Dimensionamento de Estruturas Em Concreto Armado - 2013-1

5/20/2018 Dimensionamento de Estruturas Em Concreto Armado - 2013-1

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Sidiclei Formagini, D.Sc. Estruturas Professor Uniderp 26/2/2013


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NDICE

1 INTRODUO .................................................................................................................. 11.1 Introduo ao Concreto........................................................................................... 11.2 Histria do Concreto............................................................................................... 2

1.3

Vantagens e Desvantagens do Concreto Armado..................................................... 4

1.3.1 Vantagens do Concreto Armado....................................................................... 41.3.2 Desvantagens do Concreto Armado................................................................. 4

1.4 Normas para Projeto................................................................................................ 41.5 Concepes de Projeto............................................................................................. 51.6 Cargas de Projeto..................................................................................................... 61.7 Elementos Componentes da Estrutura..................................................................... 61.8 Etapas do Projeto Estrutural.................................................................................... 71.9 Exemplos de Estruturas em Concreto armado......................................................... 7

1.9.1 Ponte Ernesto Dornelles................................................................................... 7

1.9.2

Estdio de Futebol Maracan............................................................................ 8

1.9.3 Condomnio Torre do Rio Sul.......................................................................... 91.9.4 Edifcio Petronas Tower................................................................................... 91.9.5 Plataforma de Petrleo Troll........................................................................... 101.9.6 Usina Hidreltrica de Itaipu............................................................................ 111.9.7 Central Nuclear do Cattenom (Fana)............................................................. 12

2 CRITRIOS DE PROJETO ............................................................................................. 132.1 Requisitos Bsicos de Projeto de Estruturas........................................................... 132.2 Requisitos Gerais de Qualidade da Estrutura e Avaliao da Conformidade doProjeto Segundo a NBR 6118........................................................................................... 13

2.2.1 Requisitos de Qualidade da Estrutura............................................................. 132.2.2

Requisitos de Qualidade do Projeto................................................................ 14

2.2.3 Avaliao da Conformidade do Projeto.......................................................... 152.3

Diretrizes para Durabilidade das Estruturas de Concreto Segundo a NBR 6118..... 15

2.3.1 Exigncias de durabilidade.............................................................................. 152.3.2 Vida til de projeto......................................................................................... 152.3.3 Mecanismos de Envelhecimento e Deteriorao............................................. 162.3.4 Agressividade do Ambiente............................................................................ 16

2.4 Critrios de Projeto que Visam a Durabilidade Segundo a NBR 6118.................... 172.4.1 Simbologia especfica desta seo.................................................................... 172.4.2 Drenagem....................................................................................................... 17

2.4.3

Formas arquitetnicas e estruturais................................................................. 182.4.4 Qualidade do concreto de cobrimento da armadura........................................ 18

2.5 Estados Limites (NBR 6118).................................................................................. 212.5.1 Estados Limites ltimos (ELU)...................................................................... 212.5.2 Estados Limites de Utilizao (Servio).......................................................... 21

2.6 Aes (NBR 6118)................................................................................................. 222.6.1 Aes Permanentes......................................................................................... 222.6.2 Aes Variveis (Fq)........................................................................................ 222.6.3 Aes Excepcionais........................................................................................ 23

2.7 Solicitaes (NBR 6118)......................................................................................... 23

2.8

Valores Caractersticos e de Clculo (NBR 6118)................................................... 23

2.8.1 Valores Caractersticos.................................................................................... 23


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Sidiclei Formagini ndice : iii

Sidiclei Formagini, D.Sc. Estruturas Engenharia Civil - UNIDERP 26/2/2013

2.8.2 Valores de Clculo.......................................................................................... 242.9 Clculo Segundo a NBR 6118................................................................................ 252.10 Etapas do Dimensionamento Estrutural................................................................ 26

3

HIPTESES BSICAS E PROPRIEDADES DOS MATERIAIS ................................. 27

3.1 Introduo............................................................................................................. 27

3.2

Concreto................................................................................................................ 27

3.2.1 Classes............................................................................................................ 273.2.2 Massa Especfica............................................................................................. 283.2.3 Coeficiente de Dilatao Trmica.................................................................... 283.2.4

Resistncia Trao........................................................................................ 28

3.2.5 Resistncia Compresso............................................................................... 303.2.6 Mdulo de Elasticidade................................................................................... 323.2.7 Diagramas Tenso-Deformao (NBR 6118).................................................. 333.2.8 Dimetro mximo do agregado e do vibrador................................................. 35

3.3 Ao........................................................................................................................ 35

3.3.1

Categoria........................................................................................................ 353.3.2 Tipo de Superfcie........................................................................................... 36

3.3.3 Coeficiente de Dilatao Trmica.................................................................... 363.3.4 Massa Especfica............................................................................................. 363.3.5 Mdulo de Elasticidade................................................................................... 363.3.6 Diagrama Tenso-deformao, Resistncia ao Escoamento e Trao........... 363.3.7 Caractersticas de ductilidade.......................................................................... 393.3.8 Alongamento e Encurtamento Mximo Permitido para a Armadura............... 393.3.9 Bitolas Padronizadas....................................................................................... 39

4 REQUISITOS DE ANLISE ESTRUTURAL ............................................................... 414.1 Introduo............................................................................................................. 414.2

Objetivo da Anlise Estrutural............................................................................... 41

4.3 Hipteses Simplificadoras no Projeto de Edifcios................................................. 424.4

Modelagem do Edifcio.......................................................................................... 42

4.5 Determinao do Carregamento Vertical................................................................ 444.5.1 Carga Permanente........................................................................................... 444.5.2 Carga Acidental............................................................................................... 45

4.6 Modelagem das Lajes............................................................................................. 484.7 Modelagem dos Elementos Lineares Vigas e Pilares............................................ 504.8 Modelagem das Estruturas de Contraventamento.................................................. 51

4.8.1 Carregamento Horizontal............................................................................... 51

4.8.2

Definio da Estrutura de Contraventamento................................................. 52

4.8.3 Deslocabilidade............................................................................................... 534.8.4 Anlise No-Linear......................................................................................... 55

4.9 Modelagem de Vigas Isoladas................................................................................. 574.10 Modelagem de Pilares Isolados............................................................................... 59

4.10.1 Critrio para a Dispensa dos Efeitos de 2 Ordem.......................................... 614.10.2

Solicitaes Iniciais......................................................................................... 62

4.10.3 Momento Decorrente de Imperfeies Construtivas....................................... 624.10.4 Mtodos para o Dimensionamento dos Pilares Isolados................................. 63

5 ELEMENTOS ESTRUTURAIS: PR-DIMENSIONAMENTO .................................... 66

5.1

Projeto Arquitetnico............................................................................................ 66

5.2 Lanamento da Estrutura....................................................................................... 66


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Sidiclei Formagini ndice : iv


5.3 Lajes....................................................................................................................... 705.3.1 Lajes macias.................................................................................................. 705.3.2 Lajes pr-fabricadas........................................................................................ 715.3.3 Lajes nervuradas............................................................................................. 725.3.4 Lajes em grelha............................................................................................... 73

5.3.5

Lajes mistas.................................................................................................... 73

5.3.6 Lajes duplas.................................................................................................... 735.3.7 Lajes cogumelo............................................................................................... 745.3.8 Lajes lisas (ou planas)...................................................................................... 74

5.4 Pr-Dimensionamento da Estrutura do Edifcio Construdo com Lajes Macias.... 745.4.1 Pr-dimensionamento das lajes macias.......................................................... 755.4.2 Pr-dimensionamento das vigas...................................................................... 765.4.3 Estimativa das cargas verticais para o pr-dimensionamento........................... 765.4.4 Determinao do carregamento horizontal..................................................... 775.4.5 Pr-Dimensionamento dos Pilares.................................................................. 77

5.5

Determinao do Carregamento Vertical................................................................ 795.5.1 Carga Permanente........................................................................................... 79

5.5.2 Carga Acidental............................................................................................... 805.5.3 Cargas atuantes em estruturas de edificaes (NBR 6120)............................... 835.5.4 Revestimento das lajes.................................................................................... 835.5.5 Paredes sobre lajes.......................................................................................... 845.5.6 Clculo das reaes nas vigas.......................................................................... 85

5.6 Determinao do Carregamento Horizontal........................................................... 905.6.1 Procedimento para o clculo das foras devidas ao vento nas edificaes (NBR6123) 905.6.2 Determinao da velocidade caracterstica...................................................... 91

5.7

Verificao da estabilidade global do edifcio.......................................................... 94

5.7.1 Deslocabilidade............................................................................................... 945.7.2 Rigidez Mnima das Estruturas Indeslocveis.................................................. 94

5.8 Elaborao das Formas.......................................................................................... 946 DIMENSIONAMENTO NO ESTADO LIMITE LTIMO SOLICIAES

NORMAIS ................................................................................................................................ 97

6.1 Introduo............................................................................................................. 976.2 Hipteses Bsicas................................................................................................... 976.3 Domnios de Deformaes.................................................................................... 986.4 Equaes de Compatibilidade................................................................................ 99

6.5

Limites entre Domnios........................................................................................ 101

6.6 Trao Simples e Trao com Pequena Excentricidade........................................ 1016.7 Flexo Simples..................................................................................................... 102

6.7.1 Sees Retangulares com Armadura Simples................................................. 1026.7.2 Sees Retangulares com Armadura Dupla................................................... 1056.7.3 Sees T.................................................................................................... 1086.7.4 Sees Simtricas com Zona Comprimida de Forma Qualquer..................... 1126.7.5 Tabela Universal para Sees Retangulares................................................... 113

6.8 Flexo Composta................................................................................................. 1176.8.1 Flexo Composta com Grande Excentricidade............................................. 117

6.8.2

Flexo Composta com Pequena Excentricidade............................................ 118

6.8.3 Diagramas de Interao Para Flexo Composta Reta.................................... 119


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Sidiclei Formagini ndice : v


6.9 Flexo Oblqua..................................................................................................... 1206.9.1 Caso Geral.................................................................................................... 1206.9.2 Clculo pelo Mtodo Exato.......................................................................... 1216.9.3 Diagramas de Interao Para Flexo Oblqua................................................ 1226.9.4 Mtodos Simplificados De Clculo............................................................... 123

7

CISALHAMENTO ......................................................................................................... 124

7.1 Panorama de tenses principais numa viga de comportamento elstico linear...... 1247.2 Arranjos usuais de armadura nas vigas de concreto armado.................................. 1257.3 Mtodo de verificao.......................................................................................... 126

7.3.1 Modelo simplificado para o comportamento da viga (trelia clssica ou treliade Mrsch)................................................................................................................. 1267.3.2 Dimensionamento (NBR 6118/1980)........................................................... 1287.3.3 Armadura transversal mnima (estribo mnimo)............................................ 1287.3.4 Cobertura do diagrama de fora cortante...................................................... 129

7.4 Verificao do estado limite ltimo (NBR 6118/2007)......................................... 131

7.4.1

Clculo da resistncia.................................................................................... 131

7.4.2 Modelo de clculo I...................................................................................... 1317.4.3 Modelo de clculo II..................................................................................... 133

8 LAJES MACIAS DE CONCRETO ARMADO .......................................................... 1388.1 Introduo........................................................................................................... 1388.2 Lajes Macias....................................................................................................... 139

8.2.1 Classificao................................................................................................. 1398.2.2 Vos Tericos............................................................................................... 1408.2.3 Condies de Apoio..................................................................................... 1418.2.4 Clculo dos Esforos.................................................................................... 1428.2.5 Dimensionamento Flexo: Estado Limite ltimo....................................... 1458.2.6

Fora Cortante (Cisalhamento)..................................................................... 146

8.2.7 Armaduras Longitudinais Mximas e Mnimas.............................................. 1478.2.8 Verificao das Flechas................................................................................. 1488.2.9 Barras Sobre os Apoios................................................................................. 1528.2.10 Barras Inferiores........................................................................................... 1548.2.11 Armadura de Canto...................................................................................... 1548.2.12 Armadura de Borda...................................................................................... 155

8.3 Lajes Nervuradas.................................................................................................. 1568.3.1 Generalidades............................................................................................... 1568.3.2 Disposies construtivas especficas das lajes nervuradas.............................. 157

8.3.3

Verificao de flechas................................................................................... 158

9 VIGAS ............................................................................................................................ 1599.1 Introduo........................................................................................................... 1599.2 Vos efetivos de vigas.......................................................................................... 1599.3 Largura colaborante de vigas de seo T.............................................................. 1619.4 Instabilidade lateral de vigas................................................................................. 1629.5 Carregamento das vigas........................................................................................ 1639.6 Esforos atuantes nas vigas.................................................................................. 164

9.6.1 Combinao das aes no estado limite ltimo............................................. 1659.7 Tipos de Ruptura................................................................................................. 167

9.8

Dimensionamento Flexo: Estado Limite ltimo.............................................. 169

9.9 Armadura Mnima................................................................................................ 169


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1 INTRODUO

1.1 Introdu o ao Concreto

O concreto o material mais utilizado pelo homem na construo civil. Sua utilizaoem larga escala ocorreu aps a patente do cimento Portland por Joseph Aspdin, em 1824, naInglaterra. Naquela poca, os primeiros concretos eram produzidos utilizando cimentoPortland, areia, brita e gua, que era adicionada em abundncia. A resistncia compressosimples dificilmente ultrapassava o valor de 10 MPa [1]. Atualmente, com os avanos natecnologia de dosagem do concreto e com a adio de outros materiais, tais como adiesminerais e aditivos qumicos de terceira gerao em sua composio, a resistncia

compresso simples pode superar o valor de 200 MPa [2]. Tambm, adies de fibrasminerais, metlicas ou vegetais podem aumentar a ductilidade e a tenacidade fratura doconcreto, diminuindo sua caracterstica de ruptura frgil. O concreto comumente empregadona construo de edifcios, pontes, estdios, tneis, paredes de conteno, reservatrios,barragens e em muitos outros tipos de estruturas.

O concreto um material heterogneo constitudo por uma vasta gama de partculasgranulares. O tamanho destas partculas pode variar de dimenses menores que 1 mcron(slica ativa) at alguns centmetros (agregados grados). De acordo com o nvel macro-estrutural de sua composio granulomtrica, o concreto pode ser dividido em duas fases:matriz e agregados. A matriz formada por uma mistura de cimento Portland e a gua,enquanto que os agregados, materiais potencialmente inertes e rgidos, servem como esqueleto

principal. O concreto apresenta boa resistncia aos esforos de compresso, porm apresentabaixa resistncia aos esforos de trao.

O concreto armado resulta da unio entre o concreto simples e uma armadura dereforo imersa em seu interior. Como armadura utiliza-se barras de ao posicionada na zonaonde o concreto solicitado trao. Desse modo, o concreto e o ao trabalham emconjunto: o concreto resiste aos esforos de compresso; e o ao aos esforos de trao. Nocaso de uma viga sem armadura solicitada continuamente flexo, no instante que aresistncia trao no concreto for excedida, provocar a formao de uma fissura nicalevando a ruptura brusca. Por outro lado, se for considerada uma viga similar submetida flexo, porm com armadura na regio onde o concreto tracionado, tanto o concreto como aarmadura iro suportar os esforos de trao. A partir do momento que a tenso limite de

trao no concreto for excedida, surgiro fissuras, e o concreto deixar de absorver o esforode trao que passar a ser suportado pela armadura. A armadura de reforo no concreto deve


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Concreto Armado Capulo 1 - Introduo - 2


ser adicionada na regio onde o elemento estrutural ser submetido a tenses de trao paraque possa suprir sua deficincia na resistncia. Nos elementos estruturais submetidos apenas compresso, a adio de armadura melhorar sua resistncia compresso.

1.2

H istria do Concreto

O primeiro uso de concreto produzido com cal hidrulica e cimento pozolnico,datado pela literatura, atribudo aos Romanos nas construes de monumentos e aquedutos.

Aps a utilizao pelos Romanos como material de construo, o concreto s voltou tonaem 1760 na Gr-Bretanha, quando John Smeaton o utilizou para assentar pedras naconstruo de uma parede para conter as guas do rio Calder. No ano de 1796, o ingls J.Parker reproduziu o cimento romano e 15 anos mais tarde Vicat produzir cimento atravs daqueima de argila e cal. Em 1824, Joseph Aspdin produziu cimento portland na cidade de

Wakefield, Gr-Bretanha. Foi atribuda a denominao de cimento portland porque a pasta decimento, aps endurecer, assemelhava-se com as pedras oriundas das pedreiras da Ilha de

Portland[3].Em 1832, o francs Franois Marte Le Brun, na cidade de Moissac, construiu uma casausando concreto para moldar arcos com 5,50m de vos. Tambm usou concreto naconstruo de uma escola em St. Aignan em 1834, e de uma igreja em Corbarice em 1835.Em 1854, Joseph Louis Lambot construiu um pequeno barco em concreto armado combarras de ao que foi apresentado numa exposio em Paris, e patenteado em 1855. Nomesmo ano, o ingls W. B. Wilkinson obteve a patente do uso de lajes em concreto armadocom barras de ferro torcidas. O pesquisador francs Franois Cignet em 1855 obteve a patentede um sistema desenvolvido sobre o uso de barras de ferro imersas em lajes de concreto,levando-as at os apoios. Um ano mais tarde, adicionou porcas nas extremidades das barras, eem 1969 publicou um livro descrevendo alguns princpios bsicos do concreto armado e

possveis aplicaes[3].Outro pesquisador francs, Joseph Monier, ganhou o crdito da inveno do concretoarmado com a patente reconhecida 1867, em Paris, pela construo de tubos e vasos de jardinsarmados com malha de ferro. Em seguida, deu incio a uma srie de patentes como tubos ereservatrios (1868), placas planas (1869), pontes (1873), escadas (1875), vigas e colunas(1877). Entre os anos de 1880 e 1881, Monier recebeu patentes alems de amarraes deestrada de ferro, calhas de alimentao da gua, vasos circular, placas planas, canaletas parairrigao, entre outras[3].

Nos Estados Unidos, em 1873, Willian E. Ward construiu em Nova Iorque, prximoao porto de Chester, uma casa em concreto armado que existe at os dias atuais. O concretoarmado foi usado para construir paredes, vigas, lajes e escadas. As primeiras pesquisas

envolvendo o uso do concreto armado foram feitas por Thaddeus Hyatt, um advogado, queconduziu experincias com 50 vigas nos anos de 1870. De uma maneira correta, as barras deferro nas vigas de Hyatt foram posicionadas na zona de trao, dobradas e escoradas na zonade compresso. Adicionalmente, o reforo transversal (estribos verticais) foi usado prximoaos apoios. Entretanto, as experincias de Hyatt ficaram desconhecidas at o ano de suapublicao, em 1877. Em 1890, E. L. Ransome construiu o museu Leland Stanford Jr. em SoFrancisco, um edifcio em concreto armado com dois pavimentos e comprimento de 95 m. Apartir desta data, o desenvolvimento do concreto armado nos Estados Unidos foi rpido.Durante o perodo de 1891 e 1894, os vrios pesquisadores europeus publicaram teorias eresultados de ensaios; entre eles estavam Moeller (Alemanha), Wunsch (Hungria), Melan(ustria), Hennebique (Frana), e Emperger (Hungria), mas o uso prtico era menos extensivo

do que nos estados unidos[3].Entre os anos de 1850 a 1900, poucas publicaes foram feitas, porque os mtodosconhecidos sobre o uso do concreto armado eram considerados como segredos de comrcio.


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A primeira publicao que pode ser classificada como livro texto foi a do pesquisadorConsidre, em 1899. Pelo decorrer do sculo, havia uma multiplicidade dos sistemas e dosmtodos com pouca uniformidade em procedimentos de projeto, nas tenses permissveis enas tcnicas de detalhamento da armadura. Em 1903, construtores formaram nos EstadosUnidos um comit comum com representantes de todas as organizaes interessadas no uso

do concreto armado cujo objetivo era uniformizar os conhecimentos e tcnicas para odimensionamento estrutural.Emil Mrsch, professor emritos da Universidade de Stuttgart, publicou em 1902, uma

descrio com base cientfica e fundamentada dos ensaios publicados at a poca sobre ocomportamento do concreto armado. Desenvolveu ainda, a primeira teoria sobre odimensionamento de elementos em concreto armado.

Em 1879 na Alemanha, G. A. Wayass comprou a patente francesa de Monier epublicou um livro com mtodos de construo de Monier, em 1887. Rudolph Schustercomprou os direitos da patente na ustria, e o nome de Monier se espalhou por toda aEuropa, motivo pelo qual se creditou a Monier o invento do concreto armado.

Em 1900, o ministro do trabalho da Frana foi chamado para um comit dirigido por

Armand Considre, engenheiro chefe do departamento de estradas e pontes, a fim deestabelecer especificaes para o uso do concreto armado, que foram publicadas em 1906.Vrios ensaios foram realizados no incio do sculo XX (Arthur N. Talbot

universidade de Illinois, Frederick E. Turneaure e Morton O. Withey, universidade deWisconsin, e por Bach na Alemanha, entre outros), para estudar o comportamento de vigas,resistncia compresso e trao do concreto e mdulo de elasticidade. Entre os anos de1916 e 1940, as pesquisas concentraram-se no comportamento de colunas submetidas a cargasaxiais e excntricas.

O concreto armado foi sendo refinado cada vez mais at a introduo de uma pr-compresso na zona de trao cujo objetivo foi diminuir a fissurao excessiva. Esterefinamento deu-se pela introduo parcial ou completa de protenso, desenvolvida pelo

pesquisador francs Eugene Freyssinet, em 1928, estabelecendo assim a prtica do uso deconcreto protendido.A partir de 1950, j era conhecido o comportamento de vrios elementos em concreto

armado, ento, foram elaboradas normas sobre dimensionamento de estruturas em concretoarmado, de acordo com restries geogrficas e climticas de cada pas, e atualizadasconstantemente conforme necessidades de novas aplicaes e da reduo de custosobedecendo a critrios de segurana.

Por volta do ano 1960 na regio de Chicago (EUA),comeou-se usar concreto de alta resistncia (30MPa) emestruturas de edifcios altos. Aumentar a resistncia doconcreto era sempre um desafio, fato que nas primeiras

obras construdas com esse tipo de concreto, foramconcretadas apenas algumas colunas, para provar que oconcreto de alta resistncia podia ser feito, entregue,lanado e curado. A primeira obra em concreto de altaresistncia foi o Edifcio Lake Point Tower em 1965(Figura 1), cuja resistncia compresso do concreto foi de53MPa aos 28 dias[5]. Figura 1: Lake Point Tower.

Com o desenvolvimento de aditivos qumicos para concretos (com funo dedispersantes) no incio dos anos 1970, no Japo e na Alemanha, e seu aperfeioamento noincio dos anos 1980 juntamente com a chegada da slica ativa, foi que o concreto de altodesempenho teve seu grande impulso. Desde ento, muitas pesquisas foram desenvolvidas e

sua aceitao tem sido muito boa no ramo de estruturas, devido a suas propriedades jamaisalcanadas pelo concreto comum.


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Avanando ainda mais nos estudos sobre o concreto, no final dos anos 1990, foidesenvolvida no Canad uma nova concepo de concreto, produzidos com Ps Reativos (datraduo Powder Reactive Concrete). A resistncia deste concreto aplicando modernas tcnicas decura atingir a resistncia compresso na faixa de 800MPa[2].

1.3 Vantagen s e Desvantagen s do Concreto Armad o

O concreto armado ao ser comparado ao ao apresenta vantagens e desvantagensquanto ao seu uso na construo de estruturas de edifcios, pontes, plataformas de petrleo,reservatrios, barragens, entre outros.

1.3.1 Vantagens do Concreto Armado

Dentre as principais vantagens em utilizar o concreto armado como um materialestrutural esto:

Pode apresentar alta resistncia a compresso; facilmente moldvel adaptando-se aos mais variados tipos de forma, e as armaduras

de ao podem ser dispostas de acordo com o fluxo dos esforos internos; Resiste melhor s influncias atmosfricas e ao desgaste mecnico; Apresenta melhor resistncia ao fogo do que o ao; Resiste a grandes ciclos de carga com baixo custo de manuteno; Na maior parte das estruturas tais como barragens, obras porturias, fundaes, o

material estrutural mais econmico.

1.3.2 Desvantagens do Concreto Armado

Dentre as principais desvantagens em utilizar o concreto armado como materialestrutural esto:

Tem baixa resistncia trao, aproximadamente um dcimo de sua resistncia compresso;

Elevado peso prprio nas estruturas; necessrio mistura, lanamento e cura, a fim de garantir a resistncia desejada; O custo das formas usadas para moldar os elementos de concreto relativamente cara.

Em alguns casos, o custo do material e a mo de obra para construir as formas

tornam-se igual ao custo do concreto. Apresenta resistncia compresso inferior a do ao; Surgimento de fissuras no concreto devido relaxao e a aplicao de cargas mveis.

1.4 N orm as para P rojeto

Todo e qualquer dimensionamento estrutural dever ser feito de acordo com anormalizao vigente na regio onde a construo ser efetuada. Cada pas ou comunidadeapresenta sua respectiva norma, que leva em conta condies ambientais tais como aexistncia ou no de abalos ssmicos, furaces, grandes variaes de temperatura, qualidadedos materiais, tipos de construes, entre outros fatores.


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As normas foram desenvolvidas para padronizao os critrios de dimensionamento,oferecendo condies mnimas de utilizao e segurana das estruturas. Elas so elaboradas apartir de inmeros resultados de ensaios experimentais, oferecendo margem de seguranaprecavendo-se de possveis falhas nos materiais, na dosagem do concreto, possveisimperfeies geomtricas durante a execuo da estrutura ou, at mesmo, compensarpequenos erros de projetos.

No Brasil, a norma vigente para dimensionamento de estruturas em concreto armado a NBR 6118 (ABNT, 2007), Projeto de Estruturas de Concreto.

Dentre as normas estrangeiras, as mais importantes de acordo com seus respectivospases de origem so:

Instituto Americano do Concreto, ACI-318 (EUA); Association of State Highway and Transportation Officials, AASHTO (EUA); American Society for Testing and Materials, ASTM (EUA); Cdigo Modelo para Concreto Armado, BS-8110 e CP-110 (Inglaterra); Cdigo Nacional de Construo do Canad, CAN (Canad);

Cdigo Modelo Alemo para Concreto Armado, DIM 1045 (Alemanha); Especificaes para Reforos em Ao (Rssia); Especificaes Tcnicas para a Teoria e Projeto das Estruturas em Concreto Armado,

CC-BA (France); O cdigo do CEB (Comit Europeu Du Beton), Euro Codes, so normas desenvolvidas abrangendo especificaes vlidas a todos os

pases membros da Unio Europia.

1.5 Conce pes de Projeto

O projeto estrutural deve atender a requisitos de segurana, funcionalidade, economia,estabilidade global e local dos elementos estruturais, trabalhabilidade e todos aqueles que sereferem vida til da estrutura. Para que estes requisitos sejam satisfeitos, primeiro necessrio conhecer as condies ambientais e os meios pelo qual a obra ser executada. Emsegundo lugar, selecionar os materiais adequados ao tipo de construo.

A escolha do tipo de estrutura a ser empregada pode ser considerada tarefa fcilquando o projetista tem uma vasta experincia de projeto. A funcionalidade da estruturadepender da forma que ela for elaborada, da quantidade e das dimenses dos elementosestruturais, tais como pilares, lajes e vigas. O mtodo de clculo dever ser bem interpretado,

pois a diferena nos resultados do projeto de um edifcio de mltiplos andares calculadosentre um programa preciso de computador e tcnicas manuais podero ser significativas. Estadiferena se deve ao uso de vrios mtodos de anlise e teorias matemticas complexas, asquais seriam impossveis de serem analisadas manualmente.

A estabilidade global da estrutura requisito mnimo de um projeto estrutural,principalmente quando a construo submetida s condies de sismos, ventos, recalques noterreno, impactos laterais, entre outras solicitaes.

A norma brasileira NBR 6118 (ABNT, 2007) classifica a qualidade de uma estruturaem concreto armado de acordo com trs requisitos bsicos, relativos a:

Capacidade resistente ou de seus elementos componentes: segurana a ruptura e

estabilidade;


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Desempenho em servio: fissurao excessiva, deformaes inconvenientes evibraes indesejveis;

Durabilidade, sob as influncias ambientais previstas: conservao da estrutura.

1.6

Carga s de Projeto

As cargas que podem atuar em uma estrutura so classificadas de vrias formas,conforme ocorrncia:

Carga permanente: peso prprio da estrutura, revestimento, materiais permanentescolocados sobre a estrutura, empuxo de terra em contenes;

Cargas mveis: fluxo de pessoas e materiais que no permanecem fixos sobre aestrutura;

Cargas ocasionais: ventos, sismos, variao da temperatura, peso da neve em pasesfrios.

Carga dinmica: impactos, terremotos.

Todo dimensionamento estrutural dever ser elaborado para as mais desfavorveiscombinaes de carregamento que podem atuar na estrutura, sem proporcionar deformaesexcessivas, oscilaes, e colapso parcial ou total da estrutura.

Em estruturas de edifcios, aps analisar as combinaes do carregamento verticalatuante (cargas mveis, permanente ou ocasionais), torna-se necessrio realizar uma anlisedestas combinaes de carregamento com as condies de vento prescritas pela norma de

ventos NBR 6123 (ABNT, 1988). O efeito dinmico das cargas de vento, normalmentecomea a exercer influncia nos elementos estruturais em edifcios maiores que 15 a 18

pavimentos, onde o controle das oscilaes e do deslocamento horizontal passa a serfundamental para a estabilidade global da estrutura. Sobre estas condies, economiassignificativas podero ser atingidas pela escolha adequada do sistema estrutural, que dever sercontraventado de maneira a garantir rigidez estrutura impedindo excessivas oscilaes edeslocamentos.

A NBR 6120 (ABNT, 1980) fornece valores de cargas padronizadas para o clculo deestruturas de edificaes relacionadas a diversos tipos de ocupaes, assim como a massaespecfica dos materiais mais usados na construo civil.

1.7

Elem entos Comp onentes da Estrutura

Todas as estruturas de edifcios sejam elas compostas com um pavimento ou mltiplospavimentos, so formados basicamente por:

Fundaes: recebem todo o carregamento do edifcio e podem ser blocos sobreestacas, sapatas isoladas ou associadas, laje radier, tubules, etc.

Paredes: so elementos estruturais esbeltos (placas) e servem para transferir tanto osesforos horizontais como os esforos verticais s fundaes. As paredes podem serde conteno, contraventamento, caixas de gua;

Pilares ou colunas: so os elementos estruturais que suportam as cargas das vigas, laje,caixas de gua, ventos, transferindo-as as fundaes;


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Vigas: So elementos estruturas que fornecem sustentao as lajes, transferindo osesforos para os pilares. As vigas podem se horizontais, inclinadas, curvas ou atmesmo em forma de arco. So geralmente apoiadas nos pilares;

Lajes: As lajes so placas planas e esbeltas que servem de piso para os edifcios. Podemsuportar cargas verticais to bem como cargas horizontais. As lajes podem ser macias,nervuradas, planas, mistas, pr-moldadas, alveolares, protendidas;

Escadas: So elos de ligao entre os pavimentos. Prticos: os prticos espaciais consistem em elementos estruturais trabalhando em

conjunto entre os pilares, paredes, vigas ou lajes. Podem se estaticamentedeterminados ou estaticamente indeterminados.

1.8 Etap as d o Projeto Estrutural

A primeira etapa do projeto estrutural compreende a interpretao do projeto

arquitetnico, para efetuar o lanamento da estrutura em cada pavimento. Muitas vezes osarquitetos desenvolvem seus projetos arquitetnicos em conjunto com o projetista estrutural,gerando assim uma estrutura com segurana e custos reduzidos. Diferentes concepesestruturais podero ser elaboradas, baseando-se em diferentes materiais ou para as diferentescondies de uso que a estrutura ser submetida.

Dentre as diversas etapas de um projeto estrutural as mais importantes so: Compreendimento do projeto arquitetnico; Escolha dos materiais e da estrutura mais adequada ao meio em questo; Estudo e lanamento das plantas de formas; Estimativa dos diferentes tipos de carregamento atuantes na estrutura;

Anlise prvia da estrutura por meio de mtodos computacionais, levando emconsideraes a estabilidade global, limite de fissurao e deformaes excessivas doselementos estruturais tais como vigas, lajes, pilares, recalque nas fundaes;

Anlise final e clculo das armaduras de todos os elementos estruturais; Detalhamento da armao de todos os elementos estruturais, assim como o desenho

final das plantas de forma. Entrega do projeto estrutural e acompanhamento durante a execuo da obra.

1.9 Exem plos de Estruturas em Concreto armad o

O concreto armado foi consagrado com xito nos mais diferentes tipos de estruturas,como ser mostrado a seguir por meio de exemplos de construes no Brasil e no mundo.

1.9.1 Ponte Ernesto Dornelles

A ponte Ernesto Dornelles situa-se na Rodovia Buarque de Macedo entre osmunicpios de Bento Gonalves (RS) e Veranpolis (RS), serra gacha teve sua construoiniciada em 1942 e foi concluda em 1952, sendo o projeto de Antnio Alves de Noronha. APonte do Rio das Antas, tambm conhecida por este nome, com seus dois arcos paralelos de

186 metros de vo livre, representou a maior ponte em concreto armado at ento concludanas Amricas. Em sua construo foram aplicados 41 mil sacos de cimento, 440 toneladas de


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ferro, 2 mil m de madeira para sustentar o concreto, 3.300 m de brita, 2.000 m de areia e300 mil horas de trabalho. Mais de uma dezena de pessoas morreram em sua construo. Ditauma verdadeira obra de arte, foi executada em arco, pois a correnteza das guas em poca decheias no permitia a existncia de pilares. Com 186 metros de vo livre e 28 metros de flecha,possuindo o tabuleiro intermedirio e 2 viadutos de acesso, medindo na margem direita 56,60metros e na esquerda 36, 80 metros. Seu comprimento total de 278 metros.

Figura 2: Ponte sobre o Rio das Antas, construda na Serra Gacha, Brasil. Estrutura em forma de Arco.

1.9.2 Estdio de Futebol Maracan

O Estdio de Futebol Maracan (Rio de Janeiro, Brasil) foi construdo com estruturaem concreto armado e considerado o maior estdio de futebol do mundo. As obrasiniciaram-se em 2 de agosto de 1948, data do lanamento da pedra fundamental. Trabalharamna construo cerca de mil e quinhentos homens, tendo somado a estes mais dois mil nosltimos meses de trabalho. Apesar de ter entrado em uso em 1950, as obras s ficaramcompletas em 1965. Foi projetado por projetistas brasileiros.

Figura 3: Estdio de Futebol do Maracan, Rio de Janeiro, Brasil.


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1.9.3 Condomnio Torre do Rio Sul

O condomnio Torre do Rio Sul (Rio de Janeiro, Brasil) um dos maiorescondomnios empresariais do Brasil, com 160 metros de altura e 40 pavimentos. No total so119.751,56 metros quadrados de rea construda. Sua construo comeou no fim da dcada

de 70. As obras, um marco na histria da engenharia civil no Brasil, foram conduzidas pelaConstrutora Norberto Odebrecht. Seu projeto arrojado para a poca, com fachada deconcreto aparente e muito vidro, fez da Torre um empreendimento moderno, integrado aoambiente e natureza ao redor. A estrutura dotada de vigas em forma de trelias construdasem concreto armado acopladas a cada dois pavimentos. Sua torre possui um ncleo centralque serve de contraventamento e duas colunas de pilares em cada face conforme mostradonaFigura 4.

Figura 4: Edifcio Comercial Rio Sul, Rio de Janeiro, Brasil. Exemplo tpico de vigas em forma detrelia.

1.9.4 Edifcio Petronas Tower

O Edifcio Petronas Tower um dos maiores edifcio comerciais do mundo, com452m de altura e 88 andares. Est situado na cidade de Kuala Lampur, capital da Malsia. composto por duas torres gmeas, idnticas e ligadas por uma passarela no 44 andar. Apassarela est apoiada sobre apoios mveis cuja finalidade permitindo translaes durante asoscilaes das duas torres provocadas pela ao do vento e de sismos. Foi construda ao longode cinco anos e inaugurado em 1998. Sua estrutura foi erguida em concreto de altodesempenho cuja resistncia compresso aos 28 dias atingiu o valor de 100 MPa. Nesta obra

foram consumidos cerca de 180 mil metros cbicos de concreto.


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Figura 5: Torres gmeas The Petronas Tower, Kuala Lumpur, Malsia.

1.9.5 Plataforma de Petrleo Troll

A Plataforma de Petrleo flutuante Troll (Mar do Norte, Noruega) a maiorplataforma de Petrleo em operao no Mundo. Sua altura de 472m, sendo que 369mencontram-se abaixo do espelho de gua (condio normal de servio). A construo daplataforma constituiu-se de uma mega operao ao longo de 4 anos, sendo inaugurada em1995. Durante a construo foram gastos cerca de 245 mil metros cbicos de concreto, cujaresistncia compresso aos 28 dias atingiu 82 MPa. O consumo de 100 mil toneladas de aofoi 15 vezes superior ao consumo da Torre Eifell de Paris. A espessura da parede de concretode cada perna da Plataforma de 1 metro.

Figura 6: (a) Etapas de Construo das Fundaes.


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Figura 6: (b) Plataforma de Petrleo Troll, Mar do Norte, Noruega.

1.9.6 Usina Hidreltrica de Itaipu

A hidreltrica de Itaipu possui 180 metros de comprimento e foi construda no leitodo Rio Paran, divisa do Brasil com o Paraguai, tendo sua construo concluda no ano de1982. A obra teve um custo de 18,5 bilhes de dlares. Sua construo consumiu 12,5 milhesde metros cbicos de concreto cuja resistncia compresso aos 28 dias atingiu cerca de35MPa. atualmente a maior hidreltrica Brasileira e deteve o recorde mundial por mais deuma dcada.

Figura 7: Hidreltrica de Itaipu, construda em 1982 no leito do Rio Paran.


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1.9.7 Central Nuclear do Cattenom (Fana)

A Central Nuclear do Cattenom (Fana), por se tratar de uma obra especial, teve suaestrutura construda com concreto de ps-reativos (Reactive Powder Concrete) cuja dimensomxima dos agregados foi de 600m. A resistncia compresso do concreto aos 28 dias

alcanou o valor de 200 MPa. Este tipo de concreto foi usado em funo de suas propriedadesde impermeabilidade durabilidade uma vez que possui porosidade cerca de 100 vezes menorque a do concreto convencional.

Figura 8: Torre de resfriamento da Central Nuclear do Cattenom, Frana..


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2 CRITRIOS DE PROJETO

2.1 Re quis i tos Bs icos de P rojeto de E struturas

Qualquer estrutura, seja parte dela ou em sua totalidade, deve resistir com margem desegurana a todos as solicitaes provenientes de carregamentos aplicados, alm de noapresentar deformaes excessivas ou fissurao indesejvel que possa comprometer suautilizao e durabilidade. A segurana das estruturas envolve a verificao da capacidade decarga, da estabilidade e da capacidade de utilizao e durabilidade durante a vida til prevista.

2.2 Requis i tos Gera is de Qual idade da Estrutura e Aval iao da

Conformid ad e do Projeto Segu ndo a N BR 6118

2.2.1 Requisitos de Qualidade da Estrutura

2.2.1.1 Condies geraisAs estruturas de concreto devem atender aos requisitos mnimos de qualidade, durante

sua construo e servio, e aos requisitos adicionais estabelecidos em conjunto entre o autordo projeto estrutural e o contratante.

2.2.1.2 Classificao dos requisitos de qualidade da estruturaOs requisitos da qualidade de uma estrutura de concreto so classificados para efeito

da NBR 6118 (ABNT, 2007) em trs grupos distintos, relacionados em:

Capacidade resistente: consiste basicamente na segurana ruptura; Desempenho em servio: consiste na capacidade de a estrutura manter-se em

condies plenas de utilizao, no devendo apresentar danos que comprometam emparte ou totalmente o uso para o qual foi projetada;

Durabilidade: consiste na capacidade de a estrutura resistir s influncias ambientaisprevistas e definidas em conjunto pelo autor do projeto estrutural e o contratante, noincio dos trabalhos de elaborao do projeto.


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Construes de Concreto Captulo 2 Critrios de Projeto - 14


2.2.2 Requisitos de Qualidade do Projeto

Todo o projeto deve ser elaborado atendendo aos critrios estabelecidos nas normastcnicas da ABNT.

2.2.2.1 Qualidade da soluo adotadaA soluo estrutural adotada em projeto deve atender aos requisitos de qualidadeestabelecida nas normas tcnicas, relativos capacidade resistente, ao desempenho em servioe durabilidade da estrutura.

A qualidade da soluo adotada deve ainda considerar as condies arquitetnicas,funcionais, construtivas conforme NBR 14931 (ABNT, 2004), estruturais, de integrao comos demais projetos (eltrico, hidrulico, ar-condicionado e outros) explicitados pelosresponsveis tcnicos de cada especialidade com a anuncia do contratante.

2.2.2.2 Condies impostas ao projeto

Todas as condies impostas ao projeto, descritas a seguir, devem ser estabelecidas

previamente e em comum acordo entre o autor do projeto estrutural e o contratante: Para atender aos requisitos de qualidade impostos s estruturas de concreto, o projeto

deve atender a todos os requisitos estabelecidos na NBR 6118 (ABNT, 2007) e emoutras complementares e especficas, conforme o caso;

As exigncias relativas capacidade resistente e ao desempenho em servio deixam deser satisfeitas, quando so ultrapassados os respectivos estados limites definidos naseo2.5;

As exigncias de durabilidade deixam de ser atendidas quando no so observados oscritrios de projeto definidos na seo2.5;

Para tipos especiais de estruturas, devem ser atendidas exigncias particulares

estabelecidas em Normas Brasileiras especficas. (exigncias particulares podem, porexemplo, consistir em resistncia a exploses, impactos, sismos, ou ainda relativas estanqueidade, isolamento trmico ou acstico);

Exigncias suplementares podem ser fixadas em projeto.

2.2.2.3 Documentao da soluo adotadaToda a soluo adotada dever ser em forma de documento:

O produto final do projeto estrutural constitudo por desenhos, especificaes ecritrios de projeto;

Os documentos relacionados cima devem conter informaes claras, corretas,

consistentes entre si e com as exigncias estabelecidas pela NBR 6118 (ABNT, 2007); As especificaes e os critrios de projeto podem constar nos prprios desenhos ou

constituir documento separado; O projeto estrutural deve proporcionar as informaes necessrias para a execuo da

estrutura; Com o objetivo de garantir a qualidade da execuo de uma obra, com base em um

determinado projeto, medidas preventivas devem ser tomadas desde o incio dostrabalhos. Essas medidas devem englobar a discusso e aprovao das decisestomadas, a distribuio dessas e outras informaes pelos elementos pertinentes daequipe multidisciplinar e a programao coerente das atividades, respeitando as regraslgicas de precedncia.


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2.2.3 Avaliao da Conformidade do Projeto

Dependendo do porte da obra, a avaliao da conformidade do projeto deve serrequerida e contratada pelo contratante a um profissional habilitado, devendo ser registradaem documento especfico que acompanha a documentao do projeto. A avaliao da

conformidade do projeto deve ser realizada antes da fase de construo e, de preferncia,simultaneamente com a fase de projeto, como condio essencial para que seus resultados setornem efetivos e conseqentes. Estes critrios de aceitao e os procedimentos corretivos sodados por:

Cabe ao contratante proceder ao recebimento do projeto, quando cumpridas sexigncias da NBR 6118 (ABNT, 2007), em particular aquelas prescritas na seo2.2.2;

Verificada a existncia de no-conformidades, deve ser emitido termo de aceitaoprovisrio do projeto, do qual devem constar todas as pendncias;

Na falta de habilitao tcnica do contratante para a aceitao do projeto, ele deve

designar um preposto legalmente habilitado para tal; Uma vez sanadas as pendncias, deve ser emitido o termo de aceitao definitiva do

projeto.

2.3 Diretrizes para Du rabi lidade das Estruturas de Concreto Segu ndo a

N BR 6118

Segundo a NBR 6118 (ABNT, 2007) devem ser cumpridos requisitos de durabilidade evida til das estruturas em concreto armado.

2.3.1 Exigncias de durabilidade

As estruturas de concreto devem ser projetadas e construdas de modo que sob ascondies ambientais previstas na poca do projeto e quando utilizadas conformepreconizados em projeto conservem sua segurana, estabilidade e aptido em servio duranteo perodo correspondente sua vida til.

2.3.2 Vida til de projeto

Por vida til de projeto, entende-se o perodo de tempo durante o qual se mantm ascaractersticas das estruturas de concreto, desde que atendidos os requisitos de uso emanuteno prescritos pelo projetista e pelo construtor, bem como de execuo dos reparosnecessrios decorrentes de danos acidentais.

O conceito de vida til aplica-se estrutura como um todo ou s suas partes. Dessaforma, determinadas partes das estruturas podem merecer considerao especial com valor de

vida til diferente do todo.A durabilidade das estruturas de concreto requer cooperao e esforos coordenados

de todos os envolvidos nos processos de projeto, construo e utilizao, devendo, como

mnimo, ser seguido o que estabelece a NBR 12655 (ABNT, 2006), sendo tambm obedecidass disposies com relao s condies de uso, inspeo e manuteno. Dependendo do


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porte da construo e da agressividade do meio e de posse das informaes dos projetos, dosmateriais e produtos utilizados e da execuo da obra, deve ser produzido por profissionalhabilitado, devidamente contratado pelo contratante, um manual de utilizao, inspeo emanuteno. Esse manual deve especificar de forma clara e sucinta, os requisitos bsicos paraa utilizao e a manuteno preventiva, necessria para garantir a vida til prevista para aestrutura, conforme indicado na NBR 5674 (ABNT, 1999).

2.3.3 Mecanismos de Envelhecimento e Deteriorao

2.3.3.1 Generalidades

Dentro desse enfoque devem ser considerados, ao menos, os mecanismos deenvelhecimento e deteriorao da estrutura de concreto, relacionados em2.3.2.

2.3.3.2 Mecanismos preponderantes de deteriorao relativos ao concreto

Os mecanismos preponderantes de deteriorao relativos ao concreto de cimentoPortland podem ser classificados em: lixiviao por ao de guas puras, carbnicas agressivas ou cidas que dissolvem e

carregam os compostos hidratados da pasta de cimento; expanso por ao de guas e solos que contenham ou estejam contaminados com

sulfatos, dando origem a reaes expansivas e deletrias com a pasta de cimentohidratado;

expanso por ao das reaes entre os lcalis do cimento e certos agregados reativos; reaes deletrias superficiais de certos agregados decorrentes de transformaes de

produtos ferruginosos presentes na sua constituio mineralgica.

2.3.3.3 Mecanismos preponderantes de deteriorao relativos armadura

Os mecanismos preponderantes de deteriorao relativos armadura imersa noconcreto podem ser classificados em:

despassivao por carbonatao, ou seja, por ao do gs carbnico da atmosfera; despassivao por elevado teor de on cloro (cloreto).

2.3.3.4 Mecanismos de deteriorao das estruturas propriamente dita

So aqueles relacionados s aes mecnicas, movimentaes de origem trmica,impactos, aes cclicas, retrao, fluncia e relaxao.

2.3.4 Agressividade do Ambiente

A agressividade do meio ambiente est relacionada s aes fsicas e qumicas queatuam sobre as estruturas de concreto, independentemente das aes mecnicas, das variaes

volumtricas de origem trmica, da retrao hidrulica e outras previstas no dimensionamentodas estruturas de concreto.


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Tabela 1: Classes de agressividade ambiental (NBR 6118:2003).

Classe deagressividade

ambienteAgressividade

Classificao geral do tipo de ambientepara efeito de projeto

Risco de deterioraoda estrutura

I FracaRural

InsignificanteSubmersa

II Moderada Urbana1), 2) Pequeno

III ForteMarinha1)

GrandeIndustrial1), 2)

IV Muito ForteIndustrial1), 3)

ElevadoRespingos de Mar

1) Pode-se admitir um microclima com uma classe de agressividade mais branda (um nvel acima) paraambientes internos secos (salas, dormitrios, banheiros, cozinhas e reas de servio de apartamentosresidenciais e conjuntos comerciais ou ambientes com concreto revestido com argamassa e pintura).2) Pode-se admitir uma classe de agressividade mais branda (um nvel acima) em: obras em regies de climaseco, com umidade relativa do ar menor ou igual a 65%, partes da estrutura protegidas de chuva emambientes predominantemente secos, ou regies onde chove raramente.3)Ambientes quimicamente agressivos, tanques industriais, galvanoplastia, branqueamento em indstrias decelulose e papel, armazns de fertilizantes, indstrias qumicas.

Nos projetos das estruturas correntes, a agressividade ambiental deve ser classificadade acordo com o apresentado naTabela 1 e pode ser avaliada, simplificadamente, segundo ascondies de exposio da estrutura ou de suas partes.

2.4 Critr ios de Projeto que Visam a Du rabi l idad e Seg undo a N BR 6118

2.4.1 Simbologia especfica desta seo

De forma a simplificar a compreenso e, portanto, a aplicao dos conceitosestabelecidos nesta seo, os smbolos mais utilizados, ou que poderiam gerar dvidas,encontram-se definidos:

minc - cobrimento mnimo

nomc - cobrimento nominal (cobrimento mnimo acrescido da tolerncia de execuo)

UR - umidade relativa do ar c - Tolerncia de execuo para o cobrimento

2.4.2 Drenagem

Deve ser evitada a presena ou acumulao de gua proveniente de chuva oudecorrente de gua de limpeza e lavagem, sobre as superfcies das estruturas deconcreto;

As superfcies expostas que necessitem ser horizontal, tais como coberturas, ptios,garagens, estacionamentos e outras, devem ser convenientemente drenadas, comdisposio de ralos e condutores;

Todas as juntas de movimento ou de dilatao, em superfcies sujeitas ao de gua,devem ser convenientemente seladas, de forma a torn-las estanques passagem(percolao) de gua;


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Todos os topos de platibandas e paredes devem ser protegidos por chapins. Todos osbeirais devem ter pingadeiras e os encontros a diferentes nveis devem ser protegidospor rufos.

2.4.3 Formas arquitetnicas e estruturais

Disposies arquitetnicas ou construtivas que possam reduzir a durabilidade daestrutura devem ser evitadas;

Deve ser previsto em projeto o acesso para inspeo e manuteno de partes daestrutura com vida til inferior ao todo, tais como aparelhos de apoio, caixes,insertos, impermeabilizaes e outros.

2.4.4 Qualidade do concreto de cobrimento da armadura

Atendidas as demais condies estabelecidas nesta seo, a durabilidade das estruturas altamente dependente das caractersticas do concreto e da espessura e qualidade doconcreto do cobrimento da armadura;

Ensaios comprobatrios de desempenho da durabilidade da estrutura frente ao tipo envel de agressividade previsto em projeto devem estabelecer os parmetros mnimos aserem atendidos. Na falta destes e devido existncia de uma forte correspondnciaentre a relao gua/cimento, a resistncia compresso do concreto e suadurabilidade, permite-se adotar os requisitos mnimos expressos naTabela 2.

Tabela 2: Correspondncia entre classe de agressividade e qualidade do concreto (NBR 6118).

Concreto TipoClasses de agressividade

I II III IV

Relao gua/cimentoem massa

CA 0,65 0,60 0,55 0,45

CP 0,60 0,55 0,50 0,45

Classe de concreto(NBR 8953)

CA C20 C25 C30 C40

CP C25 C30 C35 C40

NOTAS

1 O concreto empregado na execuo das estruturas deve cumprir os requisitos estabelecidos na NBR12655.2 CA corresponde a componentes e elementos estruturais de concreto armado.3 CP corresponde a componentes e elementos estruturais de concreto protendido.

Para edificaes, devero ser seguidas recomendaes para a escolha da espessura dacamada de cobrimento da armadura de acordo com aTabela 3 a serem exigidos paradiferentes tipos de elementos estruturais, visando a garantir um grau adequado dedurabilidade para a estrutura.


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Tabela 3: Correspondncia entre classe de agressividade ambiental e cobrimento nominal para c =10mm.

Tipo de Estrutura ElementoClasse de Agressividade

I II III IV 3)Cobrimento Nominal (mm)

ConcretoArmado

Laje 2) 20 25 35 45Viga/Pilar 25 30 40 50

ConcretoProtendido 1) Todos 30 35 45 55

1) Cobrimento nominal da armadura passiva que envolve a bainha ou os fios, cabos e cordoalhas, sempresuperior ao especificado para o elemento de concreto armado, devido aos riscos de corroso fragilizante sobtenso.2) Para a face superior de lajes e vigas que sero revestidas com argamassa de contrapiso, com revestimentosfinais secos tipo carpete e madeira, com argamassa de revestimento e acabamento tais como pisos de elevadodesempenho, pisos cermicos, pisos asflticos e outros tantos, as exigncias desta tabela podem ser substitudaspor 7.4.7.5, respeitado um cobrimento nominal 15 mm.3) Nas faces inferiores de lajes e vigas de reservatrios, estaes de tratamento de gua e esgoto, condutos deesgoto, canaletas de efluentes e outras obras em ambientes qumica e intensamente agressivos, a armadura deveter cobrimento nominal 45 mm.

Os requisitos das tabelas 2 e 3 so vlidos para concretos executados com cimentoPortland que atenda, conforme seu tipo e classe, s especificaes das NBR 5732(ABNT, 1991), NBR 5733 (ABNT, 1991), NBR 5735 (ABNT, 1991), NBR 5736(ABNT, 1999), NBR 5737 (ABNT, 1991), NBR 11578 (ABNT, 1997), NBR 12989(ABNT, 1993) ou NBR 13116 (ABNT, 1994), com consumos mnimos de cimentopor metro cbico de concreto de acordo com a NBR 12655 (ABNT, 2006);

No permitido o uso de aditivos contendo cloreto na sua composio em estruturas

de concreto armado ou protendido; A proteo das armaduras ativas externas deve ser garantida pela bainha, completada

por graute, calda de cimento Portland sem adies, ou graxa especialmente formuladapara esse fim;

Ateno especial deve ser dedicada proteo contra a corroso das ancoragens dasarmaduras ativas;

Para o cobrimento deve ser observado:o Para atender aos requisitos estabelecidos na NBR 6118 (ABNT, 2007), o

cobrimento mnimo da armadura o menor valor que deve ser respeitado aolongo de todo o elemento considerado e que se constitui num critrio de

aceitao;o Para garantir o cobrimento mnimo ( minc ) o projeto e a execuo devem

considerar o cobrimento nominal ( nomc ), que o cobrimento mnimo

acrescido da tolerncia de execuo (c). Assim, as dimenses das armaduras eos espaadores devem respeitar os cobrimentos nominais, estabelecidos na

Tabela 3,para c = 10 mm;o Nas obras correntes o valor de c deve ser maior ou igual a 10 mm;o Quando houver um adequado controle de qualidade e rgidos limites de

tolerncia da variabilidade das medidas durante a execuo pode ser adotado ovalor c = 5 mm, mas a exigncia de controle rigoroso deve ser explicitada

nos desenhos de projeto. Permite-se, ento, a reduo dos cobrimentosnominais prescritos naTabela 3 em 5 mm;


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o Os cobrimentos nominais e mnimos esto sempre referidos superfcie daarmadura externa, em geral face externa do estribo. O cobrimento nominalde uma determinada barra deve sempre ser:

a) nomc barra (armadura passiva);

b)

nomc feixe = n = n (feixe de armadura passiva);c) 5,0nomc bainha (armadura ativa).

o A dimenso mxima caracterstica do agregado grado utilizado no concretono pode superar em 20% a espessura nominal do cobrimento, ou seja, dmx

1,2 ;o No caso de elementos estruturais pr-fabricados, os valores relativos ao

cobrimento das armaduras (Tabela 3)devem seguir o disposto na NBR 9062.

2.4.4.1 Detalhamento das armaduras

Em relao ao detalhamento da armadura, a NBR 6118 (ABNT, 2007) recomenda: As barras devem ser dispostas dentro do componente ou elemento estrutural, demodo a permitir e facilitar a boa qualidade das operaes de lanamento eadensamento do concreto;

Para garantir um bom adensamento vital prever no detalhamento da disposio dasarmaduras espao suficiente para entrada da agulha do vibrador.

2.4.4.2 Controle da fissurao

O risco e a evoluo da corroso do ao na regio das fissuras de flexo transversais armadura principal dependem essencialmente da qualidade e da espessura do concreto

de cobrimento da armadura. Aberturas caractersticas limites de fissuras na superfciedo concreto dadas pela seo 13.4.2 da NBR 6118 (ABNT, 2007), em componentes ouelementos de concreto armado, so satisfatrias para as exigncias de durabilidade;

Devido sua maior sensibilidade corroso sob tenso, o controle de fissuras nasuperfcie do concreto na regio das armaduras ativas deve obedecer ao disposto naseo 13.4.2 da NBR 6118 (ABNT, 2007).

2.4.4.3 Medidas especiais

Em condies de exposio adversas devem ser tomadas medidas especiais deproteo e conservao do tipo: aplicao de revestimentos hidrofugantes e pinturas

impermeabilizantes sobre as superfcies do concreto, revestimentos de argamassas, decermicas ou outros sobre a superfcie do concreto, galvanizao da armadura,proteo catdica da armadura e outros.

2.4.4.4 Inspeo e manuteno preventiva

O conjunto de projetos relativos a uma obra deve orientar-se sob uma estratgiaexplcita que facilite procedimentos de inspeo e manuteno preventiva daconstruo;

O manual de utilizao, inspeo e manuteno deve ser produzido conforme seo25.4 da NBR 6118 (ABNT, 2007).

nomc


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2.5 Estados Lim ites N BR 6118)

O estado limite definido como aquele em que a estrutura se apresenta em condiesinadequadas para seu uso. Os estados limites se apresentam em dois grupos: Estados Limitesltimos e Estados Limites de Utilizao.

2.5.1 Estados Limites ltimos (ELU)

Estados Limites ltimos so aqueles relacionados ao colapso, ou a qualquer outraforma de runa estrutural, que determine a paralisao do uso da estrutura. Como a ocorrnciade um estado limite ltimo, pode envolver perda de vidas humanas, portanto, suaprobabilidade de ocorrncia deve ser muito baixa.

A segurana das estruturas de concreto deve sempre ser verificada em relao aosseguintes estados limites ltimos:

Resistncia: quando a resistncia de uma ou mais regies da estrutura atingida,resultando no colapso parcial ou total; Perda de Equilbrio: estado limite ltimo da perda do equilbrio da estrutura, admitida

como corpo rgido (esse estado limite no depende das resistncias dos materiais ecorresponde ao incio da movimentao das estruturas, ou parte dela, como corporgido);

Formao de um mecanismo: ocorre quando a estrutura se transforma nummecanismo devido formao de rtulas plsticas em nmero suficiente de regies,tornando a estrutura instvel;

Flambagem: flambagem local ou parcial da estrutura causada por deformaes;

Fadiga: ocorre em estruturas sujeitas a tenses cclicas. Embora ocorra em sob cargasde servio, a fadiga considerada como estado limite ltimo porque ela causa aruptura do material;

outros estados limites ltimos que eventualmente possam ocorrer em casos especiais.

2.5.2 Estados Limites de Utilizao (Servio)

Estados Limites de Servio so aqueles relacionados durabilidade das estruturas,aparncia, conforto do usurio e da boa utilizao funcional da mesma, seja em relao aosusurios, seja as mquinas e aos equipamentos utilizados.

A segurana das estruturas de concreto pode exigir a verificao de alguns dosseguintes estados limites de servio:

Estado de deformao excessiva: estado em que as deformaes ultrapassam os limitesaceitveis para a utilizao da estrutura. Estas deformaes podem causar danosinaceitveis em elementos no estruturais ou uma aparncia indesejvel estrutura.

Estado de fissurao inaceitvel: estado em que as fissuras se apresentam com aberturaprejudicial ao uso ou a durabilidade da estrutura.

Vibraes excessivas: ocorre quando as vibraes atingem intensidade inaceitvel,podendo causar desconforto ou perda da utilidade da estrutura.


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2.6 Aes N B R 6118)

As aes (F) so qualquer causa capaz de provocar esforos ou deformaes nasestruturas.

Na anlise estrutural deve-se levar em conta todas as aes que possam produzir

efeitos significativos para a segurana da estrutura em exame, levando-se em conta ospossveis estados limites ltimos e servio.

As aes podem ser : Diretas: constituda por foras; Indiretas: oriundas de deformaes impostas.

Segundo a variabilidade no tempo, as aes so classificam de acordo com a NBR8681 em permanentes, variveis e excepcionais.

2.6.1 Aes PermanentesAes permanentes so as que ocorrem com valores praticamente constantes durante

toda a vida da construo. Tambm so consideradas como permanentes as aes quecrescem no tempo, tendendo a um valor limite constante. As aes permanentes devem serconsideradas com seus valores representativos mais desfavorveis para a segurana.

2.6.1.1 Aes permanentes diretas (Fg)

As aes permanentes diretas so constitudas pelo peso prprio dos elementosconstrutivos permanentes, peso prprio da estrutura, equipamentos fixos, empuxos devido ao

peso prprio de terras e hidrosttico em casos particulares.2.6.1.2 Aes permanentes indiretas (F

)

As aes permanentes indiretas so constitudas pelas deformaes impostas porretrao e fluncia do concreto, deslocamentos de apoio, imperfeies geomtricas eprotenso.

2.6.2 Aes Variveis (Fq)

So as aes que ocorrem com valores que apresentam variaes significativas em

torno de sua mdia, durante a vida da construo, tais como:

Cargas acidentais (pessoas, mobilirio, veculos, etc.); Foras de frenagem, de impacto e centrfugas; Variaes de temperatura; Atrito nos aparelhos de apoio; Presso do vento; Presses hidrostticas e aerodinmicas (em geral).

Em funo de sua probabilidade de ocorrncia se classificam em:


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Aes variveis normais: probabilidade de ocorrncia suficientemente grande para quesejam obrigatoriamente consideradas no projeto das estruturas de um dado tipo deestruturas.

Aes variveis especiais: aes ssmicas ou cargas acidentais de natureza ouintensidade especiais.

2.6.3 Aes Excepcionais

As aes decorrem de causas tais como: Exploses; Choque de veculos; Incndios; Enchentes ou sismos excepcionais.

2.7 Solicitaes N BR 6118)

Os esforos que provocam solicitaes na estrutura so: momentos fletores, forascortantes, foras normais, momentos torores.

Onde:

gS so provocadas por gF (aes permanentes diretas)

qS so provocadas por qF (aes variveis)

S so provocadas por

F (aes permanentes diretas)

2.8 Valores Caracterst icos e de C lculo N BR 6118)

2.8.1 Valores Caractersticos

Os valores caractersticos das resistncias dos materiais ( kR ), das aes ( kF) e das

solicitaes ( kS ) so valores que apresentam uma probabilidade prefixada de no serem

ultrapassados.

k

R um valor que tem 95% de probabilidade de ser ultrapassado no sentido favorvel(i.e., existe uma probabilidade de 95% dos resultados individuais obtidos nos ensaios de

corpos de prova serem superiores a kR ).

kF um valor que apresenta 5% de probabilidade de ser ultrapassado durante a vida

til da estrutura. Os valores nominais fixados para as aes a serem considerados no clculoesto indicados nas normas:

NB-5: clculo de edifciosNB-6: pontes rodoviriasNB-7: pontes ferrovirias

NB-599: ao do ventoLogo, kS efeito de kF .


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2.8.2 Valores de Clculo

Os valores de clculo das aes, solicitaes e da resistncia dos materiais so osvalores a serem adotados no clculo nos Estados Limites.

2.8.2.1 Valores de Clculo das Aes e SolicitaesOs valores so calculados pelas equaes:

kfd FF =

kfd SS = (1)

onde:f = coeficiente de segurana que leva em considerao:

variaes desfavorveis das aes e solicitaes; aproximaes inevitveis das hipteses de clculo;

imprecises geomtricas da construo.Se o clculo das solicitaes for feito por processo linear o coeficiente

f poder ser

aplicado ao caracterstica ou diretamente a solicitao caracterstica:

kfd FSS = ou ( )kfkfd FSSS ==

onde:kfFS representa o efeito de kfF . Se o clculo da solicitao for feito por

processo no linear, o coeficientef ser aplicado ao caracterstica:

( )kfd FSS =

2.8.2.2 Valores def da NBR 6118

A NBR 6118 (ABNT, 2007) fornece os seguintes valores paraf

:

Carga permanente: 4,1=f em geral

9,0=f quando a influncia da carga permanente for

favorvelCarga acidental: 4,1=f acrescido de impacto quando houver

Deformaes impostas: 2,1=f

O clculo no estado limite ltimo feito ento com a mais desfavorvel das seguintessolicitaes:

kqkgkd SSSS 2,14,14,1 ++=

kqkgkd SSSS 2,14,19,0 ++= (2)

No clculo de edifcios, pode ser considerado apenas a primeira destas expresses.

Observao: No caso de aes acidentais de diferentes origens com pouca probabilidade deocorrncia simultnea que causam as solicitaes ....321 qkqkqk SSS , pode-se considerar:


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...8,0 32 +++= qkqkgkd SSSS

2.8.2.3 Clculo nos Estados Limites de Utilizao

Considera-se:kqkgkd SSSS ++=

A observao acima tambm se aplica neste caso. um coeficiente que leva emconta a probabilidade de ocorrncia dos valores mximos de

qkS .

7,0= para estruturas de edifcios5,0= para as demais

2.8.2.4 Valores de Clculo das Resistncias dos Materiais

Concreto: cckcd ff = compresso

ctktd ff = traoAo:

sykyd ff = trao

syckycd ff = compresso

c e s so coeficientes de ponderao das resistncias. Levam em conta:

variao dos materiais defeitos de ensaios

correlao entre os corpos de prova e a realidade

15,1=s desde que sejam obedecidas as exigncias da EB-3.

25,1=s em obras de pequena importncia quando as exigncia da norma EB-3no so obedecidas.

4,1=c em geral.

3,1=c no caso de peas pr-moldadas em usinas.

5,1=c no caso de peas em condies desfavorveis de execuo.

2.9 Clculo Seg undo a N BR 6118

A condio de segurana no estado limite ltimo dada pela expresso

( ) kssscc SRRR ,

A resistncia interna de uma seo, onde cR e sR so as resistncias oferecidas pelo

concreto e o ao, deve ser maior ou igual solicitao de clculo nela atuante. Os coeficientes

c , s e f tem os valores indicados nos itens anteriores.


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2.10 Etapas d o Dimensionam ento Estrutura l

As etapas do dimensionamento estrutural compreendem: Definio das necessidades e prioridades do cliente; Elaborao do esquema estrutural (lanamento da estrutura), fixando a disposio

geral, condies de apoio, dimenses, etc.; Estabelecimento das hipteses de carga: combinaes das aes que atuam na

estrutura de modo a obterem-se as situaes mais desfavorveis; Determinao dos esforos solicitantes; Clculo das sees (via de regra, apenas as sees crticas); Verificao dos estados limites de utilizao.


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Construes de Concreto Captulo 3 Hipteses Bsicas e Propriedades dos Materiais- 27


3 HIPTESES BSICAS E PROPRIEDADES DOS

MATERIAIS

3.1 Introduo

Este captulo apresenta as propriedades mecnicas do concreto e do ao, que so osmateriais mais utilizados na construo civil. Tais propriedades se baseiam na NormaBrasileira NBR 6118 (ABNT, 2007)[14].

Cabe ressaltar que nada impede que propriedades mecnicas, baseados em outroscdigos internacionais, para o concreto e para o ao sejam introduzidas no futuro, pois todosos algoritmos de dimensionamento (softwares de clculo) foram desenvolvidos visando umagrande generalidade e uma possvel posterior expanso dos modelos de materiais disponveis.

Assim sendo, neste captulo, so apresentadas as caractersticas mecnicas do concretoe do ao (mdulo de elasticidade, diagramas tenso-deformao, mdulo de dilatao),recomendadas pela NBR 6118 (ABNT, 2007)[14].

3.2 Concreto

3.2.1 Classes

Os concretos so classificados pela NBR 6118 (ABNT, 2007) [14] em grupos deresistncia, grupo I e grupo II, conforme a resistncia caracterstica compresso ( ckf ),

determinada a partir do ensaio de corpos-de-prova preparados de acordo com a NBR 5738 erompidos conforme a NBR 5739 (ABNT, 2007) [15]. Dentro dos grupos, os concretos sodesignados pela letra C seguida do valor da resistncia caracterstica compresso ( ckf ),

expressa em MPa. O grupo I compreende resistncia compresso variando de 10 a 50 MPa

(C10, C15, C20, C25, C30, C35, C40, C45 e C50) e o grupo II variando de 55 a 80 MPa (C55,C60, C70 e C80).


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A Norma NBR 6118 (ABNT, 2007) [14] se aplica a concretos compreendidos nasclasses de resistncia do grupo I, indicadas na NBR 8953 (1992)[16], ou seja, at a classe C50.

Tambm relaciona a resistncia do concreto durabilidade das estruturas e por isto estabelecevalores mnimos da resistncia compresso, que dever ser superior a 20 MPa para concretosque contenham apenas armadura passiva, 25 MPa para concretos com armadura ativa e 15MPa para fundaes e obras provisrias.

3.2.2 Massa Especfica

A massa especfica dos concretos, para efeito de clculo, pode ser adotada como sendode 2400 kg/m3 para o concreto simples e de 2500 kg/m3 para o concreto armado.

3.2.3 Coeficiente de Dilatao Trmica

Para efeito de anlise estrutural, o coeficiente de dilatao trmica pode ser admitidocomo sendo igual a 10-5/C.

3.2.4 Resistncia Trao

A resistncia trao indireta ( spct,f ) e a resistncia trao na flexo ( fct,f ) devem ser

obtidas em ensaios realizados segundo a NBR 7222 (ABNT, 1994)e a NBR 12142 (ABNT,1991), respectivamente.

3.2.4.1 Ensaio de trao direta

A resistncia trao do concreto, determinada pelo ensaio de resistncia flexo,segue os procedimentos estabelecidos pela NBR 12142 (ABNT, 1991)[21]. A configurao doensaio mostrada naFigura 9.

(a) Incio do ensaio (b) viga aps a ruptura

Figura 9: Esquema do ensaio de resistncia trao na flexo para corpos de prova de concreto.

No ensaio de trao por flexo com carregamento aplicado nos teros de vo, a vigaprismtica carregada velocidade constante at a ruptura. A resistncia flexo expressaem funo do mdulo de ruptura, definido como mxima tenso na ruptura, dada pela

expresso:2

bdPlct= (3)


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Onde, ct a tenso de ruptura, P a carga mxima indicada, l , b e dso respectivamentecomprimento (entre apoios), largura e altura da viga prismtica. Esta expresso vlidasomente se a ruptura na superfcie tracionada estiver no tero do comprimento do vo. Se aruptura estiver fora desse intervalo em no mais que 5% do comprimento, dever ser utilizadaa seguinte expresso:

23 bdPact= (4)

Onde a a distncia mdia entre a linha de ruptura e o suporte mais prximo, medida nasuperfcie de trao da viga. Se a linha de ruptura estiver fora do vo de mais de 5%, osresultados dos ensaios devero ser desprezados.

A resistncia trao direta ( ctf ) pode ser considerada igual a spct,ct f9,0f = ou

fct,ct f7,0f = ou, na falta de ensaios para obteno de spct,f e fct,f , pode ser avaliado o seu

valor mdio ou caracterstico por meio das expresses:

3/2

ckmct, )f(3,0f =

mct,infctk, f7,0f = (MPa)

mct,supctk, f3,1f =

(5)

Sendo fckj 7 MPa, estas expresses podem tambm ser usadas para idades diferentes de 28dias.

3.2.4.2 Ensaio de trao indireta

O ensaio indireto mais comumente usado para determinar a resistncia trao doconcreto o de trao por compresso diametral conforme ilustrado naFigura 10.

(a) Aplicao da carga no corpo de prova. (b) Estado de tenses no corpo de prova.

Figura 10: Ensaio de trao por compresso diametral (indireta) e forma de ruptura do corpo de prova.

No ensaio de trao por compresso diametral, os cilindros de concreto sosubmetidos a cargas de compresso ao longo de duas linhas axiais, as quais so diretamente

opostas. A carga aplicada continuamente a uma velocidade constante at a ruptura do corpode prova. A tenso de compresso produz uma tenso transversal que uniforme ao longo dodimetro vertical. A resistncia trao determinada por esse ensaio calculada por:

trao compresso

compressotrao

x

x

y

x

y

y

x

yplano de ruptura trao

cilindro de concreto

placa de apoio da mquinade ensaio

guia de madeira

(3mm x 25mm)

carga


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dlPct 2= (6)

Onde ct a resistncia trao, P a carga de ruptura, l e d so respectivamente ocomprimento e o dimetro do cilindro. Comparado com o ensaio de trao direta (flexo) o

ensaio por compresso diametral superestima a resistncia trao do concreto de 10 a 15%.

3.2.5 Resistncia Compresso

3.2.5.1 Configurao do ensaio

A resistncia compresso e o mdulo de elasticidade dos concretos so determinadossegundo a prescrio da NBR 5739 (ABNT, 2007)[15]. AFigura 11 mostra a configurao deum ensaio de ruptura de um corpo de prova padro.

Figura 11: Configurao do ensaio de compresso e mdulo de elasticidade do concreto.

3.

Documents

Dimensionamento de Estruturas Em Concreto Armado - 2013-1