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Concreto Armado Liana Parizotto Catalogação na publicação: Poliana Sanchez de Araujo – CRB 10/2094 P231c Parizotto, Liana. Concreto armado / Liana Parizotto. – Porto Alegre : SAGAH, 2017. 220 p. : il. ; 22,5 cm. ISBN 978-85-9502-090-0 1. Concreto armado – Engenharia civil. I. Título. CDU 624.012.45 Revisão técnica: Shanna Trichês Lucchesi Mestre em Engenharia de Produção (UFRGS) Professora do curso de Engenharia Civil (FSG) Iniciais_Concreto armado.indd 2 09/06/2017 17:36:38 Principais notações da ABNT NBR 6118:2014 Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Reconhecer os principais termos e de� nições da ABNT NBR 6118:2014. Identi� car as principais simbologias da ABNT NBR 6118:2014. Avaliar as simbologias de acordo com o material e as ações. Introdução A ABNT NBR 6118:2014, “Projeto de estruturas de concreto armado − Pro- cedimento”, é a principal norma brasileira para o dimensionamento de elementos estruturais de concreto armado. Essa norma faz parte de um conjunto de documentos que regulamentam o cálculo e a execução das estruturas. Elaborados sob a responsabilidade da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), esses documentos possuem uma linguagem bas- tante técnica que pode dificultar o entendimento de suas recomendações. Assim, conhecer seus principais termos e simbologia é imprescindível para a compreensão de suas orientações, que garantem condições favoráveis de durabilidade, utilização e segurança das edificações. Neste capítulo você vai conhecer os principais termos, as definições e as simbologias da ABNT NBR 6118:2014, além de avaliar sua utilização conforme os materiais (concreto e aço) e as ações sobre a estrutura. Termos e definições da ABNT NBR 6118:2014 A ABNT NBR 6118:2014, “Projeto de estruturas de concreto – Procedimento”, assim como várias normas brasileiras, apresenta, em seus primeiros capítulos, a defi nição de alguns termos importantes mencionados ao longo da norma. Por exemplo, denomina-se concreto estrutural todo o concreto que for utilizado U2_C06_ Concreto armado.indd 89 09/06/2017 10:24:03 para fi ns estruturais. Ainda de acordo com a ABNT NBR 6118:2014, o concreto é dividido em três tipos: concreto simples: não possui armadura ou possui armadura em quan- tidades menores que as mínimas exigidas por norma para o concreto armado; concreto armado: associação do concreto simples com uma armadura; os elementos de concreto armado precisam ter aderência entre o concreto e a armadura para que resistam solidariamente aos esforços solicitantes; concreto protendido: possuem armadura, mas em parte dela são pre- viamente aplicadas tensões para que as barras sejam alongadas por meio de equipamentos de protensão; os elementos de concreto protendido têm a fissuração e os deslocamentos impedidos ou limitados, assegurando um rendimento maior dos aços de alta resistência no estado limite último (ELU). Veja na Figura 1 um pilar em concreto armado e, na Figura 2, o detalhe de uma ponte em concreto protendido. Figura 1. Pilar em concreto armado. Fonte: bogdanhoda/ Shutterstock.com. Concreto armado90 U2_C06_ Concreto armado.indd 90 09/06/2017 10:24:03 Figura 2. Ponte (detalhe) em concreto protendido. Fonte: designbydx / Shutterstock.com As armaduras das estruturas de concreto são compostas por barras de aço, também conhecidas como vergalhões, e podem ser de dois tipos: armadura passiva: integra o concreto armado, portanto, não é em- pregada para produzir forças de protensão, ou seja, não é alongada previamente; armadura ativa: integra o concreto protendido e é empregada para produzir forças de protensão; constituída por barras, fios ou cordoalhas em que um pré-alongamento inicial é praticado. A norma também apresenta as definições de estado limite. O estado limite último (ELU) é o estado caracterizado pela interrupção do uso da estrutura, relativo ao seu colapso ou ruína. Já o estado limite de serviço, caracterizado pela desapropriação da estrutura para uso, pode se manifestar de vários mo- dos: estado limite de formação de fissuras (ELS-F): estado no qual a formação de fissuras é desencadeado; estado limite de abertura das fissuras (ELS-W): estado no qual as aberturas das fissuras são iguais aos valores máximos definidos pela norma; estado limite de deformação excessiva (ELS-DEF): estado no qual as deformações atingem os limites definidos pela norma para a utilização normal da estrutura; 91Principais notações da ABNT NBR 6118:2014 U2_C06_ Concreto armado.indd 91 09/06/2017 10:24:03 estado limite de descompressão (ELS-D): estado no qual a tensão normal em algum ponto da seção é nula, resultando