unidade 1 - aula 1 - Fundamentos do Concreto Armado

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Unidade 1: Fundamentos do Concreto Armado
1.1 Histórico
1.2 Materiais Constitutivos
1.3 Prescrições genéricas da Norma
1.4 Critérios de dimensionamento
1.4.1 Estados Limites de desempenho
1.4.2 Ações e solicitações
1.4.3 Resistências
1.5 Ação conjunta do aço e do concreto
1.6 Aderência
“O concreto armado é o melhor material que 
o homem encontrou até o momento. 
O fato de que mediante ele pode obter-se praticamente 
qualquer solicitação, 
aproxima-o do maravilhoso. Com ele não existem 
fronteiras para a fantasia criadora 
no âmbito da construção”
Pier Luigi Nervi
1891–1980
Curiosidades:
Assistir no Youtube: Maravilhas modernas : O concreto
https://www.youtube.com/watch?v=WABsOWRbEa4
•CONCRETO
•AÇO P/ CONSTRUÇÃO
•CONCRETO ARMADO
•CONCRETO PROTENDIDO
Histórico
Há cerca de 10.000 anos, tendo descoberto a agricultura e a
pecuária, o homem deixou de ser nômade, passando a residir
em um local fixo; surgiram então os primeiros edifícios
permanentes e as primeiras aldeias.
Desde esta época, o homem vem erguendo construções
que o abriguem, que permitam a reunião de grandes
comunidades irmanadas por um objetivo religioso, político
ou de lazer, que possibilitem a transposição de um rio ou a
barragem de um curso d’água.
As primitivas construções iniciais deram lugar às
monumentais pirâmides egípcias, aos harmoniosos
templos gregos, às extraordinárias cúpulas romanas, à
sublime catedral gótica, às imensas pontes de ferro e de
aço, aos enormes arranha-céus de aço e de concreto
EGITO GRÉCIA ROMA 
HISTÓRICO
HISTÓRICO
• O concreto mais antigo encontrado até hoje data de 5600 a.C.
Confeccionado na Iugoslávia. Constituído de uma mistura de
cal, argila e agregados.
• A descoberta de um mural egípcio datando de 1950 a.C.
Mostra o concreto sendo misturado e aplicado manualmente.
Histórico
• Egito Antigo - Pirâmide de Sacara
Construída durante o século XXVII a.C (feita entre 2630 a.C-2611 a.C.)
Originalmente, a pirâmide alcançava 62 m, com uma base de 109 m x 125 m, e era
revestida por pedra calcária branca polida. A pirâmide de degraus é vista como a
mais antiga construção monumental em pedra do mundo,
O uso do concreto armado, enquanto argamassa reforçada com
aço, não ocorreu na construção civil. Os franceses Joseph Louis
Lambot em 1849 e Joseph Monier em 1861 utilizaram essa
combinação, respectivamente, na execução de estruturas de
barcos e na confecção de vasos para plantas.
A primeira edificação em
concreto armado que se
tem registro foi construída
por François Coignet, na
Segunda metade do
século XVIII.
Histórico
Os alemães avançaram no estudo do novo material, baseando-se em
experiências e ensaios. “O verdadeiro desenvolvimento do concreto armado
no mundo iniciou-se com Gustavo Adolpho Wayss” que fundou sua firma
em 1875, após comprar as patentes de Monier para utilizar no norte da
Alemanha.
As primeiras normas para cálculo e construções em concreto armado
surgiram a partir dos trabalhos sobre dimensionamento do engenheiro
alemão E. Mörsch, em 1902. 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.
Inicialmente utilizava-se a expressão
concreto-ferro. Apenas a partir
de 1920 foi introduzida a expressão
concreto armado.
Histórico
No Brasil as primeiras edificações em concreto armado surgiram no
Rio de Janeiro, em 1904, porém, desde 1901 já existiam galerias de
água em cimento armado na cidade.
Em 1909, em Santos-SP, foi construída a ponte da Rua Senador Feijó,
com vão de 5,4m. Em 1913 a empresa alemã Wayss & Freytag
veio ao Brasil e construiu importantes obras, marcos para o
desenvolvimento do concreto armado no país.
Histórico
Alguns recordes mundiais conquistados pelo Brasil, no século passado, em
obras de concreto armado:
1. Marquise, com balanço de 22,4m, da tribuna do Jockey Clube do Rio de
Janeiro - 1926
Histórico
2. A construção foi iniciada em 
1924 e a inauguração aconteceu 
em 1929, o Edifício Martinelli, 
em São Paulo, com 106,5m de 
altura (30 pavimentos, recorde 
na américa latina na época).
Histórico
3. Elevador Lacerda, Salvador, 1873, 
com 73m de altura. Mais alto do 
mundo. transportar 900 mil 
passageiros por mês ou, em média, 
28 mil pessoas por dia 
Histórico
4. Ponte da Amizade, Foz do Iguaçu em 1965, com extensão de 552
m é o maior arco de concreto armado do mundo, com 290 m de
vão à época.
Histórico
CONCRETO
Princípios básicos
O concreto é o material mais utilizado na construção de estruturas 
de edificações.
Como material estrutural, o concreto pode ser:
• Concreto simples, sem armadura;
• Concreto armado;
• Concreto protendido.
Quanto ao modo como é executado, pode ser:
• Moldado na obra (em seu local definitivo);
• Pré-moldado (no canteiro de obra, fora do seu local definitivo);
• Pré-fabricado (em fábricas).
FUNDAMENTOS E TERMINOLOGIAS
3:15 a 6:05 Maravilhas Modernas Concreto Documentário History Channel [Dublado].wmv
Maravilhas Modernas Concreto Documentário History Channel [Dublado].wmv
Concretos da ABNT NBR 6118
Segundo a ABNT NBR 8953, os concretos a serem usados
estruturalmente estão divididos em dois grupos, classificados de
acordo com sua resistência característica à compressão (fck), como
apresentado na Tabela abaixo. A letra C representa classe de
concreto seguida da resistência característica à compressão, em
Mpa .
A classe C15 pode ser usada apenas em
obras provisórias ou em fundações,
(NBR 6122).
OBS: 
1 MPa = 0,1 kN/cm2= 10 kgf/cm2
Massa ( ou peso ) específica do concreto simples ( conc):
Se a massa específica real não for conhecida, para efeito de cálculo,
pode-se adotar para o concreto simples o valor 2400 kg/m3 (conc) = 24
kN/m3).
CONCRETO SIMPLES: OUTRAS CARACTERÍSTICAS 
MECÂNICAS
A relação entre a deformação transversal e a longitudinal é denominada
coeficiente de Poisson. Para tensões de compressão menores que 0,5 fc
e tensões de tração menores que fct, o coeficiente de Poisson () pode ser
tomado como igual a 0,2 e o módulo de elasticidade transversal Gc igual
a 0,4 Ecs (módulo de elasticidade secante).
Coeficiente de Poisson () e Módulo de
elasticidade transversal (Gc)
Quando uma força uniaxial é aplicada sobre uma
peça de concreto, resulta uma deformação
longitudinal na direção da carga e uma deformação
transversal com sinal contrário.
CONCRETO SIMPLES: OUTRAS CARACTERÍSTICAS 
MECÂNICAS
TIPOS DE CONCRETO
Forma popular de dizer que o
concreto esta sendo dosado e
misturado, no canteiro da própria
obra onde será aplicado.
Para a mistura e homogeneização do
concreto são utilizadas pás,
enxadas, ou pequenas betoneiras
elétricas.
CONCRETO CONVENCIONAL -
“Virado na Obra” 
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É o concreto fornecido pelas empresas prestadoras de serviços de
concretagem (concreteiras), através dos caminhões betoneira.
CONCRETO DOSADO EM CENTRAL (CDC), 
VÍDEO CONCRETO 
USINADO
CONCRETO ARMADO
Possui em seu interior, armações feitas com barras de aço,
necessárias para atender à deficiência do concreto em
resistir a esforços de tração e são indispensáveis na
execução de peças como vigas e lajes, por exemplo.
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Concreto que é lançado por
equipamentos especiais e em
alta velocidade sobre uma
superfície, proporcionando a
compactação e a aderência do
mesmo a esta superfície.
São utilizados para revestimentos de túneis, paredes,
pilares, contenção de encostas, etc.
CONCRETO PROJETADO
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CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO – CAD 
O Concreto de Alto Desempenho (CAD) é calculado para se obter elevada
resistência e durabilidade.
Com a utilização de adições e aditivos especiais, sua porosidadee
permeabilidade são reduzidas, tornando as estruturas elaboradas com este tipo
de concreto, mais resistentes ao ataque de agentes agressivos tais como
cloretos, sulfatos, dióxido de carbono e maresia.
O CAD tem suas resistências superiores a 50 MPa, o que é de extrema
importância para estruturas que necessitem ser compostas por peças com
menores dimensões.
Além do aumento na vida útil das obras, este concreto pode proporcionar:
desformas mais rápidas, diminuição na quantidade e metragem das formas,
maior rapidez na execução da obra.
