Estruturas de Concreto Armado

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APOSTILA DE CONCRETO ARMADO

Text of Estruturas de Concreto Armado

  • UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA

    CENTRO TECNOLGICO

    DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

    CURSO DE GRADUAO EM ENGENHARIA CIVIL

    PROFESSOR: IVO J. PADARATZ

    ECV 5261

    ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO I

    COLABORAO: PROGRAMA ESPECIAL DE TREINAMENTO PET/ECV

  • 1. PRINCPIOS BSICOS DO MATERIAL CONCRETO ARMADO

    O concreto armado atualmente o material mais usado na construo de

    estruturas de edificaes e obras virias como pontes, viadutos, passarelas, etc.

    Figura 1.1 - Edifcio em concreto armado.

    Figura 1.2 - Ponte em concreto armado.

    1.1. COMPOSIO DO CONCRETO

    O material concreto composto por dois componentes principais, a argamassa

    e os agregados grados. A argamassa formada pela pasta + agregados midos,

    com ou sem aditivos, sendo que a pasta representa o aglomerante e a gua.

  • 1.2. CARACTERSTICAS MECNICAS DO CONCRETO

    Boa resistncia compresso

    Concreto de baixa resistncia: 10 a 25 MPa

    Concreto de mdia resistncia: 30 a 55 MPa

    Concreto de alta resistncia: > 60 MPa

    M resistncia trao (10% da resistncia compresso).

    1.3. PRINCPIO DO CONCRETO ARMADO

    CONCRETO ARMADO = CONCRETO + ARMADURA + ADERNCIA

    possvel devido a duas propriedades:

    aderncia recproca entre concreto e ao

    coeficiente de dilatao trmica dos dois materiais aproximadamente

    igual CONCRETO ~ 1,010-5/

    oC

    AO = 1,210-5/

    oC

    O concreto protege a armadura contra a agressividade do meio ambiente.

    Figura 1.3 - Viga de concreto simples rompendo-se na parte inferior devido pequena

    resistncia trao do concreto.

    Figura 1.4 - Viga de concreto armado. As armaduras, colocadas na parte inferior,

    absorvem os esforos de trao, cabendo ao concreto resistir compresso. As

    armaduras controlam a abertura das fissuras.

  • 1.4. VANTAGENS DO CONCRETO ARMADO

    As principais vantagens do concreto armado so:

    Economia: matria prima barata, principalmente a areia e a brita; no

    exige mo de obra com muita qualificao; equipamentos em geral

    simples

    Moldagem fcil

    Resistncia: ao fogo; s influncia atmosfricas; ao desgaste

    mecnico; ao choque e vibraes

    Monolitismo da estrutura

    Durabilidade com manuteno e conservao Rapidez de construo (pr-moldados)

    Aumento da resistncia compresso com o tempo

    1.5. DESVANTAGENS DO CONCRETO ARMADO

    As principais desvantagens na utilizao do concreto armado so:

    Peso prprio elevado (C = 25 kN/m3)

    Menor proteo trmica

    Reformas e demolies so trabalhosas e caras

    Preciso no posicionamento das armaduras

    Fissuras inevitveis na regio tracionada

    Construo definitiva

    1.6. HISTRICO

    1.6.1. HISTRICO NO MUNDO

    1824 - Josef Aspdin desenvolve o chamado cimento Portland.

    1845 - Johnson produziu um cimento do tipo usado atualmente (Inglaterra).

    1848 - Lambot constri um barco de cimento armado.

    1852 - Coignet executa vigotas e pequenas lajes.

    1855 - Lambot expe o barco de cimento armado na Exposio Universal (Frana).

    1861 - Monier fabrica vasos de flores.

    1867 - Monier consegue chegar ao concreto armado usado atualmente (em termos

    dos materiais).

    1877 - Hyatt (USA) publica resultados de suas experincias.

    1878 - Monier patenteia a construo de tubos, lajes e pontes (sem base cientfica).

    1880 - Hennebique constri a 1a. laje armada com barras de ao de seo circular.

    1884 - Freytag adquire patentes de Monier (Alemanha).

    1885 - Wayss adquire patentes para usar na ustria e Alemanha.

    1892 - Hennebique patenteia a viga como atualmente empregada (barras

    longitudinais com estribos).

    1897 - Rabut inicia o 1o. curso de concreto armado na cole National des Ponts e

    Chausses. 1902 - Wayss e Freytag publicam trabalhos experimentais.

    1902 - Mrsch (Alemanha) elabora e publica a 1a. teoria cientificamente consistente e

    comprovada experimentalmente.

    1904 - 1a. norma para clculo e construo em concreto armado (Alemanha).

    1906 - 1a. norma francesa.

  • 1909 - 1a. norma suia.

    1907 a 1911 - Maurice Levy, E. Freyssinet, A. Mesnager, G. Perret, Franois

    Hennebique desenvolvem e avanam muito no campo terico e prtico do concreto

    armado.

    1911 - F. Hennebique constri a ponte do Risorgimento, em Roma, com 100m de vo

    que representaria um recorde mundial de 1911 a 1921.

    1.6.2. HISTRICO NO BRASIL

    1908 - 1a. ponte em concreto armado, projeto de Hennembique, construo em

    Hecheverria - RJ.

    1912 - 1a. Companhia Construtora de Concreto Armado, de Riedlinger, tcnico

    alemo, RJ.