em força de tração inexistente no restante da seção; tal estado é usual para o concreto protendido; estado limite de descompressão parcial (ELS-DP): estado no qual a compressão na seção transversal ocorre na região em que há armaduras ativas; tal estado é usual para o concreto protendido; estado limite de compressão excessiva (ELS-CE): estado no qual as tensões de compressão atingem o limite convencional definido pela norma; tal estado é usual para o concreto protendido; estado limite de vibração excessiva (ELS-VE): estado no qual as vibrações atingem os limites definidos pela norma para a utilização normal da estrutura. Simbologia básica utilizada na ABNT NBR 6118:2014 De modo análogo aos termos e às defi nições principais utilizadas na ABNT NBR 6118:2014, a simbologia básica também é apresentada nos primeiros capítulos da norma, com os símbolos denotados sendo os utilizados com mais frequência. A simbologia mais específi ca é apresentada no início de cada seção, quando forem pertinentes, a fi m de auxiliar o entendimento dos conceitos introduzidos ao longo do texto. Os símbolos podem ser letras maiúsculas, letras minúsculas, letras gregas e números. De forma a organizar a apresentação da simbologia, a ABNT NBR 6118:2014 divide a lista em símbolos-base, que possuem o mesmo tamanho e nível do texto corrente, e em símbolos subscritos, ligeiramente menores que o texto, os quais complementam o significado dos símbolos-base. Por exemplo, o módulo de elasticidade é representado pela letra maiúscula E, enquanto o módulo de elasticidade do concreto é representado pela mesma letra, com- plementada com a letra minúscula subscrita c (de concreto), explicitando que o módulo de elasticidade é referente ao concreto, portanto, Ec. Apesar de a ABNT NBR 6118:2014 tratar como simbologia básica alguns símbolos específicos para o concreto ou aço, por serem de uso frequente, aqui será apenas retratada a simbologia mais generalista, não elencando as diferenciações de material, de esforços, etc., e, portanto, não listando a sim- bologia que possua símbolos subscritos. As diferenciações pertinentes serão apresentadas na próxima seção deste capítulo. Concreto armado92 U2_C06_ Concreto armado.indd 92 09/06/2017 10:24:04 É importante salientar que alguns símbolos poderão ter mais de um significado, mas, nesses casos, haverá uma legenda, ou uma explicação no próprio texto da norma, que não deixará dúvidas sobre o seu significado na situação em questão. Veja a seguir no Quadro 1 uma lista dos símbolos básicos, junto com seu(s) significado(s), em ordem alfabética, começando pelas letras minúsculas; quando houver mais de um significado, ele será apresentado logo abaixo. Esta lista não segue à risca a ABNT NBR 6118:2014, pois apenas os principais símbolos são mencionados. Le tr as m in ús cu la s Si gn if ic ad o Le tr as m ai ús cu la s Si gn if ic ad o Le tr as g re ga s Si gn if ic ad o a Distância ou dimensão Deslocamento máximo (flecha) A Área da seção cheia α Ângulo parâmetro de instabilidade b Largura da seção transversal E Módulo de elasticidade β Ângulo c Cobrimento da armadura em relação à face do elemento ElRigidez γ Coeficiente de ponderação Quadro 1. Letras utilizadas e seus significados na NBR 6118. (Continua) 93Principais notações da ABNT NBR 6118:2014 U2_C06_ Concreto armado.indd 93 09/06/2017 10:24:04 Quadro 1. Letras utilizadas e seus significados na NBR 6118. Le tr as m in ús cu la s Si gn if ic ad o Le tr as m ai ús cu la s Si gn if ic ad o Le tr as g re ga s Si gn if ic ad o d Altura útil (as diferenciações para esse símbolo serão apresentadas na próxima seção) Dimensão ou distância F Força Ações δ Deslocamento e Excentricidade de cálculo oriunda dos esforços solicitantes Distância G Ações permanentes ε Deformação específica f Resistência H Altura θ Rotação Ângulo de inclinação h Altura da seção transversal Dimensão I Momento de inércia λ Índice de esbeltez (as diferenciações para esse símbolo serão apresentadas na próxima seção) k Coeficiente K Coeficiente μ Coeficiente l Comprimento ou vão Altura total da estrutura ou de um lance de pilar LN Linha neutra v Coeficiente de Poisson (Continuação) (Continua) Concreto armado94 U2_C06_ Concreto armado.indd 94 09/06/2017 10:24:05 Quadro 1. Letras utilizadas e seus significados na NBR 6118. Le tr as m in ús cu la s Si gn if ic ad o Le tr as m ai ús cu la s Si gn if ic ad o Le tr as g re ga s Si gn if ic ad o n Número M Momento ou momento fletor ρ Taxa geométrica de armadura Massa específica s Espaçamento das barras de armadura N Força normal σ Tensão normal t Tempo Q Ações variáveis τ Tensão de cisalhamento w Abertura de fissura R Esforço