CONCRETO CICLÓPICO 
Concreto onde se usa pedras de mão (matacão) para aumentar seu
volume e peso. Estas pedras de mão podem variar de 10 a 30
centímetros e tem peso aproximado de 5 kg. É um concreto de baixa
resistência à tração, mas com boa resistência a compressão. O
volume de pedra de mão no concreto pode variar em função da
resistência desejada. Fundações e muros de arrimo.
Concreto resfriado é aquele que tem a
temperatura de lançamento reduzida, através da
adição de gelo à mistura, em substituição total ou
parcial da água da dosagem.
Sua adição tem como objetivo principal, a
redução das tensões térmicas, através da
diminuição do calor de hidratação nas primeiras
horas. Este procedimento, além de evitar fissuras,
mantém por mais tempo a trabalhabilidade e
gera uma melhor evolução da resistência à
compressão.
Utilizado em estruturas grandes
como barragens, alguns tipos de
fundações, blocos com alto consumo
de cimento.
CONCRETO RESFRIADO
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Este concreto, com grande variedade de
aplicações é obtido pela ação de aditivos
super plastificantes, que proporcionam
maior facilidade de bombeamento,
excelente homogeneidade, resistência e
durabilidade.
Indicados para concretagens de peças
densamente armadas, estruturas pré-
moldadas, fôrmas em alto relevo,
fachadas em concreto aparente,
painéis arquitetônicos, lajes, vigas, etc.
CONCRETO AUTO ADENSÁVEL
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CONCRETO EXTRUSADO ( maquininha )
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É aquele concreto que tem a característica de
atingir grande resistência, com pouca idade,
podendo dar mais velocidade à obra ou ser
utilizado para atender situações emergenciais.
CONCRETO DE ALTA RESISTÊNCIA INICIAL
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Sua dosagem deve proporcionar
que a massa específica do concreto
atinja valores superiores a 2800
kg/m³, oferecendo à mistura boas
características mecânicas, de
durabilidade e capacidade de
proteção contra radiações.
O concreto pesado é obtido através da utilização
de agregados com maior massa específica aparente em
sua composição, como por exemplo, a hematita, a
magnetita e a barita.
CONCRETO PESADO
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Os concretos leves são reconhecidos pelo
seu reduzido peso específico e elevada
capacidade de isolamento térmico e
acústico. Têm sua densidade próximas a
500 kg/m³.
Os concretos leves mais utilizados são
os celulares, os sem finos e os produzidos
com agregados leves, como isopor,
vermiculita e argila expandida.
CONCRETO LEVE
Usado em enchimento de lajes, fabricação
de blocos, regularização de superfícies,
entre outras.
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CONCRETO 
COLORIDO
http://www.portaldoconcreto.com.br/index.php?lingua=1&pagina=color
http://www.portaldoconcreto.com.br/index.php?lingua=1&pagina=color
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Protensão : artifício de introduzir,
numa estrutura, um estado prévio de
tensões
É realizada, na prática, por meio de
cabos de aço de alta resistência,
tracionados e ancorados no próprio
concreto
Reduz a incidência de fissuras,
diminuição na dimensão das peças
devido à maior resistência dos
materiais empregados, possibilidade
de vencer vãos maiores do que o
concreto armado convencional.
CONCRETO PROTENDIDO
VÍDEO CONCRETO 
PROTENDIDO
O aço é uma liga metálica de ferro e
carbono, com um percentual de 0,03% a
2,00% de participação do carbono, que
lhe confere maior ductilidade, permitindo
que não se quebre quando é dobrado
para a execução das armaduras.
AÇO PARA CONCRETO
AÇO PARA CONCRETO
• A diferença entre aço e ferro é o teor de carbono (Aço <2,04% 
Ferro de 2,04 a 6,7%)
• Para cada metro cúbico de concreto geralmente usa-se 100g de 
aço estrutural
• O aço faz a estruturação do concreto simples e aumenta a
capacidade de resistência do concreto às diferentes
solicitações, principalmente as de tração.
• Deverá atender a norma NBR 7480/96 – “Barras e fios de aço
destinados a armaduras de concreto armado”.
• O aço é comprado por peso e diâmetro, de acordo com
especificação do projeto
Após a laminação, as barras de aço resfriam-se em
contato com o ar ambiente.
São chamados de Aços Naturais.
CA 25 e o CA 50
FABRICAÇÃO
Fornecido em barras com
diâmetro ∅ ≥ 5 mm 
CA 25 é utilizado em indústria de pré-moldados, especificamente na realização de 
alças, para o içamento de determinadas peças. Barras de transferência para pisos
Espeficações técnicas do CA-50
Espeficações técnicas do CA-25
TREFILAÇÃO OU LAMINAÇÃO A FRIO
CA 60 
Fornecido em fios com
diâmetro ∅ < 10 mm 
Indicado para a produção de vigotas de lajes pré-fabricadas, treliças, armações 
para tubos, pré-moldados, estribos, telas para pisos e armaduras de lajes. 
Espeficações técnicas do CA-60
ARMADURAS PARA CONCRETO:
Nos projetos de estruturas de concreto armado deve ser utilizado 
aço classificado pela ABNT NBR 7480, com o valor característico da 
resistência de escoamento nas categorias CA-25, CA-50 e CA-60
(ABNT NBR 6118 - 8.3.1).
Configuração Geométrica:
Aço: cortado e dobrado ou montar na obra
1. Cortar, dobrar e montar na obra
Essa é modalidade onde você compra o aço em barras retas (12 m de
comprimento) nos diâmetros (bitolas) necessários, faz todo o serviço
de corte, dobra e montagem no canteiro de obras. É necessário mais
mão-de-obra (armador e ajudante). Não é indicado para grandes obras.
2. Comprar cortado e dobrado e apenas montar na obra
Obras que vão consumir grandes quantidades de aço é mais rápido e 
econômico comprar cortado e dobrado de acordo com o seu projeto.
As próprias empresas que vendem o aço, fazem o serviço de corte e 
dobra. O preço do serviço é por quilo (kg) cortado e dobrado e todo o 
serviço é realizado de acordo com os projetos de armação. 
Arames Recozidos: Montar as peças estruturais!
Usado na montagem das armaduras. Com o arame recozido e uma turquesa, o
Armador faz a amarração dos elementos de aço (barras, estribos), montando as
peças. O mais utilizado em construção civil é o BWG 18.
COMERCIALIZAÇÃO
Em rolos nas
bitolas até 16 mm.
Barras retas até 12,0 m
AÇO PARA CONCRETO
AÇOS PARA CONCRETO ARMADO: CARACTERÍSTICAS MECÂNICAS
Massa específica: O aço para armadura passiva tem
massa específica de 7850 kg/m3
Módulo de elasticidade: na falta de ensaios ou valores
fornecidos pelo fabricante, o módulo de elasticidade do
aço pode ser admitido igual a 210 Gpa. Relação entre a
tensão e a deformação.
A constante de proporcionalidade entre elas é chamada módulo de
elasticidade ou módulo de Young. Quanto maior esse módulo, maior a tensão
necessária para omesmo grau de deformação, e portanto mais rígido é o
material. A relação linear entre essas grandezas é conhecida como lei de
Hooke.
Coeficiente de dilatação térmica
CONCRETO ARMADO: FUNDAMENTOS DO COMPORTAMENTO 
CONJUNTO DOS MATERIAIS
Materiais com coeficiente de dilatação térmica 
próximos
Proteção contra a corrosão
O concretoprotege o aço (armadura) da oxidação por:
• Proteção física: devido ao cobrimento; as armaduras não ficam
expostas ao meio ambiente, o que as levaria à oxidação; por isso,
atenção especial deve ser dada ao cobrimento das peças, que deve
ser o mais uniforme e homogêneo possível.
• Proteção química: o concreto, por ser um meio alcalino, inibe a
oxidação das armaduras.
CONCRETO ARMADO: FUNDAMENTOS DO COMPORTAMENTO 
CONJUNTO DOS MATERIAIS
Estanqueidade
A estanqueidade (impermeabilidade à água) é obtida, em geral, com
o uso de aditivos impermeabilizantes e cuidadosa vibração do concreto
fresco.
No entanto, uma peça de concreto com baixo fator água-cimento (0,4 a
0,5), cuidadosa granulometria e espessura mínima de 20 cm para a
região comprimida do elemento estrutural, possui boa estanqueidade.
Isolamento térmico
Comparados com outros materiais de construção, o concreto é um mal
isolante térmico, sendo recomendável, principalmente nas coberturas,
seu revestimento com material que melhore seu isolamento térmico e a
impermeabilização (manta refletiva composta de Kraft reforçado por uma
trama de fios selada em ambas as faces por folha de alumínio).
CONCRETO ARMADO: FUNDAMENTOS DO COMPORTAMENTO 
CONJUNTO DOS MATERIAIS
Isolamento acústico
O concreto é um bom isolante acústico para ruídos aéreos, pois as
ondas sonoras de baixa energia, trazidas pelo ar, não faz o concreto
vibrar de forma sensível, não propagando a onda sonora.
No caso de ruídos produzidos pelo contato direto com o concreto, por
exemplo, o ruído de um móvel sendo arrastado, o concreto é um mau
isolante acústico, pois o concreto diretamente provocado, vibra com
maior intensidade transmitindo barulho, sendo aconselhável a
utilização de revestimentos capazes de absorver som em pisos de
concreto.
Figura 1 – Aderência por adesão
(FUSCO, 2000).
Concreto
Aço
Rb1
b1R
ADERÊNCIA
Resulta das ligações físico-químicas que se estabelecem na interface dos
dois materiais, durante as reações de pega do cimento.
O processo de cura do concreto promove a chamada passivação da
armadura, uma cinética eletroquímica, que resulta da formação de
películas protetoras sobre a superfície de metais por imposição dessas
correntes.
ADERÊNCIA POR ADESÃO
Figura 3 – Aderência
por atrito (FUSCO, 
2000).
b
Pt
Rb2
tP
ADERÊNCIA POR ATRITO
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.
Figura 4 – Aderência mecânica
(FUSCO, 2000).
R b3
b3R
Barras nervuradas
Barras lisas
ADERÊNCIA MECÂNICA
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.
Como ??
• por meio de ganchos
• por meio de dispositivos mecânicos
ANCORAGENS
Transmitem os esforços das armaduras ao concreto por aderência
Ganchos
• barras lisas terminam obrigatoriamente em ganchos
• barras Ø > 32 mm não levam ganchos
Emendas
Deve-se garantir a transferência dos esforços de tração:
• traspasse
• luvas rosqueadas
• solda ( somente vergalhões de aço de baixa liga podem ser soldados )
Emendas por Traspasse
9 apenas para barras com ø < 32 mm
9 não é permitido em tirantes
Emendas por luvas rosqueadas
Emendas por solda
Topo
Traspasse
Vantagens do Concreto Armado
• Econômica – matéria-prima barata, principalmente a areia e a brita,
quando comparado aos demais materiais estruturais;
• Não exige mão-de-obra com qualificação especial;
• Adaptabilidade – permite várias modelagens, favorecendo à
arquitetura;
• Equipamentos simples para preparo, transporte, adensamento e
vibração;
• Resistência ao fogo, às influências atmosféricas, ao desgaste
mecânico, ao choque e vibrações;
• Durabilidade e impermeabilidade – conforme a dosagem e execução
corretas;
• Aumento de resistência à compressão com o tempo.
Desvantagens do Concreto Armado
• Peso próprio elevado - c= 25kN/m3 = 2500 kgf/m3;
• Menor proteção térmica;
• Reformas e demolições são trabalhosas e caras;
• Exigências construtiva – precisão no posicionamento
das armaduras;
• Quando tracionado, as fissuras são inevitáveis;
• Construção definitiva, não há alteração da forma
estrutural uma vez concluída a peça em concreto
armado;
• Transmite calor e som.
Normalização para Concreto Armado
ABCP – Associação Brasileira de Cimento Portland 
(www.abcp.org.br)
IBRACON – Instituto Brasileiro do Concreto (www.ibracon.org.br)
NBR-1/03 (NBR-6118/2014) – Projeto de Estruturas de Concreto –
Procedimento
NBR 12655 – Concreto: Preparo, controle e recebimento –
Procedimento
NB-599/80 (NBR-6123) – Forças devidas ao vento em edificações
NB-949 (NBR-9062) – Projeto e execução de estrutura de concreto 
pré-moldado
NB- (NBR-6122) – Projeto e execução de fundações
ABNT NBR 6118:2014 - Projeto de estruturas de concreto armado –
Procedimento
ABNT NBR 6120:1980 - Cargas para o cálculo de estruturas de 
edificações – Procedimento
ABNT NBR 7480:2007 - Aço destinado a armaduras para estruturas 
de concreto armado – Especificação
ABNT NBR 8681:2003 - Ações e segurança nas estruturas –
Procedimento
ABNT NBR 14931:2004 - Execução de estruturas de concreto –
Procedimento
ABNT NBR 7191:1982 - Execução de desenhos para obras de 
concreto simples ou armados
ABNT NBR 5732:1991 – Cimento Portland comum
ABNT NBR 12655:2006 – Concreto de cimento Portland – Preparo,
controle e recebimento – Procedimento
Concreto: normas 
NBR
ABNT NBR 6118:2014 - Projeto de 
estruturas de concreto armado