é a redução de área ou o alongamento antes da ruptura. Um material não dúctil, como por exemplo o ferro fundido, não se deforma plasticamente antes da ruptura. Diz-se, então, que o material possui comportamento frágil. O aço para armadura passiva tem massa específica de 7850 kg/m3 , coeficiente de dilatação térmica α = 10-5 /°C para -20°C < T < 150°C e módulo de elasticidade de 210 GPa. 3.6 ADERÊNCIA A própria existência do material concreto armado decorre da solidariedade existente entre o concreto simples e as barras de aço. Qualitativamente, a aderência pode ser dividida em: aderência por adesão, aderência por atrito e aderência mecânica. A adesão resulta das ligações físico-químicas que se estabelecem na interface dos dois materiais, durante as reações de pega do cimento. USP – EESC – Departamento de Engenharia de Estruturas Aços para armaduras 3.7 O atrito é notado ao se processar o arrancamento da barra de aço do bloco de concreto que a envolve. As forças de atrito dependem do coeficiente de atrito entre aço e o concreto, o qual é função da rugosidade superficial da barra, e decorrem da existência de uma pressão transversal, exercida pelo concreto sobre a barra. A aderência mecânica é decorrente da existência de nervuras ou entalhes na superfície da barra. Este efeito também é encontrado nas barras lisas, em razão da existência de irregularidades próprias originadas no processo de laminação das barras. As nervuras e os entalhes têm como função aumentar a aderência da barra ao concreto, proporcionando a atuação conjunta do aço e do concreto. A influência desse comportamento solidário entre o concreto simples e as barras de aço é medida quantitativamente através do coeficiente de conformação superficial das barras (η). A NBR 7480 (1996) estabelece os valores mínimos para η1, apresentados na Tabela 3.2. Tabela 3.2 – Valores mínimos de η para φ ≥ 10mm As barras da categoria CA–50 são obrigatoriamente providas de nervuras transversais ou oblíquas. Os fios de diâmetro nominal inferior a 10mm (CA–60) podem ser lisos (η = 1,0), mas os fios de diâmetro nominal igual a 10mm ou superior devem ter obrigatoriamente entalhes ou nervuras, de forma a atender o coeficiente de conformação superficial η. CA-25 CA-50 CA-60 1,0 1,5 1,5 Categoria Coeficiente de conformação superficial mínimo para Ø >= 10mm USP – EESC – Departamento de Engenharia de Estruturas Aços para armaduras 3.8 3.7 DIAGRAMA DE CÁLCULO O diagrama de cálculo, tanto para aço tratado a quente quanto tratado a frio, é o indicado na Figura 3.3. Figura 3.3 - Diagrama tensão-deformação para cálculo fyk: resistência característica do aço à tração fyd: resistência de cálculo do aço à tração, igual a fyk / 1,15 fyck: resistência característica do aço à compressão; se não houver determinação experimental: fyck = fyk fycd: resistência de cálculo do aço à compressão, igual a fyck /1,15 εyd: deformação específica de escoamento (valor de cálculo) O diagrama indicado na Figura 3.3 representa um material elastoplástico perfeito. Os alongamentos (εs) são limitados a 10%o e os encurtamentos a 3,5%o, no caso de flexão simples ou composta, e a 2%o, no caso de compressão simples. Esses encurtamentos são fixados em função dos valores máximos adotados para o material concreto.
ESTRUTURAS DE CONCRETO – CAPÍTULO 3 Libânio M. Pinheiro, Cassiane D. Muzardo, Sandro P. Santos. 31 de março, 2003. AÇOS PARA ARMADURAS 3.1 DEFINIÇÃO E IMPORTÂNCIA Aço é uma liga metálica composta principalmente de ferro e de pequenas quantidades de carbono (em torno de 0,002% até 2%). Os aços estruturais para construção civil possuem teores de carbono da ordem de 0,18% a 0,25%. Entre outras propriedades, o aço apresenta resistência e ductilidade, muito importantes para a Engenharia Civil. Como o concreto simples apresenta pequena resistência à tração e é frágil, é altamente conveniente a associação do aço ao concreto, obtendo-se o concreto armado. Este material, adequadamente dimensionado e detalhado, resiste muito bem à maioria dos tipos de solicitação. Mesmo em peças comprimidas, além de fornecer ductilidade, o aço aumenta a resistência à compressão. 3.2 OBTENÇÃO DO PRODUTO SIDERÚRGICO Para a obtenção do aço são necessárias basicamente duas matérias-primas: minério de ferro e coque. O processo de obtenção denomina-se siderurgia, que começa com a chegada do minério de ferro e vai até o produto final a ser utilizado no mercado. O minério de ferro de maior emprego na siderurgia é a hematita (Fe2O3), sendo o Brasil um dos grandes produtores mundiais. USP – EESC – Departamento de Engenharia de Estruturas Aços para armaduras 3.2 Coque é o resíduo sólido da destilação do carvão mineral. É combustível e possui carbono. Em temperaturas elevadas, as reações químicas que ocorrem entre o coque e o minério de ferro, separam o ferro do oxigênio. Este reage com o carbono do coque, formando dióxido de carbono (CO2), principalmente. Também é utilizado um fundente, como o calcário, que abaixa o ponto de fusão da mistura. Minério de ferro, coque e fundente são colocados pelo topo dos altos-fornos, e na base é injetado ar quente. Um alto forno chega a ter altura de 50m a 100m. A temperatura varia de 1000°C no topo a 1500°C na base. A combinação do carbono do coque com o oxigênio do minério libera calor. Simultaneamente, a combustão do carvão com o oxigênio do ar fornece calor para fundir o metal. O ponto de fusão é diminuído pelo fundente. Na base do alto forno obtém-se ferro gusa, que é quebradiço e tem baixa resistência, por apresentar altos teores de carbono e de outros materiais, entre os quais silício, manganês, fósforo e enxofre. A transformação de gusa em aço ocorre nas aciarias, com a diminuição do teor de carbono. São introduzidas quantidades controladas de oxigênio, que reagem com o carbono formando CO2. 3.3 TRATAMENTO MECÂNICO DOS AÇOS O aço obtido nas aciarias apresenta granulação grosseira, é quebradiço e de baixa resistência. Para aplicações estruturais, ele precisa sofrer modificações, o que é feito basicamente por dois tipos de tratamento: a quente e a frio. a) Tratamento a quente Este tratamento consiste na laminação, forjamento ou estiramento do aço, realizado em temperaturas acima de 720°C (zona crítica). USP – EESC – Departamento de Engenharia de Estruturas Aços para armaduras 3.3 Nessas temperaturas há uma modificação da estrutura interna do aço, ocorrendo homogeneização e recristalização com redução do tamanho dos grãos, melhorando as características mecânicas do material. O aço obtido nessa situação apresenta melhor trabalhabilidade, aceita solda comum, possui diagrama tensão-deformação com patamar de escoamento, e resiste a incêndios moderados, perdendo resistência, apenas, com temperaturas acima de 1150 °C (Figura 3.1). Estão incluídos neste grupo os aços CA-25 e CA-50. Figura 3.1 - Diagrama tensão-deformação de aços tratados a quente Na Figura 3.1 tem-se: P: força aplicada; A: área da seção em cada instante; A0: área inicial da seção; a: ponto da curva correspondente à resistência convencional; b: ponto da curvacorrespondente à resistência aparente; c: ponto da curva correspondente à resistência real. USP – EESC – Departamento de Engenharia de Estruturas Aços para armaduras 3.4 b) Tratamento a frio ou encruamento Neste tratamento ocorre uma deformação dos grãos por meio de tração, compressão ou torção, e resulta no aumento da resistência mecânica e da dureza, e diminuição da resistência à corrosão e da ductilidade, ou seja, decréscimo do alongamento e da estricção. O processo é realizado abaixo da zona de temperatura crítica (720 °C). Os grãos permanecem deformados e diz-se que o aço está encruado. Nesta situação, os diagramas de tensão-deformação dos aços apresentam patamar de escoamento convencional, torna-se mais difícil a solda e, à temperatura da ordem de 600°C, o encruamento é perdido (Figura 3.2). Está incluído neste grupo o aço CA-60. Figura 3.2 - Diagrama tensão-deformação de aços tratados a frio Na Figura 3.2, tem-se: P: força aplicada; A: área da seção em cada instante; A0: área inicial da seção; a: ponto da curva correspondente à resistência convencional; b: ponto da curva correspondente à resistência aparente; c: ponto da curva correspondente à resistência real. USP – EESC – Departamento de Engenharia de Estruturas Aços para armaduras 3.5 3.4 BARRAS E FIOS A NBR 7480 (1996) fixa as condições exigíveis na encomenda, fabricação e fornecimento de barras e fios de aço destinados a armaduras para concreto armado. Essa Norma classifica barras os produtos de diâmetro nominal 5 ou superior, obtidos exclusivamente por laminação a quente, e como fios aqueles de diâmetro nominal 10 ou inferior, obtidos por trefilação ou processo equivalente, como por exemplo estiramento. Esta classificação pode ser visualizada na Tabela 3.1. Tabela 3.1 – Diâmetros nominais conforme a NBR 7480 (1996) O comprimento normal de fabricação de barras e fios é de 11m, com tolerância de 9%, mas nunca inferior a 6m. Porém, comercialmente são encontradas barras de 12m, levando-se em consideração possíveis perdas que ocorrem no processo de corte. 