resistente Reação de apoio ø Diâmetro x Altura da linha neutra (distância da linha neutra até a fibra mais comprimida do concreto) S Esforço solicitante T Temperatura momento torçor V Força cortante (Continuação) 95Principais notações da ABNT NBR 6118:2014 U2_C06_ Concreto armado.indd 95 09/06/2017 10:24:05 Simbologia específica utilizada na ABNT NBR 6118:2014 Como citado anteriormente, os símbolos mais específi cos, ou ainda aque- les que poderiam causar dúvidas, são retratados no início de cada seção da ABNT NBR 6118:2014 para que a compreensão e a aplicação dos conceitos sejam facilitadas. Apesar de praticamente todas as seções apresentarem uma simbologia específi ca, serão abordados, predominantemente, os símbolos referentes às propriedades dos materiais que compõem o concreto armado (concreto e aço) e às ações sobre os elementos, com as diferenciações feitas por meio dos símbolos subscritos. Veja no Quadro 2 os principais símbolos subscritos e o seu signifi cado. Símbolo subscrito Significado c Concreto d Valor de cálculo ef Efetivo Eq Equivalente g Ações permanentes k Valor característico máx Máximo mín Mínimo P Aço de armadura ativa q Ações variáveis s Aço de armaduras passiva u Última de ruptura w Transversal Viga y Escoamento do aço R Resistências S Solicitações Quadro 2. Subscritos e seus significados na ABNT NBR 6118:2014. Concreto armado96 U2_C06_ Concreto armado.indd 96 09/06/2017 10:24:05 Cuidado para não confundir as diferentes notações com a letra subscrita “s”. A letra maiúscula “S” se refere às solicitações, enquanto a letra minúscula “s” se refere ao aço de armadura passiva. A partir de agora, você vai ver duas listas: uma apresenta a simbologia específica relacionada às propriedades mecânicas e geométricas do concreto armado, e a outra descreve a simbologia para as ações sobre a estrutura de concreto armado e os ponderadores dos cálculos. Simbologia específica para as propriedades mecânicas e geométricas dos materiais do concreto armado Ac – área da seção transversal do concreto As – área da seção transversal de armadura longitudinal de tração As´ – área da seção transversal de armadura longitudinal de compressão Asw – área da seção de armadura transversal fcd – resistência de cálculo à compressão do concreto fck – resistência característica à compressão do concreto fyd – resistência de cálculo ao escoamento do aço de armadura passiva fyk – resistência característica ao escoamento do aço de armadura passiva fywd – resistência de cálculo ao escoamento do aço da armadura transversal fywk – resistência característica ao escoamento do aço da armadura transversal Ec – módulo de elasticidade do concreto Eci – módulo de elasticidade ou módulo de deformação inicial do concreto Ep – módulo de elasticidade do aço de armadura ativa Es – módulo de elasticidade do aço de armadura passiva Gc – módulo de elasticidade transversal do concreto εc – deformação específica do concreto εcu – deformação específica última do concreto à compressão εy – deformação específica de escoamento do aço εu – deformação específica do aço na ruptura εp – deformação específica da armadura ativa εs – deformação específica da armadura passiva 97Principais notações da ABNT NBR 6118:2014 U2_C06_ Concreto armado.indd 97 09/06/2017 10:24:06 Simbologia específica para as ações sobre a estrutura de concreto armado e ponderadores dos cálculos Acc – área comprimida do concreto d – altura útil, distância entre o centro de gravidade da armadura tra- cionada até a fibra mais comprimida do concreto d´ – distância entre o centro de gravidade da armadura comprimida até a fibra mais comprimida do concreto y – profundidade do diagrama retangular equivalente do concreto bw – largura da alma de uma viga λ – relação entre a profundidade y do diagrama retangular equivalente do concreto e a profundidade x da linha neutra γm – coeficiente de ponderação das resistências (coeficiente de minoração) γc – coeficiente de ponderação da resistência do concreto γs – coeficiente de ponderação da resistência do aço γf – coeficiente de ponderação das ações γg – coeficiente de ponderação das ações permanentes γq – coeficiente de ponderação das ações variáveis MRd – momento fletor resistente de cálculo MSd – momento fletor solicitante de cálculo NRd – força normal resistente de cálculo NSd – força normal solicitante de cálculo TRd – momento resistente de cálculo à torção TSd – momento solicitante de cálculo à torção VRd – força cortante resistente de cálculo VSd – força cortante solicitante de cálculo σc – tensão à compressão no concreto σs – tensão normal no aço de armadura passiva Concreto armado98 U2_C06_ Concreto armado.indd 98 