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INTRODUÇÃO AO CONCRETO ARMADO

DISCIPLINA: ESTRUTURAS DE CONCRETO I

CÓDIGO: PEF 3303

São Paulo, agosto de 2016

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE ESTRUTURAS E GEOTÉCNICA

Prof. Dr. Claudius Barbosa

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Introdução

Concreto armado: material estrutural mais recente que o aço, a madeira, a alvenaria;

Surgimento em meados do século XIX e início da difusão no início do século XX

D. MARIA II (1841)

TORRE

EIFFEL (1889)

EDIFÍCIO

MONADNOCK (1891)

Monier (década de 1860): patente para vasos, placas, tubos e vigas de concreto armado

Ward (1873): construção de uma casa de CA em Nova Iorque

Mörsh (1900): desenvolve teoria com base em diversos ensaios

“Instruções provisórias para preparação, execução e ensaio de construções de concreto armado”

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Introdução

CONCRETO SIMPLES

Associação do concreto com material de boa resistência à tração e que seja mais

deformável: CONCRETO ARMADO

Kim

ura

, A

. E

. (2

00

7)

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Introdução

Concreto armado: associação entre o concreto simples e o aço

(CONCRETO + AÇO + ADERÊNCIA)

O concreto protegerá o aço contra a oxidação e altas temperaturas

O concreto e o aço possuem coeficientes de dilatação térmica próximos

PONTOS POSITIVOS

Boa resistência à maioria das solicitações

Pode ser moldado em diversas formas

Material durável e resistente ao fogo

PONTOS NEGATIVOS

Peso próprio elevado

Produção necessita de formas e escoramento

Baixa proteção térmica

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Introdução

OBRAS HIDRÁULICAS ESTRADAS

FERROVIAS AEROPORTOS

POSTES

MUROS DE ARIMO

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Introdução

MATERIAL ESTRUTURAL MAIS EMPREGADO

EM EDIFICAÇÕES COMERCIAIS E RESIDENCIAIS

IMPORTÂNCIA PARA O

ENGENHEIRO DE PROJETO

E DE CONSTRUÇÕES

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Normas técnicas – projeto e execução

NBR 8681 (2003): Ações e segurança nas estruturas – Procedimento

NBR 6120 (1980): Cargas para o cálculo de estruturas de edificações

NBR 6118 (2014): Projeto de estruturas de concreto – Procedimento

NBR 14931 (2004): Execução de estruturas de concreto – Procedimento

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Concreto

NBR 8953 (2005)

Classe C20 ou superior: concreto com armadura passiva

Classe C15: obras provisórias e elementos não estruturais

Massa específica:

3CA

3c

kg/m 2500

kg/m 2400

ρ

ρ

Resistência do concreto à compressão (fcj,28)

Resistência característica do concreto à compressão (fck) (dispersão)

Resistência do concreto à tração direta (fct,m)

2/3ckmct, f 0,3 f

mct,infctk, f 0,7 f

mct,supctk, f 1,3 f MPa) (em

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Concreto

Módulo de elasticidade:

Coeficiente de Poisson:

1/2

ckEci f 5600E cics E E i

Módulo de elasticidade transversal:

2,0

4,2

EG cs

c

Resistência de cálculo do concreto:

c

ckcd

γ

ff ELU : 1,4

0,180

f 2,08,0 ck i

Tipo de rocha aE

basalto/diabásio 1,2

granito/gnaisse 1,0

calcário 0,9

arenito 0,7

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Aço

NBR 7480 (2007): barras e fios de aço

Valor característico da resistência de escoamento: CA-25, CA-50, CA-60

Massa específica do aço

Módulo de elasticidade

Coeficiente de dilatação térmica

kg/m³ 7850s ρ

Coeficiente de dilatação térmica

C/ α os

510

GPa 210Es

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Categoria fyk (MPa) fst (MPa)

CA-25 250 1,2 fyk

CA-50 500 1,1 fyk

CA-60 600 1,05 fyk (MPa)

Aço

Resistência de cálculo do aço: s

yk

ydγ

ff ELU: 1,15

Resistência característica de escoamento do aço à tração (fyk)

Limite de resistência (fstk)

Alongamento na ruptura (euk)

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Classe de agressividade

ambiental (CAA) Ambiente Agressividade

Risco de

deterioração

I Rural

Fraca Insignificante Submersa

II Urbana Moderada Pequeno

III Marinha

Forte Grande Industrial

IV Industrial

Muito forte Elevado Respingos de maré

Durabilidade

O projeto e construção devem garantir que, sob condições ambientais previstas, a

segurança, estabilidade e aptidão em serviço sejam conservadas durante a vida útil

Vida útil: período em que as características da estrutura se mantém, sem

intervenções significativas

Capacidade da estrutura resistir às influências ambientais previstas e definidas em conjunto pelo

autor do projeto estrutural e pelo contratante

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Classe de agressividade

ambiental (CAA) Relação a/c Classe concreto

I ≤ 0,65 ≥ C20

II ≤ 0,60 ≥ C25

III ≤ 0,55 ≥ C30

IV ≤ 0,45 ≥ C40

Durabilidade

Qualidade do concreto

Classe de

agressividade

ambiental (CAA)

Laje Viga e pilar

Elementos estruturais

em contato com o

solo

I 20 25 30

II 25 30

III 35 40 40

IV 45 50 50

Qualidade do cobrimento (mm)

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Durabilidade

Deterioração do concreto

Mecanismo Fenômeno Prevenção

Lixiviação Dissolve e carreia compostos

hidratados da pasta de cimento

Restringir fissuração, minimizando a

infiltração, e proteger as superfícies

expostas (hidrófugos)

Expansão por

sulfato

Ocorre pela presença de águas ou solo

contaminados com sulfato. Reação

expansiva com a pasta de cimento.

Utilização de cimento resistente a sulfatos

Reação álcali-

agregado (RAA)

Expansão pela reação entre os álcalis

do concreto e agregados reativos Reduzir/eliminar o contato com a água

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Durabilidade

Deterioração do aço

Mecanismo Fenômeno Prevenção

Despassivação por

carbonatação

Ação do gás carbônico da

atmosfera

Evitar a ação de agentes: cobrimento, controle

de fissuração (baixa porosidade do concreto)

Despassivação por ação

de cloretos

Ruptura da camada de

passivação pelo elevado

teor de íon-cloro

Evitar a ação de agentes: cobrimento, controle

de fissuração (baixa porosidade do concreto).

Utilização de cimento composto com adição de

escória ou material pozolânico

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Durabilidade

Deterioração da estrutura (propriamente dita)

Ação Fenômeno Prevenção

Choque mecânico Dano estrutural por choque Barreira protetora em pilares

Retração Surgimento de tensões e fissuras Cura do concreto

Efeito térmico Surgimento de tensões e fissuras Juntas de dilatação

Isolamentos isotérmicos

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Manifestações patológicas

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Ensaios tecnológicos

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Ensaios tecnológicos

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Aço

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Concreto

fck < 50 MPa