3.5 CARACTERÍSTICAS MECÂNICAS As características mecânicas mais importantes para a definição de um aço são o limite elástico, a resistência e o alongamento na ruptura. Essas características são determinadas através de ensaios de tração. O limite elástico é a máxima tensão que o material pode suportar sem que se produzam deformações plásticas ou remanescentes, além de certos limites. 5 6,3 8 10 12,5 16 20 22 25 32 40 2,4 3,4 3,8 4,2 4,6 5,0 5,5 6,0 6,4 7,0 8,0 9,5 10 BARRAS Ø >= 5 Laminação a Quente CA - 25 CA - 50 FIOS Ø <= 10 Laminação a Frio CA - 60 USP – EESC – Departamento de Engenharia de Estruturas Aços para armaduras 3.6 Resistência é a máxima força de tração que a barra suporta, dividida pela área de seção transversal inicial do corpo-de-prova. Alongamento na ruptura é o aumento do comprimento do corpo-de-prova correspondente à ruptura, expresso em porcentagem. • Os aços para concreto armado devem obedecer aos requisitos: • Ductilidade e homogeneidade; • Valor elevado da relação entre limite de resistência e limite de escoamento; • Soldabilidade; • Resistência razoável a corrosão. A ductilidade é a capacidade do material de se deformar plasticamente sem romper. Pode ser medida por meio do alongamento (ε) ou da estricção. Quanto mais dúctil o aço, maior é a redução de área ou o alongamento antes da ruptura. Um material não dúctil, como por exemplo o ferro fundido, não se deforma plasticamente antes da ruptura. Diz-se, então, que o material possui comportamento frágil. O aço para armadura passiva tem massa específica de 7850 kg/m3 , coeficiente de dilatação térmica α = 10-5 /°C para -20°C < T < 150°C e módulo de elasticidade de 210 GPa. 3.6 ADERÊNCIA A própria existência do material concreto armado decorre da solidariedade existente entre o concreto simples e as barras de aço. Qualitativamente, a aderência pode ser dividida em: aderência por adesão, aderência por atrito e aderência mecânica. A adesão resulta das ligações físico-químicas que se estabelecem na interface dos dois materiais, durante as reações de pega do cimento. USP – EESC – Departamento de Engenharia de Estruturas Aços para armaduras 3.7 O atrito é notado ao se processar o arrancamento da barra de aço do bloco de concreto que a envolve. As forças de atrito dependem do coeficiente de atrito entre aço e o concreto, o qual é função da rugosidade superficial da barra, e decorrem da existência de uma pressão transversal, exercida pelo concreto sobre a barra. A aderência mecânica é decorrente da existência de nervuras ou entalhes na superfície da barra. Este efeito também é encontrado nas barras lisas, em razão da existência de irregularidades próprias originadas no processo de laminação das barras. As nervuras e os entalhes têm como função aumentar a aderência da barra ao concreto, proporcionando a atuação conjunta do aço e do concreto. A influência desse comportamento solidário entre o concreto simples e as barras de aço é medida quantitativamente através do coeficiente de conformação superficial das barras (η). A NBR 7480 (1996) estabelece os valores mínimos para η1, apresentados na Tabela 3.2. Tabela 3.2 – Valores mínimos de η para φ ≥ 10mm As barras da categoria CA–50 são obrigatoriamente providas de nervuras transversais ou oblíquas. Os fios de diâmetro nominal inferior a 10mm (CA–60) podem ser lisos (η = 1,0), mas os fios de diâmetro nominal igual a 10mm ou superior devem ter obrigatoriamente entalhes ou nervuras, de forma a atender o coeficiente de conformação superficial η. CA-25 CA-50 CA-60 1,0 1,5 1,5 Categoria Coeficiente de conformação superficial mínimo para Ø >= 10mm USP – EESC – Departamento de Engenharia de Estruturas Aços para armaduras 3.8 3.7 DIAGRAMA DE CÁLCULO O diagrama de cálculo, tanto para aço tratado a quente quanto tratado a frio, é o indicado na Figura 3.3. Figura 3.3 - Diagrama tensão-deformação para cálculo fyk: resistência característica do aço à tração fyd: resistência de cálculo do aço à tração, igual a fyk / 1,15 fyck: resistência característica do aço à compressão; se não houver determinação experimental: fyck = fyk fycd: resistência de cálculo do aço à compressão, igual a fyck /1,15 εyd: deformação específica de escoamento (valor de cálculo) O diagrama indicado na Figura 3.3 representa um material elastoplástico perfeito. Os alongamentos (εs) são limitados a 10%o e os encurtamentos a 3,5%o, no caso de flexão simples ou composta, e a 2%o, no caso de compressão simples. Esses encurtamentos são fixados em função dos valores máximos adotados para o material concreto.
C
Quais são as propriedades do concreto armado
ESTRUTURAS DE CONCRETO – CAPÍTULO 2 Libânio M. Pinheiro, Cassiane D. Muzardo, Sandro P. Santos Março de 2004 CARACTERÍSTICAS DO CONCRETO Como foi visto no capítulo anterior, a mistura em proporção adequada de cimento, agregados e água resulta num material de construção – o concreto –, cujas características diferem substancialmente daquelas apresentadas pelos elementos que o constituem. Este capítulo tem por finalidade destacar as principais características e propriedades do material concreto, incluindo aspectos relacionados à sua utilização. 2.1 MASSA ESPECÍFICA Serão considerados os concretos de massa específica normal (ρc), compreendida entre 2000 kg/m3 e 2800 kg/m3 . Para efeito de cálculo, pode-se adotar para o concreto simples o valor 2400 kg/m3 e para o concreto armado 2500 kg/m3 . Quando se conhecer a massa específica do concreto utilizado, pode-se considerar, para valor da massa específica do concreto armado, aquela do concreto simples acrescida de 100 kg/m3 a 150 kg/m3 . 2.2 PROPRIEDADES MECÂNICAS As principais propriedades mecânicas do concreto são: resistência à compressão, resistência à tração e módulo de elasticidade. Essas propriedades são determinadas a partir de ensaios, executados em condições específicas. Geralmente, os ensaios são realizados para controle da qualidade e atendimento às especificações. 2.2.1 Resistência à compressão A resistência à compressãosimples, denominada fc, é a característica mecânica mais importante. Para estimá-la em um lote de concreto, são moldados e preparados corpos-de-prova para ensaio segundo a NBR 5738 – Moldagem e cura de corpos-de-prova cilíndricos ou prismáticos de concreto, os quais são USP – EESC – Departamento de Engenharia de Estruturas Características do Concreto 2.2 ensaiados segundo a NBR 5739 – Concreto – Ensaio de compressão de corposde-prova cilíndricos. O corpo-de-prova padrão brasileiro é o cilíndrico, com 15cm de diâmetro e 30cm de altura, e a idade de referência para o ensaio é 28 dias. Após ensaio de um número muito grande de corpos-de-prova, pode ser feito um gráfico com os valores obtidos de fc versus a quantidade de corpos-de-prova relativos a determinado valor de fc, também denominada densidade de freqüência. A curva encontrada denomina-se Curva Estatística de Gauss ou Curva de Distribuição Normal para a resistência do concreto à compressão (Figura 2.1). Figura 2.1 – Curva de Gauss para a resistência do concreto à compressão Na curva de Gauss encontram-se dois valores de fundamental importância: resistência média do concreto à compressão, fcm, e resistência característica do concreto à compressão, fck. O valor fcm é a média aritmética dos valores de fc para o conjunto de corpos-deprova ensaiados, e é utilizado na determinação da resistência característica, fck, por meio da fórmula: fck = fcm −1,65s O desvio-padrão s corresponde à distância entre a abscissa de fcm e a do ponto de inflexão da curva (ponto em que ela muda de concavidade). O valor 1,65 corresponde ao quantil de 5%, ou seja, apenas 5% dos corposde-prova possuem fc < fck, ou, ainda, 95% dos corpos-de-prova possuem fc ≥ fck. Portanto, pode-se definir fck como sendo o valor da resistência que tem 5% de probabilidade de não ser alcançado, em ensaios de corpos-de-prova de um determinado lote de concreto. USP – EESC – Departamento de Engenharia de Estruturas Características do Concreto 2.3 Como será visto posteriormente, a NBR 8953 define as classes de resistência em função de fck. Concreto classe C30, por exemplo, corresponde a um concreto com fck = 30MPa. Nas obras, devido ao pequeno número de corpos-de-prova ensaiados, calculase fck,est, valor estimado da resistência característica do concreto à compressão. 2.2.2 Resistência à tração Os conceitos relativos à resistência do concreto à tração direta, fct, são análogos aos expostos no item anterior, para a resistência à compressão. Portanto, tem-se a resistência média do concreto à tração, fctm, valor obtido da média aritmética dos resultados, e a resistência característica do concreto à tração, fctk ou simplesmente ftk, valor da resistência que tem 5% de probabilidade de não ser alcançado pelos resultados de um lote de concreto. A diferença no estudo da tração encontra-se nos tipos de ensaio. Há três normalizados: tração direta, compressão diametral e tração na flexão. a) Ensaio de tração direta Neste ensaio, considerado o de referência, a resistência à tração direta, fct, é determinada aplicando-se tração axial, até a ruptura, em corpos-de-prova de concreto simples (Figura 2.2). A seção central é retangular, medindo 9cm por 15cm, e as extremidades são quadradas, com 15cm de lado. Figura 2.2 – Ensaio de tração direta b) Ensaio de tração na compressão diametral (spliting test) É o ensaio mais utilizado. Também é conhecido internacionalmente como Ensaio Brasileiro. Foi desenvolvido por Lobo Carneiro, em 1943. Para a sua realização, um corpo-de-prova cilíndrico de 15cm por 30 cm é colocado com o eixo horizontal entre os pratos da prensa (Figura 2.3), sendo aplicada uma força até a sua ruptura por tração indireta (ruptura por fendilhamento). USP – EESC – Departamento de Engenharia de Estruturas Características do Concreto 2.4 Figura 2.3 – Ensaio de tração por compressão diametral O valor da resistência à tração por compressão diametral, fct,sp, encontrado neste ensaio, é um pouco maior que o obtido no ensaio de tração direta. O ensaio de compressão diametral é simples de ser executado e fornece resultados mais uniformes do que os da tração direta. c) Ensaio de tração na flexão Para a realização deste ensaio, um corpo-de-prova de seção prismática é submetido à flexão, com carregamentos em duas seções simétricas, até à ruptura (Figura 2.4). O ensaio também é conhecido por “carregamento nos terços”, pelo fato das seções carregadas se encontrarem nos terços do vão. Analisando os diagramas de esforços solicitantes (Figura 2.5) pode-se notar que na região de momento máximo tem-se cortante nula. Portanto, nesse trecho central ocorre flexão pura. Os valores encontrados para a resistência à tração na flexão, fct,f, são maiores que os encontrados nos ensaios descritos anteriormente. Figura 2.4 – Ensaio de tração na flexão USP – EESC – Departamento de Engenharia de Estruturas Características do Concreto 2.5 Figura 2.5 – Diagramas de esforços solicitantes (ensaio de tração na flexão) d) Relações entre os resultados dos ensaios Como os resultados obtidos nos dois últimos ensaios são diferentes dos relativos ao ensaio de referência, de tração direta, há coeficientes de conversão. Considera-se a resistência à tração direta, fct, igual a 0,9 fct,sp ou 0,7 fct,f, ou seja, coeficientes de conversão 0,9 e 0,7, para os resultados de compressão diametral e de flexão, respectivamente. Na falta de ensaios, as resistências à tração direta podem ser obtidas a partir da resistência à compressão fck: ctk,sup ctm ctk,inf ctm 2/3 ctm ck f 1,3 f f 0,7 f f 0,3 f = = = Nessas equações, as resistências são expressas em MPa. Será visto oportunamente que cada um desses valores é utilizado em situações específicas. 2.2.3 Módulo de elasticidade Outro aspecto fundamental no projeto de estruturas de concreto consiste na relação entre as tensões e as deformações. Sabe-se da Resistência dos Materiais que a relação entre tensão e deformação, para determinados intervalos, pode ser considerada linear (Lei de USP – EESC – Departamento de Engenharia de Estruturas Características do Concreto 2.6 Hooke), ou seja, σ = E ε , sendo σ a tensão, ε a deformação específica e E o Módulo de Elasticidade ou Módulo de Deformação Longitudinal (Figura 2.6). Figura 2.6 - Módulo de elasticidade ou de deformação longitudinal Para o concreto a expressão do Módulo de Elasticidade é aplicada somente à parte retilínea da curva tensão-deformação ou, quando não existir uma parte retilínea, a expressão é aplicada à tangente da curva na origem. Neste caso, tem-se o Módulo de Deformação Tangente Inicial, Eci (Figura 2.7). Figura 2.7 - Módulo de deformação tangente inicial (Eci) O módulo de deformação tangente inicial é obtido segundo ensaio descrito na NBR 8522 – Concreto – Determinação do módulo de deformação estática e diagrama tensão-deformação. USP – EESC – Departamento de Engenharia de Estruturas Características do Concreto 2.7 Quando não forem feitos ensaios e não existirem dados mais precisos sobre o concreto, para a idade de referência de 28 dias, pode-se estimar o valor do módulo de elasticidade inicial usando a expressão: 1/2 ci ck E = 5600 f Eci e fck são dados em MPa. O Módulo de Elasticidade Secante, Ecs, a ser utilizado nas análises elásticas do projeto, especialmente para determinação de esforços solicitantes e verificação de limites de serviço, deve ser calculado pela expressão: Ecs = 0,85 Eci Na avaliação do comportamento de um elemento estrutural ou de uma seção transversal, pode ser adotado um módulo de elasticidade único, à tração e à compressão, igual ao módulo de elasticidade secante (Ecs). 2.2.4 Coeficiente de Poisson Quando uma força uniaxial é aplicada sobre uma peça de concreto, resulta uma deformação longitudinal na direção da carga e, simultaneamente, uma deformação transversal com sinal contrário (Figura 2.8). Figura 2.8 – Deformações longitudinais e transversais A relação entre a deformação transversal e a longitudinal é denominada coeficiente de Poisson e indicada pela letra ν. Para tensões de compressão menores que 0,5 fc e de traçãomenores que fct, pode ser adotado ν = 0,2. USP – EESC – Departamento de Engenharia de Estruturas Características do Concreto 2.8 2.2.5 Módulo de elasticidade transversal O módulo de elasticidade transversal pode ser considerado Gc = 0,4 Ecs. 2.2.6 Estados múltiplos de tensão Na compressão associada a confinamento lateral, como ocorre em pilares cintados, por exemplo, a resistência do concreto é maior do que o valor relativo à compressão simples. O cintamento pode ser feito com estribos, que impedem a expansão lateral do pilar, criando um estado múltiplo de tensões. O cintamento também aumenta a dutilidade do elemento estrutural. Na região dos apoios das vigas, pode ocorrer fissuração por causa da força cortante. Essas fissuras, com inclinação aproximada de 45°, delimitam as chamadas bielas de compressão. Portanto, as bielas são regiões comprimidas com tensões de tração na direção perpendicular, caracterizando um estado biaxial de tensões. Nesse caso tem-se uma resistência à compressão menor que a da compressão simples. Portanto, a resistência do concreto depende do estado de tensão a que ele se encontra submetido. 2.3 ESTRUTURA INTERNA DO CONCRETO Na preparação do concreto, com as mistura dos agregados graúdos e miúdos com cimento e água, tem início a reação química do cimento com a água, resultando gel de cimento, que constitui a massa coesiva de cimento hidratado. A reação química de hidratação do cimento ocorre com redução de volume, dando origem a poros, cujo volume é da ordem de 28% do volume total do gel. Durante o amassamento do concreto, o gel envolve os agregados e endurece com o tempo, formando cristais. Ao endurecer, o gel liga os agregados, resultando um material resistente e monolítico – o concreto. A estrutura interna do concreto resulta bastante heterogênea: adquire forma de retículos espaciais de gel endurecido, de grãos de agregados graúdo e miúdo de várias formas e dimensões, envoltos por grande quantidade de poros e capilares, portadores de água que não entrou na reação química e, ainda, vapor d’água e ar. Fisicamente, o concreto representa um material capilar pouco poroso, sem continuidade da massa, no qual se acham presentes os três estados da agregação – sólido, líquido e gasoso. USP – EESC – Departamento de Engenharia de Estruturas Características do Concreto 2.9 2.4 DEFORMAÇÕES As deformações do concreto dependem essencialmente de sua estrutura interna. 2.4.1 Retração Denomina-se retração à redução de volume que ocorre no concreto, mesmo na ausência de tensões mecânicas e de variações de temperatura. As causas da retração são: • Retração química: contração da água não evaporável, durante o endurecimento do concreto. • Retração capilar: ocorre por evaporação parcial da água capilar e perda da água adsorvida. O tensão superficial e o fluxo de água nos capilares provocam retração. • Retração por carbonatação: Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O (ocorre com diminuição de volume). 2.4.2 Expansão Expansão é o aumento de volume do concreto, que ocorre em peças submersas. Nessas peças, no início tem-se retração química. Porém, o fluxo de água é de fora para dentro. As decorrentes tensões capilares anulam a retração química e, em seguida, provocam a expansão da peça. 2.4.3 Deformação imediata A deformação imediata se observa por ocasião do carregamento. Corresponde ao comportamento do concreto como sólido verdadeiro, e é causada por uma acomodação dos cristais que formam o material. 2.4.4 Fluência Fluência é uma deformação diferida, causada por uma força aplicada. Corresponde a um acréscimo de deformação com o tempo, se a carga permanecer. Ao ser aplicada uma força no concreto, ocorre deformação imediata, com uma acomodação dos cristais. Essa acomodação diminui o diâmetro dos capilares e aumenta a pressão na água capilar, favorecendo o fluxo em direção à superfície. Tanto a diminuição do diâmetro dos capilares quanto o acréscimo do fluxo aumentam a tensão superficial nos capilares, provocando a fluência. USP – EESC – Departamento de Engenharia de Estruturas Características do Concreto 2.10 No caso de muitas estruturas reais, a fluência e a retração ocorrem ao mesmo tempo e, do ponto de vista prático, é conveniente o tratamento conjunto das duas deformações. 2.4.5 Deformações térmicas Define-se coeficiente de variação térmica αte como sendo a deformação correspondente a uma variação de temperatura de 1°C. Para o concreto armado, para variações normais de temperatura, a NBR 6118 permite adotar αte = 10-5 /°C. 2.5 FATORES QUE INFLUEM Os principais fatores que influem nas propriedades do concreto são: • Tipo e quantidade de cimento; • Qualidade da água e relação água-cimento; • Tipos de agregados, granulometria e relação agregado-cimento; • Presença de aditivos e adições; • Procedimento e duração da mistura; • Condições e duração de transporte e de lançamento; • Condições de adensamento e de cura; • Forma e dimensões dos corpos-de-prova; • Tipo e duração do carregamento; • Idade do concreto; umidade; temperatura etc.
O que é Concreto Armado?
Vantagens e Desvantagens do concreto armado. Características das estruturas em concreto armado. O que é concreto armado e o passo a passo para sua execução.
Por Caio Pereira • Atualizado em 8 de maio de 2019
Concreto armado é um tipo de estrutura que utiliza armações feitas com barras de aço. Essas ferragens são utilizadas devido à baixa resistência aos esforços de tração do concreto, que tem alta resistência à compressão.
Em uma estrutura de concreto armado, o uso de aço em vigas e pilares torna-se indispensável e o dimensionamento precisa ser bem calculado seguindo as normas vigentes dos órgãos reguladores.
O projeto de uma estrutura em concreto armado é realizado por engenheiros especializados em cálculo estrutural. Também conhecidos como calculistas, eles vão dimensionar a bitola do aço a ser utilizado e os elementos que compõem a estrutura, como vigas, pilares, lajes, blocos, sapatas, etc, assim como determinar 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 desvantagens. Para que um projeto seja bem sucedido, a avaliação e comparação de alguns fatores no momento da escolha do tipo de estrutura são indispensáveis para a redução de custos e adaptação técnica para cada projeto.
Estrutura em concreto armado.
Vantagens do concreto armado
O concreto armado tem uma elevada resistência à compressão em comparação aos outros materiais de construção.
Devido à armação, o concreto armado também pode suportar uma boa quantidade de esforços de tração.
O custo de manutenção do concreto armado é muito baixo.
Uma estrutura em concreto armado pode ser moldada de diversas maneiras e formatos.
Exige mão de obra menos qualificada para sua execução, em comparação com estruturas metálicas, por exemplo.
Boa resistência ao fogo e ao tempo.
Uma estrutura de concreto armado é mais durável do que qualquer outro sistema de construção.
Boa resistência ao desgaste mecânico como choques e vibrações.
Desvantagens do concreto armado
Por ser muitas vezes produzido in loco, a resistência final do concreto pode ser afetada devido a erros durante os processos de mistura e cura.
O concreto armado utiliza-se de formas de madeira ou metálicas, encarecendo o projeto.
Uma estrutura de concreto armado gera muitos resíduos e lixos de construção.
Para uma construção de um edifício de vários andares, a seção dos pilares para uma estrutura em concreto armado é maior do que a seção dos pilares em uma estrutura metálica.
O concreto armado tem grande peso próprio (2.500 kg/m3).
Tempo de execução maior do que outros sistemas de construção, devido ao tempo de cura (pode ser reduzido com uso de aditivos).
A demolição de uma estrutura em concreto armado é de difícil execução, podendo ser inviáveis devido ao custo.
Normas brasileiras para concreto armado
A principal norma referente ao concreto armado é a NBR 6118/2003 – Projeto de estruturas de concreto – Procedimento. Entretanto, várias outras normas são utilizadasno momento da concepção do projeto para atender as peculiaridades de cada obra. Algumas delas estão listadas abaixo, mas existem outras que poderiam ser listadas.
	NB 1
	NBR 6118
	Projeto e Execução de Obras de Concreto Armado
	NB 2
	NBR 7187
	Cálculo e Execução de Pontes de Concreto Armado
	NB 4
	NBR 6119
	Cálculo e Execução de Lajes Mistas
	NB 5
	NBR 6120
	Cargas Para o Cálculo de Estruturas de Edificações
	NB 6
	NBR 7188
	Cargas Móveis em Pontes Rodoviárias
	NB 7
	NBR 7189
	Cargas Móveis em Pontes Ferroviárias
	NB 8
	NBR 5984
	Norma Geral do Desenho Técnico
	NB 16
	NBR 7191
	Execução de Desenhos para Obras de Concreto Simples ou Armado
	NB 49
	
	Projeto e Execução de Obras de Concreto Simples
	NB 51
	
	Projeto e Execução de Fundações
	NB 116
	NBR 7197
	Cálculo e Execução de Obras de Concreto Protendido
	NB 599
	NBR 6123
	Forças Devidas ao Vento em Edificações
	EB 1
	NBR 5732
	Cimento Portland Comum
	EB 3
	NBR 7480
	Barras e Fios de Aço Destinados a Armaduras para Concreto Armado
	EB 4
	NBR 7211
	Agregados para Concreto
	
	NBR 722
	Execução de Concreto Dosado em Central
	EB 565
	
	Telas de Aço Soldadas para Armaduras de Concreto
	EB 780
	
	Fios de Aço para Concreto Protendido
	EB 781
	
	Cordoalhas de Aço para Concreto Protendido
	MB 1
	NBR 7215
	Ensaio de Cimento Portland
	MB 2
	NBR 5738
	Confecção  e  Cura  de  Corpos  de  Prova  de  Concreto Cilíndricos ou Prismáticos
	MB 3
	NBR 5739
	Ensaio de Compressão de Corpos de Prova Cilíndricos de Concreto
	MB 4
	NBR 6152
	Determinação  das  Propriedades  Mecânicas  à  Tração  de Materiais Metálicos
	MB 215
	
	Determinação do Inchamento de Agregados Miúdos para Concreto
	MB 256
	
	Consistência do Concreto pelo Abatimento do Tronco de Cone
	
	NBR 7187
	Cálculo e Execução de Ponte em Concreto Armado
	
	NBR 7212
	Execução de Concreto Dosado em Central
	
	NBR 7807
	Símbolo Gráfico para Projeto de Estruturas – Simbologia
	
	NBR 8681
	Ações e Segurança nas Estruturas
	
	NBR 8953
	Concreto para Fins Estruturais – Classificação por Grupos de Resistência
	
	NBR 9062
	Projeto e Execução de Estruturas de Concreto Pré-Moldado
	
	NBR 11173
	Projeto e execução de Argamassas Armadas
	
	NBR 12317
	Controle Tecnológico de Materiais Componentes do Concreto
	
	NBR 12654
	Controle tecnológico dos Materiais Componentes do Concreto
	
	NBR 12655
	Concreto – Preparo, Controle e Recebimento do Concreto
Quer citar este artigo em seu trabalho? Utilize o modelo abaixo:
PEREIRA, Caio. O que é Concreto Armado?. Escola Engenharia, 2015. Disponível em: https://www.escolaengenharia.com.br/concreto-armado/. Acesso em: 7 de novembro de 2020.
d) A quais tipos de esforços estão sujeitas as estruturas de concreto armado?
Pdf
Uma viga de concreto armado resiste a carregamentos externos primeiramente pelos momentos Fletores (M) e forças cortantes (V). De modo geral, uma viga de concreto armado, o dimensionamento à flexão e o deslocamento vertical (flecha) determinam as dimensões da seção transversal e a armadura longitudinal. O dimensionamento da viga ao esforço cortante é normalmente feito na sequência, determinando-se a chamada armadura transversal.
 
http://www.fec.unicamp.br/~almeida/ec802/Vigas/UNESP_Bauru/Cortante-04.pdf
e) Quais tipos de ações são consideradas sobre uma estrutura de concreto armado para o seu dimensionamento econômico e seguro?
Pdf universada paulistas
A primeira teoria realista ou consistente sobre o dimensionamento das peças de concreto
armado surgiu com uma publicação, em 1902, de E. Mörsch, eminente engenheiro alemão,
professor da Universidade de Stuttgart (Alemanha). Suas teorias resultaram de ensaios
experimentais, dando origem às primeiras normas para o cálculo e construção em concreto
armado. A treliça clássica de Mörsch é uma das maiores invenções em concreto armado,
permanecendo ainda aceita, apesar de ter surgido há mais de 100 anos.
Em linhas gerais o texto segue as prescrições contidas na nova norma NBR 6118/2003
(“Projeto de estruturas de concreto – Procedimento”), conforme a versão corrigida de março de
2004, para o projeto e dimensionamento dos elementos de concreto armado.
não abordam todos os temas existentes, porque o Concreto Armado é
um campo muito vasto, porém, os conteúdos tratam dos temas mais importantes e comuns do dia
a dia das atividades do Engenheiro Estrutural. Ao final do curso espera-se que o aluno esteja apto
a iniciar suas atividades no ramo do projeto estrutural de edifícios, em empresas ou escritórios de
cálculo estrutural
AGRESSIVIDADE DO AMBIENTE
A agressividade do meio ambiente 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 das
estruturas de concreto.
Nos projetos das estruturas correntes, a agressividade ambiental deve ser classificada de
acordo com o apresentado na Tabela 2 e pode ser avaliada, simplificadamente, segundo as
condições de exposição da estrutura ou de suas partes.
A segurança que todos os tipos de estruturas deve apresentar envolve dois aspectos
principais. O primeiro, e mais importante, é que uma estrutura não pode, obviamente, nunca
alcançar a ruptura. O segundo aspecto é relativo ao conforto, à tranqüilidade do usuário na
utilização da construção. A NBR 6118/03 (itens 3.2 e 10.4) trata esses dois aspectos da segurança
apresentando os “Estados Limites”, que são situações limites que as estruturas não devem
ultrapassar. A segurança da estrutura contra o colapso relaciona-se ao chamado “Estado Limite
Último”, e a segurança do usuário na utilização da estrutura relaciona-se aos “Estados Limites de
Serviço”.
No projeto das estruturas de concreto armado e protendido o dimensionamento dos
diferentes elementos estruturais é feito no chamado “Estado Limite Último” (ruína), onde os
elementos estruturais são dimensionados como se estivessem prestes a romper, pelo menos
teoricamente. No entanto, para evitar que a ruptura ocorra, todas as estruturas são projetadas com
uma margem de segurança, isto é, uma folga de resistência relativamente aos carregamentos
aplicados na estrutura, de tal forma que, para ocorrer a ruptura a estrutura teria que estar
submetida a carregamentos bem superiores para os quais foi projetada.
A margem de segurança no dimensionamento dos elementos estruturais ocorre com a
introdução de coeficientes numéricos chamados “coeficientes de ponderação” ou “coeficientes de
segurança”, que farão com que, em serviço, as estruturas trabalhem longe ou a uma certa
“distância” da ruína.
Para os coeficientes de segurança são adotados valores numéricos de tal forma que as
ações sejam majoradas e as resistências dos materiais sejam minoradas. Existem basicamente três
coeficientes de segurança, um que majora o valor das ações, e conseqüentemente os esforços
solicitantes, e outros dois que minoram as resistências do concreto e do aço.
Por exemplo, no caso de um pilar de concreto armado submetido à uma força normal de
compressão de 100 kN (10 tf), o dimensionamento teórico do pilar é feito como se a força normal
fosse de 140 kN, calculado multiplicando-se a força de compressão real pelo coeficiente de
segurança γf de 1,4 (Figura 64). A força normal de 140 kN é chamada “força de cálculo”.
As resistências dos materiais que compõem o pilar – o concreto e o aço – são minoradas
por coeficientes de segurança dos materiais, sendo em geral 1,4 para o concreto e 1,15 para o aço
(ver Tabela 5). Assim, por exemplo, se no pilar for aplicado o concreto C25 (fck de 25 MPa = 2,5
kN/cm2 = 250 kgf/cm2), o dimensionamento teórico será feito como se a resistência do concreto
fosse menor, de valor 25/1,4 = 17,86 MPa. No caso do aço, se aplicado o aço CA-50, com
resistência de início de escoamento (fyk) de 500 MPa, o dimensionamento será feito como se a
resistência do aço fosse menor, de valor 500/1,15 = 434,8 MPa. As resistências de 17,86 MPa
para o concreto e 434,8 MPa para o aço são chamadas “resistênciasde cálculo”.
Embora na teoria o pilar tenha sido dimensionado no “Estado Limite Último”, e isso
ocorre com o pilar tendo o concreto e o aço com as máximas deformações possíveis, na realidade
o pilar em serviço estará a uma certa “distância” da ruptura, isto é, com uma margem de
segurança contra a ruptura, introduzida ao serem considerados os coeficientes de segurança no
dimensionamento.
Em resumo, segurança é quando todo o conjunto da estrutura, bem como as partes que a
compõe, resiste às solicitações externas na sua combinação mais desfavorável, durante toda a vida
útil, e com uma conveniente margem de segurança. Portanto, no projeto de uma estrutura, mesmo
que seja apenas uma peça, como uma laje, uma viga ou um pilar, deve-se ter a preocupação de
garantir as seguintes características à estrutura: resistência, estabilidade, utilização e durabilidade.
As estruturas devem também ser analisadas quanto às deformações, à fissuração e ao
conforto do usuário na sua utilização. A fim de não prejudicar a estética e a utilização da
construção, as estruturas não devem apresentar deformações excessivas, principalmente flechas, e
as aberturas das fissuras devem ser limitadas, visando garantir a durabilidade. Esses quesitos são
tratados pelos “Estados Limites de Serviço”.
http://coral.ufsm.br/decc/ECC1006/Downloads/FUNDAMENTOS.pdf
f) Explique o que são os estádios de uma estrutura de concreto armado.
https://engdouglas.files.wordpress.com/2016/03/est-de-concreto-armado-i-aula-iii.pdf
pdf estrutura de concreto
Estádios
Os estadios servem para caracterizar o
desempenho da secao de concreto armado.
Sao analisados aplicando-se um
carregamento crescente que varia entre 0 e o
carregamento que rompe a secao.
Neste intervalo, a secao passa por tres fases
diferentes: Estádio I, Estádio II e Estádio III.
Segundo o dicionario priberam:
es·tá·di·o
(latim stadium, -ii, do grego stádion, -ou)
substantivo masculino
1. Recinto de grandes dimensoes, com bancadas para os .espectadores, desti
nado especialmente a competicoes .esportivas (ex.: estádio de atletismo, está
dio de futebol).
2. Antiga unidade de medida grega de comprimento, equivalente a 206,25 me
tros.
3. Arena dos jogos romanos, com o comprimento dessa unidade de medida.
4. Cada um dos momentos em que se pode dividir um processo ou uma evol
ução. = ESTADO, ETAPA, FASE, PERÍODO
5. Exercicio de uma profissao, de um emprego.
16-02-2016
Estádio I
• Fase de inicio de aplicacao do carregamento;
• Tensoes baixas;
• Considera-se a resistencia a tracao do concreto - ftk;
• Comportamento linear - Aplica-se a lei de Hooke – toda a
secao funciona em regime elastico;
• Nao ha fissuracao na peca.
Lei de Hooke:
• Tensao proporcional a deformacao
• Comportamento Elastico
Nao se utiliza o Estadio I para o dimensionamento da
peca;
• Estadio I e utilizado para o calculo do momento de
fissuracao, e a partir dele, a armadura minima
obrigatoria;
• Limite do Estadio I – fissuracao da peca.
Estádio II
• Tensoes de servico;
• Ha fissuracao na peca;
• Desconsidera-se a resistencia a tracao do concreto –
tensoes de tracao passam a ser aplicadas na
armadura;
• Comportamento não-linear – porem, lei de Hooke
ainda se aplica a regiao comprimida da secao;
Fissuras caminham em direcao a linha neutra;
• No Estadio II se verifica o comportamento da peca em
situacao de servico (limite para abertura de fissuras e
deformacoes excessivas);
• Limite do Estadio II: inicio da plastificacao da regiao
comprimida de concreto.
Limite do Estadio II – plastificacao da secao
comprimida do concreto
• Tipos de verificacao para o Estadio II: Estado
Limite de Servico (ELS):
– Abertura de fissuras - NBR 6118 Tabela 13.3
– Deformacoes (flechas) – NBR 6118 Tabela 13.2
Estádio III
• Tensoes de calculo;
• Comportamento não-linear – secao plastificada, ou seja, tensoes
nao proporcionais as deformacoes;
• Para deformacoes constantes no concreto – tensoes em diagrama
parabola-retangulo;
• E dentro do Estadio III que a peca submetida a flexao e
dimensionada.
Simplificacao da NBR 6118 para diagrama parabola retangulo:
A fim de simplificar a distribuicao de tensoes de
compressao, a norma permite transformar o diagrama parabola
retangulo em um diagrama retangular equivalente, onde a
tensao σcd=0,85.fcd (ou 0,80.fcd para secoes circulares); e a altura
da linha neutra X = 0,8.X
O dimensionamento das armaduras e feito com este
sistema simplificado
Domínios de deformação na ruína
A partir do momento em que a secao de concreto
armado entra no Estadio III, o concreto entra em estado de
deformacao plastica, de modo que os materiais atingem seus
limites de deformacao.
O dimensionamento da secao transversal e feito sobre
os limites de deformacao do aco e do concreto, sendo:
• Alongamento Ultimo do Aco - ξsu=1,0%;
• Encurtamento Ultimo do Concreto
– ξcu=0,20% – para compressao simples;
– ξcu=0,35% – para flexao;
g) O que e quais são os estados limites de uma estrutura de concreto armado?
https://www.guiadaengenharia.com/estados-limites/#:~:text=De%20acordo%20com%20o%20item,deforma%C3%A7%C3%B5es%20excessivas%20(ELS%2DDEF)%3B
Estados Limites de Serviço – ELS
 O próximo estado limite da ABNT NBR 6118:2014 que devemos conhecer é o ELS.
Diferentemente dos primeiros estados limites que acabamos de ser apresentados, os estados limites de serviço são os critérios de segurança que estão relacionados ao conforto para os usuários, durabilidade da estrutura, aparência e boa utilização de um modo geral.
Os estados-limites de serviço que merecem nossa atenção
De acordo com o item 3.2 da ABNT NBR 6118:2014, os estados limites de serviço que devem ser verificados para a segurança das estruturas de concreto são classificados em:
Estado limite de formação de fissuras (ELS-F);
Estado limite de abertura das fissuras (ELS-W);
Estado limite de deformações excessivas (ELS-DEF);
Estado limite de descompressão (ELS-D);
Estado limite de descompressão parcial (ELS-DP);
Estado limite de compressão excessiva (ELS-CE);
Estado limite de vibrações excessivas (ELS-VE).
 
Entre os exemplos mais comuns do ELS, que provocam desconfortos aos usuários, perda de durabilidade da estrutura e até risco à segurança, estão os seguintes:
Flechas excessivas em lajes ou vigas;
Fissuração exagerada;
Forte vibração da estrutura;
Recalques consideráveis.
 
Caso de fissuração exagerada em uma estrutura de concreto.
 
 
Clássico caso de recalque em uma estrutura de concreto.
Diferença entre ELU e ELS
 Conforme prometido, você já deve ter conseguido entender o que cada estado limite significa, agora vamos solidificar o que aprendemos nesse post.
A principal diferença entre o Estado Limite Último e o Estado Limite de Serviço é que o primeiro oferece um risco iminente de ruína da estrutura, devendo ser reparado imediatamente.
Já o segundo estado limite de desempenho não oferece risco iminente de ruína, estando apenas fora dos padrões normais de funcionamento mas, mesmo assim, o ELS não deve ser menosprezado.
Outra diferença é que o ELU é o estado limite mais indesejável para o engenheiro, pois significa que a estrutura está sob condição última, como, por exemplo, um pilar que ameaça romper.
Desse modo, a estrutura corre mais perigo de colapso que no ELU que no ELS, que praticamente está presente no nosso cotidiano, principalmente sob a forma de fissuras.
No livro Informática Aplicada a Estruturas de Concreto Armado, além de apresentar tais diferenças de maneira também bem simples e intuitiva, é apresentada uma seção sobre a utilização de BIM aplicado a projetos estruturais. Indico para você que tem interesse no ramo de engenharia estrutural!
A importância do estados limites
Por fim, para que necessitamos tanto conhecer os estados limites?
Porque um bom projeto estrutural deve atender aos requisitos de segurança presentes na ANBT NBR 6118:2014, pois, quando os estados limites são alcançados significa que o uso da edificação pode ser inviabilizado por não garantir a segurança necessária.
Dessa forma, primeiro analisamos a estrutura para o cálculo das solicitações, depois dimensionamosas armaduras para que possam funcionar no estado limite último e, por último, verificamos cada um dos estados limites de serviço.
 
PARA SEU MAIOR ENTENDIMENTO:
(1) Capacidade de adaptação plástica considera as não linearidades, admitindo-se materiais de comportamento rígido-plástico perfeito ou elastoplástico perfeito. Veja mais sobre isso no item 14.5.4 da ABNT NBR 6118:2014. 
(2) Entende-se por efeitos de segunda ordem aqueles provocados numa estrutura devido a uma análise em segunda ordem, ou seja, ao estudo de equilíbrio de uma estrutura na sua posição deformada. Veja mais sobre isso no item 15.4 da ABNT NBR 6118:2014.
h) Como o ambiente pode interferir na estrutura e no dimensionamento do concreto armado?
https://docente.ifrn.edu.br/valtencirgomes/disciplinas/construcao-de-edificios/abnt-6118-projeto-de-estruturas-de-concreto-procedimento
A agressividade do meio ambiente 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 das estruturas de concreto.
6.4.2 Nos projetos das estruturas correntes, a agressividade ambiental deve ser classificada de acordo
com o apresentado na tabela 6.1 e pode ser avaliada, simplificadamente, segundo as condições de
exposição da estrutura ou de suas partes
pdf norma brasileira
i) Quais são as classes de agressividade do ambiente e por que há necessidade de cobrimentos diferentes da armadura?
https://suporte.altoqi.com.br/hc/pt-br/articles/115004556014-Classes-de-agressividade-normativas
Classes de agressividade normativas
 
LUCAS FRANCESCHI
há 4 meses
 
Atualizado
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A norma NBR 6118:2014 possui diversas considerações e prescrições com o objetivo de garantir durabilidade das estruturas de concreto armado. Tais considerações dizem respeito a critérios de projeto a serem adotados em função da classificação de agressividade do ambiente à estrutura, que visam proteger os elementos estruturais e garantir seu desempenho durante a vida útil de projeto. Esta série de artigos apresenta as principais prescrições normativas referentes à durabilidade das estruturas.
Prescrições normativas referentes à durabilidade das estruturas
Classes de agressividade normativas (este artigo)
Limites para as propriedades do concreto em função da agressividade ambiental
Prescrições normativas para cobrimento das armaduras
Limites normativos para fissuração em serviço
Classes de agressividade
De acordo com o item 6.4.2 da norma NBR 6118:2014, a agressividade ambiental de uma estrutura em projeto deve ser classificada de acordo com a Tabela 6.1 (abaixo). Esta classificação está relacionada às ações físicas e químicas que atuam sobre as estruturas de concreto, independente das ações mecânicas, das variações volumétricas de origem térmica, da retração hidráulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de concreto. 
A definição desta classe de agressividade ambiental (CAA) é fundamental na concepção do projeto estrutural, pois influenciará nos valores mínimos de resistências características que devem ser respeitados, no valor mínimo do cobrimento de armadura e na máxima abertura de fissura permitida.
Observa-se que a norma define as classes através do tipo de ambiente em que será construída a edificação. Por exemplo, áreas urbanas são consideradas CAA II, o que corresponde a uma agressividade moderada e pequeno risco de deterioração.
Entretanto, para praticamente todas as CAA (exceto CAA IV – respingos de maré) a norma permite que se admita uma classe de agressividade um nível mais brando quando se tratar de ambientes internos secos revestidos com argamassa. No caso de ambientes urbanos e industriais, uma redução em um nível na CAA também pode ser justificada se a região apresentar clima seco.
 
Colaboradores: Sílvia Santos
André Sagave
Luiz Duarte
j) Como é garantida a correta adesão do aço com o concreto para que trabalhem juntos?
http://www.comunidadedaconstrucao.com.br/sistemas-construtivos/3/armacao-decisoes/execucao/54/armacao-decisoes.html#:~:text=Essa%20ader%C3%AAncia%20%C3%A9%20garantida%20atrav%C3%A9s,evitar%20a%20corros%C3%A3o%20do%20a%C3%A7o.
http://www.fec.unicamp.br/~almeida/cv714/Ancoragem.pdf
Estrutura de Concreto
Armação - decisões
Numa estrutura de concreto armado, o aço tem como função básica resistir aos esforços de tração. Isso ocorre pois o concreto não possui resistência à tração suficiente para absorver os esforços solicitantes de uma edificação. Nessa lógica, durante a realização do cálculo estrutural, as regiões sujeitas aos esforços de tração devem ser armadas. Por exemplo, no caso de lajes simplesmente apoiadas, sob a ação de cargas verticais dirigidas de cima para baixo, a armadura deve ser colocada na face inferior da laje.
O trabalho solidário do concreto com o aço é possível graças às compatibilidades física e química que ocorrem entre os dois materiais:
• Compatibilidade física - o aço e o concreto possuem deformações próximas durante as variações térmicas.
• Compatibilidade química - o aço não se corrói com o ambiente alcalino do concreto.
Além disso, para que o concreto e o aço trabalhem solidariamente, resistindo aos esforços a que são submetidos, deve haver uma aderência entre os dois materiais. Essa aderência é garantida através de ligação mecânica, propiciada pela rugosidade das barras de aço e também pela introdução de mossas e saliências na superfície das barras.
Durante a execução, deve-se tomar o cuidado para que as armaduras sejam totalmente cobertas pelo concreto, para evitar a corrosão do aço.
No serviço de armação de pilares e vigas, a principal decisão a ser tomada é: A armadura será cortada e / ou dobrada na obra?
Para responder a ela, analise:
	 
	Aço em barras
	Aço beneficiado
	Precisão dimensional das peças
	Médio
	Alta
	Área de estocagem de material 
	Grande
	Baixa
	Perdas de material 
	Variável 
	Zero
	Produtividade 
	Pequena 
	Alta
	Versatilidade 
	Alta 
	Baixa
 
Para a execução de lajes, a questão chave é: O aço será em barras ou em telas?
Analise:
	 
	Aço em barras 
	Aço em telas
	Precisão dimensional do posicionamento 
	Pequena
	Alta
	Área de estocagem de material 
	Grande
	Média
	Facilidade na execução 
	Média
	Alta
	Velocidade na execução 
	Baixa
	Alta
 
Percebemos que, para a execução da armação, a escolha estratégica está relacionada ao tipo de fornecimento. Em função do cruzamento das variáveis, cada obra optará pelo sistema de armadura mais adequado à sua realidade. Cada sistema possui suas peculiaridades, sendo que, para cada solução adotada, o tempo entre o pedido do material e o seu recebimento é diferente. Além disso, as etapas inerentes em cada processo são distintas, sendo importante considerar todos esses fatores durante o planejamento do serviço.
Para explorar o potencial de racionalização que o serviço oferece, a sua capacidade de planejamento e programação das atividades é muito importante. Paralelamente, deve ser considerada a sua capacidade de negociação com o fornecedor, que deve ser realizada de modo que seja assegurado e respeitado o prazo de entrega do material.
Que
ADERÊNCIA E ANCORAGEM – CAPÍTULO 10 Libânio M. Pinheiro, Cassiane D. Muzardo 25 setembro 2003 ADERÊNCIA E ANCORAGEM Aderência (bond, em inglês) é a propriedade que impede que haja escorregamento de uma barra em relação ao concreto que a envolve. É, portanto, responsável pela solidariedade entre o aço e o concreto, fazendo com que esses dois materiais trabalhem em conjunto. A transferência de esforços entre aço e concreto e a compatibilidade de deformações entre eles são fundamentais para a existência do concreto armado. Isto só é possível por causa da aderência. Ancoragem é a fixação da barra no concreto, para que ela possa ser interrompida. Na ancoragem por aderência, deve ser previsto um comprimento suficiente para que o esforço da barra (de tração ou de compressão) seja transferido para o concreto. Ele é denominado comprimentode ancoragem. Além disso, em peças nas quais, por disposições construtivas ou pelo seu comprimento, necessita-se fazer emendas nas barras, também se deve garantir um comprimento suficiente para que os esforços sejam transferidos de uma barra para outra, na região da emenda. Isto também é possível graças à aderência entre o aço e o concreto. 10.1 TIPOS DE ADERÊNCIA Esquematicamente, a aderência pode ser decomposta em três parcelas: adesão, atrito e aderência mecânica. Essas parcelas decorrem de diferentes fenômenos que intervêm na ligação dos dois materiais. 10.1.1 Aderência por Adesão A aderência por adesão caracteriza-se por uma resistência à separação dos dois materiais. Ocorre em função de ligações físico-químicas, na interface das barras com a pasta, geradas durante as reações de pega do cimento. Para pequenos deslocamentos relativos entre a barra e a massa de concreto que a envolve, essa ligação é destruída. A Figura 10.1 mostra um cubo de concreto moldado sobre uma placa de aço. A ligação entre os dois materiais se dá por adesão. Para separá-los, há necessidade de se aplicar uma ação representada pela força Fb1. Se a força fosse aplicada na USP – EESC – Departamento de Engenharia de Estruturas Aderência e Ancoragem 10.2 horizontal, não se conseguiria dissociar a adesão do comportamento relativo ao atrito. No entanto, a adesão existe independente da direção da força aplicada. Figura 10.1 – Aderência por adesão 10.1.2 Aderência por Atrito Por meio do arrancamento de uma barra em um bloco concreto (Figura 10.2), verifica-se que a força de arrancamento Fb2 é maior do que a força Fb1 mobilizada pela adesão. Esse acréscimo é devido ao atrito entre a barra e o concreto. Figura 10.2 – Aderência por atrito O atrito manifesta-se quando há tendência ao deslocamento relativo entre os materiais. Depende da rugosidade superficial da barra e da pressão transversal σ, exercida pelo concreto sobre a barra, em virtude da retração (Figura 10.2). Em barras curvas ou em regiões de apoio de vigas em pilares, aparecem acréscimos dessas pressões de contato, que favorecem a aderência por atrito. O coeficiente de atrito entre aço e concreto é alto, em função da rugosidade da superfície das barras, resultando valores entre 0,3 e 0,6 (LEONHARDT, 1977). Na Figura 10.2, a oposição à ação Fb2 é constituída pela resultante das tensões de aderência (τb) distribuídas ao longo da barra. USP – EESC – Departamento de Engenharia de Estruturas Aderência e Ancoragem 10.3 10.1.3 Aderência Mecânica A aderência mecânica é devida à conformação superficial das barras. Nas barras de alta aderência (Figura 10.3), as saliências mobilizam forças localizadas, aumentando significativamente a aderência. Figura 10.3 – Aderência mecânica em barras nervuradas A Figura 10.4 (LEONHARDT, 1977) mostra que mesmo uma barra lisa pode apresentar aderência mecânica, em função da rugosidade superficial, devida à corrosão e ao processo de fabricação, gerando um denteamento da superfície. Para efeito de comparação, são apresentadas superfícies microscópicas de: barra de aço enferrujada, barra recém laminada e fio de aço obtido por laminação a quente e posterior encruamento a frio por estiramento. Nota-se que essas superfícies estão muito longe de serem efetivamente lisas. Portanto, a separação da aderência nas três parcelas - adesão, atrito e aderência mecânica - é apenas esquemática, pois não é possível quantificar isoladamente cada uma delas. Figura 10.4 - Rugosidade superficial de barras e fios lisos (LEONHARDT, 1977) 1.1. TENSÃO DE ADERÊNCIA Para uma barra de aço imersa em uma peça de concreto, como a indicada na figura 10.5, a tensão média de aderência é dada por: USP – EESC – Departamento de Engenharia de Estruturas Aderência e Ancoragem 10.4 Figura 10.5 – Tensão de aderência b s b . . R π φ l τ = Rs é a força atuante na barra; φ é o diâmetro da barra; lb é o comprimento de ancoragem. A tensão de aderência depende de diversos fatores, entre os quais: • Rugosidade da barra; • Posição da barra durante a concretagem; • Diâmetro da barra; • Resistência do concreto; • Retração; • Adensamento; • Porosidade do concreto etc. Alguns desses aspectos serão considerados na seqüência deste texto. 10.3 SITUAÇÕES DE ADERÊNCIA Na concretagem de uma peça, tanto no lançamento como no adensamento, o envolvimento da barra pelo concreto é influenciado pela inclinação dessa barra. Sua inclinação interfere, portanto, nas condições de aderência. USP – EESC – Departamento de Engenharia de Estruturas Aderência e Ancoragem 10.5 Por causa disso, a NBR 6118 (2003) considera em boa situação quanto à aderência os trechos das barras que estejam com inclinação maior que 45º em relação à horizontal (figura 10.6 a). FIGURA 10.6 – Situações de boa e de má aderência (PROMON, 1976) As condições de aderência são influenciadas por mais dois aspectos: • Altura da camada de concreto sobre a barra, cujo peso favorece o adensamento, melhorando as condições de aderência; • Nível da barra em relação ao fundo da forma; a exsudação produz porosidade no concreto, que é mais intensa nas camadas mais altas, prejudicando a aderência. Essas duas condições fazem com que a NBR 6118 (2003) considere em boa situação quanto à aderência os trechos das barras que estejam em posição horizontal ou com inclinação menor que 45º, desde que: USP – EESC – Departamento de Engenharia de Estruturas Aderência e Ancoragem 10.6 • para elementos estruturais com h < 60cm, localizados no máximo 30cm acima da face inferior do elemento ou da junta de concretagem mais próxima (Figuras 10.6b e 10.6c); • para elementos estruturais com h ≥ 60cm, localizados no mínimo 30cm abaixo da face superior do elemento ou da junta de concretagem mais próxima (Figura 10.6d). Em outras posições e quando do uso de formas deslizantes, os trechos das barras devem ser considerados em má situação quanto à aderência. No caso de lajes e vigas concretadas simultaneamente, a parte inferior da viga pode estar em uma região de boa aderência e a parte superior em região de má aderência. Se a laje tiver espessura menor do que 30cm, estará em uma região de boa aderência. Sugere-se, então, a configuração das figuras 10.6e e 10.6f para determinação das zonas aderência. 10.4 RESISTÊNCIA DE ADERÊNCIA A resistência de aderência de cálculo entre armadura e concreto é dada pela expressão (NBR 6118, 2003, item 9.3.2.1): bd 1 2 3 ctd f = η ⋅η ⋅η ⋅f      = , para barras nervuradas , para barras entalhadas , para barras lisas 2 25 1 4 1 0 η1    = para situações demá aderência para situações deboa aderência 0,7 1,0 η2    − > ≤ = para mm para mm (132 )/100 32 1,0 32 3 φ φ φ η O valor fctd é dado por (item 8.2.5 da NBR 6118, 2003): 2 / 3 ctk,inf ctm ctm ck c ctk,inf ctd sendo f 0,7 f e f 0,3 f f f = = = γ Portanto, resulta: 2 / 3 ck c ctd f 0,21 f γ = USP – EESC – Departamento de Engenharia de Estruturas Aderência e Ancoragem 10.7 10.5 COMPRIMENTO DE ANCORAGEM Todas as barras das armaduras devem ser ancoradas de forma que seus esforços sejam integralmente transmitidos para o concreto, por meio de aderência, de dispositivos mecânicos, ou por combinação de ambos. Na ancoragem por aderência, os esforços são ancorados por meio de um comprimento reto ou com grande raio de curvatura, seguido ou não de gancho. Com exceção das regiões situadas sobre apoios diretos, as ancoragens por aderência devem ser confinadas por armaduras transversais ou pelo próprio concreto, considerando-se este caso quando o cobrimento da barra ancorada for maior ou igual a 3φ e a distância entre as barras ancoradas também for maior ou igual a 3φ. Nas regiões situadas sobre apoios diretos, a armadura de confinamento não é necessária devido ao aumento da aderência por atrito com a pressão do concreto sobre a barra. 10.5.1 Comprimento de Ancoragem Básico Define-se comprimento de ancoragem básico lb (Figura 10.5) como o comprimento reto necessário para ancorar a força limite Rs = As fyd, admitindo, ao longo desse comprimento, resistência de aderência uniforme e igual a fbd, obtida conforme o item