09/06/2017 10:24:06 1. Sobre os termos e definições da ABNT NBR 6118:2014 relativos aos materiais presentes nos elementos, assinale a alternativa correta: a) O concreto simples em geral não apresenta armadura. Quando apresenta, essa armadura encontra-se em quantidade inferior às mínimas exigidas pela norma e são denominadas armaduras ativas. b) O concreto protendido é composto apenas por armaduras ativas. Essas armaduras são submetidas a tensões iniciais de maneira a alongá-las. c) O concreto armado possui armaduras ativas para garantir a solidariedade entre o concreto e o aço. d) Os elementos de concreto armado são compostos por armaduras passivas. Essas armaduras devem funcionar em conjunto com o concreto. No dimensionamento, suas deformações são compatibilizadas para tal. e) Os elementos de concreto protendido possuem armaduras ativas, mas é no concreto que são dispostas as tensões iniciais que caracterizam a protensão. 2. A ABNT NBR 6118:2014 caracteriza os estados limites para o dimensionamento dos elementos estruturais. Segundo as siglas presentes na norma para esses estados, assinale a alternativa que apresenta seu correto significado. a) A sigla ELU significa estado limite único e é utilizada para o dimensionamento de elementos isolados. b) A sigla ELS significa estado limite de serviço. Essa sigla pode vir acompanhada de outras letras que caracterizam o tipo de estado limite de serviço que está sendo analisado. c) A siglaELS-W significa estado limite de esforço de vento, a letra “W” aderida à sigla vem da palavra em inglês “wind”. d) A sigla ELS-DEF significa estado limite de deformações frágeis, onde o comportamento do concreto é analisado separadamente. e) A sigla ELS-VE significa estado limite de verificação do existente, sendo utilizada para reformas de estruturas existentes. 3. Os esforços sobre os elementos são normalmente majorados por coeficientes de segurança antes de serem considerados no dimensionamento. Com relação às afirmações a seguir, assinale a alternativa correta. a) O símbolo “V”, quando não acompanhado de outras letras, refere-se ao valor característico da solicitação de tração, sem ter sido majorada. b) Os símbolos “M” e “Mk” correspondem ao valor de momento fletor característico e de cálculo, respectivamente. 99Principais notações da ABNT NBR 6118:2014 U2_C06_ Concreto armado.indd 99 09/06/2017 10:24:07 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 6118:2014. Projeto de estruturas de concreto – procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 2014. Leitura recomendada PINHEIRO, L. B.; MUZARDO, C. D.; SANTOS, S. P. Estrutura de concreto: capítulo 1. Cam- pinas: Unicamp, 2014. Disponível em: <http://www.fec.unicamp.br/~almeida/ec702/ EESC/introducao.pdf>. Acesso em: 01 abr. 2017. Referência c) Os símbolos “N” e “Nd” correspondem ao valor do esforço normal no seu valor característico e de cálculo, respectivamente. d) O símbolo “TS” refere-se à tração solicitante de cálculo. e) As letras “S” e “R”, quando presentes em uma simbologia, referem-se à segurança e à resistência. 4. Conforme as simbologias referentes à geometria e outras medidas de dimensões dos elementos, assinale a resposta correta. a) “h” é a largura da seção transversal de um elemento. b) “d” é a distância entre o centro de gravidade da armadura comprimida até a fibra mais comprimida do concreto. c) “d” é conhecida como a altura útil do elemento. d) “b” e “bw” se referem à largura da seção transversal do elemento. Normalmente quando essa largura é constante, utiliza-se o símbolo “b”, mas nada impede que o símbolo “bw” seja utilizado. e) “c” é a distância da linha neutra até a fibra mais comprimida do concreto. 5. Com relação às letras e caracteres que, quando acompanham um símbolo básico, dão a ele um significado mais específico, é correto afirmar que: a) A letra “s”, quando presente, especifica que a simbologia utilizada refere-se ao aço, no geral. b) A letra “c”, quando presente, especifica que a simbologia utilizada refere-se aos carregamentos atuantes. c) A letra “y”, quando presente, especifica que a simbologia refere-se a tensões e resistências do concreto. d) A letra “w”, quando em conjunto com outros caracteres que se referenciam ao aço, especifica que se trata do aço de armadura transversal. e) O caractere “s”, quando presente, caracteriza a simbologia como referente à armadura tracionada. Concreto armado100 U2_C06_ Concreto armado.indd 100 09/06/2017 10:24:07 http://www.fec.unicamp.br/~almeida/ec702/ Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para esta Unidade de Aprendizagem. Na Biblioteca Virtual da Instituição, você encontra a obra na íntegra. Conteúdo: