Elemento de Cálculo Estrutural - Civil - 040609

ENGENHARIA CIVIL

Profa Dra Giovana K. Wiecheteck

Prof. Dr. Alceu G. Andrade Filho

Prof. M. Oscar H. Fürstenberger

Prof. Dr. José A. Krüger

ENGENHARIA CIVIL

RESOLUÇÃO Nº 218 – CONFEA, de 29/06/1973

Art. 1º. - Para efeito de fiscalização do exercício profissional correspondente às diferentes

modalidades da Engenharia, Arquitetura e Agronomia em nível superior e em nível médio, ficam

designadas as seguintes atividades:

01 Supervisão, coordenação e orientação técnica

02 Estudo, planejamento, projeto e especificação

03 Estudo de viabilidade técnica e econômica

04 Assistência, assessoria e consultoria

05 Direção de obra e serviço técnico

06 Vistoria, perícia, avaliação, arbitramento, laudo, parecer técnico

ENGENHARIA CIVIL


Art. 1º. – Para efeito de fiscalização do exercício profissional correspondente às diferentes



07 Desempenho de cargo e função técnica

08 Ensino, pesquisa, análise, experimentação, ensaio e divulgação

técnica, extensão

09 Elaboração de orçamento

10 Padronização, mensuração e controle de qualidade

11 Execução de obra e serviço técnico

12 Fiscalização de obra e serviço técnico

ENGENHARIA CIVIL


Art. 1º. – Para efeito de fiscalização do exercício profissional correspondente às diferentes



13 Produção técnica especializada

14 Condução de trabalho técnico

15 Condução de equipe de instalação, montagem, operação, reparo

ou manutenção

16 Execução de instalação, montagem e reparo

17 Operação e manutenção de equipamento e instalação

18 Execução de desenho técnico

ENGENHARIA CIVIL


Art. 7º. - Compete ao ENGENHEIRO CIVIL o desempenho das atividades 01 a 18 do art. 1º desta

Resolução referentes a:

01 edificações

02 estradas, pistas de rolamento

03 aeroportos

04 sistemas de transportes

05 sistemas de abastecimento de água

06 sistemas de saneamento

ENGENHARIA CIVIL


Art. 7º. - Compete ao ENGENHEIRO CIVIL o desempenho das atividades 01 a 18 do art. 1º desta

Resolução referentes a:

07 portos, rios, canais

08 barragens, diques

09 drenagem, irrigação

10 pontes e grandes estruturas

11 serviços afins e correlatos

ENGENHARIA CIVIL

DISCIPLINAS DE FORMAÇÃO BÁSICA E GERAL

Introdução à Engenharia Civil

Cálculo Diferencial e Integral

Cálculo Vetorial e Geometria Analítica

Cálculo Numérico e Álgebra Linear

Estatística Aplicada à Engenharia

Desenho Básico

Física I

Física II

Química

ENGENHARIA CIVIL

DISCIPLINAS DE FORMAÇÃO BÁSICA E GERAL

Informática Aplicada à Engenharia

Mecânica dos Sólidos

Mecânica dos Fluidos

Controle Ambiental

Instalações Elétricas

Projetos

Legislação Profissional

Engenharia Financeira

Empreendedorismo e Relações Humanas

Administração

ENGENHARIA CIVIL

DISCIPLINAS DE FORMAÇÃO ESPECÍFICA

E PROFISSIONALIZANTE

Topografia e Geoprocessamento

Planejamento Urbano

Equipamentos de Construção

ENGENHARIA CIVIL



ESTRUTURAS

Teoria das Estruturas

Estruturas de Aço

Estruturas de Madeira

Estruturas de Concreto Armado

ENGENHARIA CIVIL



ÁGUAS

Hidrologia Aplicada

Hidráulica

Saneamento

Instalações Hidráulicas

ENGENHARIA CIVIL



CONSTRUÇÃO CIVIL

Elementos de Arquitetura

Materiais de Construção Civil

Construção Civil

Planejamento e Controle de Obras

Engenharia de Segurança

ENGENHARIA CIVIL



GEOTECNIA E TRANSPORTES

Geologia

Mecânica dos Solos

Fundações

Planejamento de Transportes

Rodovias

Pavimentação

ENGENHARIA CIVIL

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO

AGREGADOS

Classificação: mais prática do que geológica

Elemento predominante

na composição das rochas

• silicosas (sílica)

• calcárias (carbonato de cálcio)

• argilosas (silicatos hidratados de alumínio)

AGREGADOS

CARACTERÍSTICAS DE QUALIDADE

Ausência de substâncias nocivas

• materiais carbonosos(afetam o tempo de pega do cimento)

• açúcares(afetam o tempo de pega do cimento)

AGREGADOS


Durabilidade e resistência química

• rochas como feldspatos e xistospodem se decomporsob a ação da água ou do ar

AGREGADOS


Reatividade potencial

• agregados potencialmente reativos(calcedônia, opala, tridimita, cistobalitae dolomitas argilosas)reagem com os álcalis (KOH e NaOH),provocando a formação de compostosexpansivos, que podem degradar o concreto

AGLOMERANTES

• materiais ligantes, minerais

• elementos ativos (transformação química)

• em geral pulverulentos

• solidarizam os grãos de agregados inertes

• misturados com a água formam pasta

• endurecem por processos físico-químicos

• propriedades semelhantes

às das pedras naturais

AGLOMERANTES

CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO O ENDURECIMENTO

• aglomerantes aéreos:

conservam suas propriedades

e só endurecem ao ar,

não fazendo pega sob a água

AGLOMERANTES

CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO O ENDURECIMENTO

• aglomerantes hidráulicos:

conservam suas propriedades

e endurecem e fazem pega

até mesmo debaixo d’água

AGLOMERANTES

GESSO

• produto da desidratação (calcinação)

parcial ou total da gipsita

• sulfato de cálcio dihidratado (CaSO4.2H2O)

mais ou menos impuro

• encontrado livre na natureza

AGLOMERANTES

GESSO

• temperatura aumentada gradualmente

• água de cristalização evapora

• temperatura entre 110o C e 160o C

sulfato hidratado -> hemi-hidratado

CaSO4 . ½ H2O

• t > 205o C

o gesso de torna anidro (CaSO4)

AGLOMERANTES

GESSO

• endurecimento do gesso - processo inverso

• hidratação: CaSO4.2H2O (estado cristalino)

• dihidrato agrupado em cristais entrelaçados

• forma tecido e adquire maior resistência

• grande elevação de temperatura

AGLOMERANTES

CAL

• produto da calcinação de pedras calcárias

• temperatura inferior à do início da fusão

• carbonato de cálcio: calcário (CaCO3)

• pedra de cal, calcário sedimentário amorfo

• transformação do carbonato em óxido

AGLOMERANTES

CAL

• calcinação do calcário em fornos

• temperatura entre 900 e 1200o C

• reação endotérmica:

CaCO3 + calor CaO + CO2

• 56% de CaO (cal virgem) e 44% de CO2

AGLOMERANTES

CAL

Objetivos da calcinação

• evapora a água da matéria-prima

• aquece o calcário até a temperatura requerida

• expele o CO2, deixando os óxidos

de cálcio e de magnésio

AGLOMERANTES

CAL

Extinção da cal

• transformar os óxidos de cálcio e magnésio

em hidróxidos, pela adição de água

• cal resultante: extinta ou hidratada

• desprendimento de vapor

• material revolvido até que cesse

AGLOMERANTES

CAL

Extinção da cal

• a cal viva reage energicamente com a água

CaO + H2O Ca(OH)2 + calor

• reação exotérmica e reversível

• o hidróxido pode ser novamente decomposto

em cal e água, se for aquecido

a altas temperaturas

AGLOMERANTES

CAL

Extinção da cal

• a cal hidratada absorve o gás carbônico do ar

recompondo-se em carbonato duro

• completa-se o ciclo, com a carbonatação:

Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O

• com o tempo a argamassa petrifica

• o carbonato de cálcio puro

é praticamente insolúvel na água

AGLOMERANTES

OBTENÇÃO

Os aglomerantes hidráulicos são obtidos

pela calcinação, a altas temperaturas,

de misturas de sílica, alumina,

óxido férrico, cal e magnésia,

que depois são extintas e moídas.

São, em suma, constituídos de argila e cal.

AGLOMERANTES

OBTENÇÃO

• cal e a argila: inertes, formando pasta

• aquecimento: transformação

• evaporação da água de capilaridade

• evaporação da água de constituição da argila

AGLOMERANTES

OBTENÇÃO

• 700oC: reações químicas

• componentes no estado sólido

• silicatos e aluminatos

• 1.250o C: fusão incipiente

• pasta: cal virgem e óxido de ferro

• na pasta se dissolvem silicatos e aluminatos

AGLOMERANTES

OBTENÇÃO

• compostos ricos em cálcio

• ao esfriar cristalizam-se (clínqueres)

• pedras de cor entre o amarelo e o cinzento

• tamanho entre o de ervilhas e o de nozes

• aglomerante : moagem dos clínqueres

AGLOMERANTES

CIMENTO

• 1824 - Joseph Aspdin, oleiro

• cimento portland

• aparência das rochas da ilha de Portland

• cozimento de misturas de argila com calcário

AGLOMERANTES

CIMENTO

• material pulverulento

• silicatos e aluminatos de cálcio

• hidratação - endurecimento da massa

• elevada resistência mecânica

AGLOMERANTES

CIMENTO - FABRICAÇÃO

• composição da matéria-prima

• calcinação

• resfriamento

• moagem do clínquer

• ensacamento e expedição

AGLOMERANTES


• adições posteriores : água e gesso

• água: resfriamento do clínquer

• gesso: regularização da pega

• combina com o aluminato tricálcico e com

a água, formando o sulfoaluminato de cálcio

AGLOMERANTES


Materiais Processo Resultantes

calcário + argilas 1500oC compostos anidros

(clínquer)

sílica, alumina,

óxidos de ferro, cal,

magnésia, álcalis

calcinação

à fusão parcial

silicatos,

aluminatos,

cal livre,

compostos alcalinos

AGLOMERANTES

AGLOMERANTES

CIMENTO – COMPOSIÇÃO QUÍMICA

• silício (Si) sílica (SiO2)

• alumínio (Al) alumina (Al2O3)

• ferro (Fe) óxido de ferro (Fe2O3)

• cálcio (Ca) cal (CaO)

• magnésio(Mg) magnésia (MgO)

AGLOMERANTES

CIMENTO – MATÉRIA-PRIMA

• Calcário (~76%) CaO + CO2

• Argila (~24%) SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 + H2O

CaO ...... C

SiO2 ....... S

Al2O3 ..... A

Fe2O3 ..... F

AGLOMERANTES

CIMENTO - COMPOSIÇÃO DO CLÍNQUER

• 3 CaO.SiO2 ................... C3S (40-70%)silicato tricálcico: resistência nos primeiros dias

• 2 CaO.SiO2 ................... C2S (10-40%)silicato dicálcico: aumento gradativo da resistência

• 3 CaO.Al2O3 ................. C3A (5-15%)

• 4 CaO.Al2O3.Fe2O3 ...... C4AF (5-10%)

AGLOMERANTES

CIMENTO

Pega Endurecimento

fenômeno químico fenômeno físico

constituição alterada sem alteração

gelinização evaporação da água

desprendimento de calor secagem

reações cristais entrelaçados

AGLOMERANTES

CIMENTO - EXPANSILIBILIDADE

• expansão, variações de volume

• tensões internas, fissurações

• desagregação, desintegração da massa

• motivo: hidratação dos restos da cal livre

• pega demorada dá tempo à cal de hidratar

AGLOMERANTES

CIMENTO - AVENTAMENTO

• aeração ou hidratação natural

• contato com umidade no armazenamento

• mudança nas propriedades

• hidratação dos grãos superficiais

• disseminação para as camadas interiores

AGLOMERANTES

CIMENTO – EFEITOS TÉRMICOS

• hidratação - desprendimento de calor

• dissipação de calor pela superfície

• interior ainda quente

• tensões de origem térmica

• fissuramento

AGLOMERANTES

CIMENTO - EXSUDAÇÃO

• fenômeno de segregação

• grãos de cimento mais pesados

• sedimentação por gravidade

• excesso de água nas partes superiores

• finura do cimento influi:

diminuição dos espaços intergranulares

ARGAMASSAS

água +

aglomerante +

agregado miúdo =

-----------------

argamassa

ARGAMASSAS

PROPRIEDADES

• capacidade de retenção de água• molhar as superfícies dos grãos

e do aglomerante• superfície específica dos constituintes• cal - elevada superfície específica e

alta capacidade adsorvente*

* Define-se adsorção como a fixação de moléculas de uma substância (o adsorvato) na superfície de outra

substância (o adsorvente).

ARGAMASSAS

PROPRIEDADES

• revestimentos executados

em camadas delgadas

• área de exposição muito grande

em relação à espessura e ao volume

• rápida evaporação da água de amassamento

• presença da cal como fornecedora

permanente de água

para a hidratação do cimento

ARGAMASSAS

PROPRIEDADES

• argamassas de cal - cal extinta e areia

• a cal deve ser completamente extinta

• argamassa em repouso - para que a cal

que ainda não se extinguiu venha

a se hidratar antes da aplicação

ARGAMASSAS

PROPRIEDADES

• mistura com areia separa partículas de cal

• aumenta a porosidade

• facilita a combinação com o

anidrido carbônico do ar

• distribui as contrações por toda a massa

• torna a argamassa mais econômica

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