    1920 a 1940 - Emlio H. Baumgart, engenheiro de origem germnica, nasceu em

    Blumenau - SC, cursou engenharia no Rio de Janeiro onde se formou em 1918, teve

    destacada atuao no incio do concreto armado no Brasil. Projetando a ponte sobre o

    Rio do Peixe em Joaaba - SC com 68m de vo (1928) e o edifcio A Noite de 22 andares (1930) no Rio de Janeiro - RJ.

    1940 - 1a. Norma brasileira (NB-1) baseada em propostas da ABC (1931) e da ABCP

    (1937).

    1940 a 1950 - Antnio Alves Noronha - professor da Escola Nacional de Engenharia,

    trabalhou com Baumgart. Projetou mais de 100 obras, entre elas os prdios do

    Ministrio da Fazenda, do Trabalho, Clube de Engenharia, Estdio do Maracan,

    Hotel Quitandinha, e os tneis do Leme, do Pasmado e Catumbi- Laranjeiras.

    1.7. NORMAS PARA O CONCRETO ARMADO

    1.7.1 REGULAMENTOS INTERNACIONAIS

    CEB-FIP Comit Euro-Internacional du Beton/Federation Internationale de la Precontrainte: sintetiza o desenvolvimento tcnico e cientfico de anlise e projeto de

    estruturas de concreto dos pases membros do comit.

    Building Code Requirements for Reinforced Concrete (regulamentos editados pelo

    ACI - American Concrete Institute)

    EUROCODE regulamenta o projeto de estruturas de concreto da Unio Europia

    1.7.2 ASSOCIAES NACIONAIS

    ABCP - Associao Brasileira de Cimento Portland.

    IBRACON - Instituto Brasileiro do Concreto.

    ABECE Associao Brasileira de Engenharia e Consultoria Estrutural

  • 1.7.3 NORMAS TCNICAS APLICVEIS A ESTRUTURAS DE CONCRETO

    Normas da ABNT - Associao Brasileira de Normas Tcnicas:

    NBR 6118/2003 - Projeto de estruturas de concreto (a partir de abril/2004)

    NBR 12655 - Preparo, controle e recebimento de concreto

    NBR 7480 - Barras e fios de ao destinados a armaduras para concreto armado

    NBR 8953 - Concreto Classificao pela resistncia para fins estruturais

    NBR 8681 - Aes e segurana nas estruturas

    NBR 6120 - Cargas para o clculo de estruturas de edificaes

    NBR 7187 - Projeto e execuo de pontes de concreto armado

    NBR 6119 - Clculo e execuo de lajes mistas

    NBR 7188 - Carga mvel em pontes rodovirias e passarela de pedestre

    NBR 7191 - Execuo de desenhos para obras de concreto armado

    NBR 6123 - Foras devidas ao vento em edificaes

    NBR 7808 - Smbolos grficos para projetos de estruturas

    NBR 9062 - Projeto e execuo de estruturas de concreto pr-moldado

    NBR 7197 - Clculo e execuo de obras de concreto protendido

    NBR 6122 - Projeto e execuo de fundaes

  • 1.8. TIPOS DE CONCRETO ESTRUTURAL

    Tabela 2.1 - Tipos de concreto estrutural. MATERIAL CONCRETO

    SIMPLES

    CONCRETO

    ARMADO

    CONCRETO

    PROTENDIDO

    CONCRETO

    C/ FIBRAS

    ARGAMASS.

    ARMADA

    ESTRUTUR.

    DE AO

    Descrio cimento Portland + agregados

    concreto c/ armadura de

    ao

    concreto armado + armadura

    ativa

    concreto armado +

    fibras descontn.

    concreto armado +

    telas de fios de ao

    perfis metlicos

    M

    a

    tipo de

    agregado

    mido + grado

    mido + grado

    mido + grado

    mido e/ou grado

    s mido

    t

    r

    consumo

    de cimento

    150 a 300 kg/m3

    250 a 400 kg/m3

    300 a 500 kg/m3

    300 a 600 kg/m3

    500 a 700 kg/m3

    i

    z

    fator gua/

    cimento

    0,50 - 0,80 0,45 - 0,75 0,30 - 0,50 0,35 - 0,55 0,35 - 0,50

    A

    r

    Tipo fios e barras de ao

    fios e barras de ao+fios de ao especial

    fios de ao curtos e

    descontn.

    + telas soldadas

    perfis industrializ.

    m

    a

    taxa de

    armadura

    60 a 100 kg/m3

    80 a 120 kg/m3

    50 a 100 kg/m3

    100 a 300 kg/m3

    d

    u

    Difuso espaament. limitado

    espaament. limitado

    armadura difusa

    armadura difusa

    discreta

    r

    a

    Quantidade taxas mnima e mxima

    taxas mnima e mxima

    limite de incluso vol.

    Crtico

    taxas mnima e mxima

    maiores que o c.a.

    APLICA-

    O

    PESADO PESADO PESADO PESADO LEVE LEVE

    EXECU-

    O

    com uso de formas

    no local com formas e

    armaduras

    como o c.a. + protenso

    industrial

    aplicao nica sem

    formas

    como o c.a. com maiores

    cuidados

    montagem no local

    COMPORT.

    ESTRU-

    TURAL

    compresso simples

    material anisotrpico

    como o c.a. + participao da protenso

    material quase

    homogneo

    como o c.a. material homogneo

  • 2. CONCRETO

    2.1 RESISTNCIA COMPRESSO

    2.1.1 RESISTNCIA CARACTERSTICA COMPRESSO

    Resistncia caracterstica de um concreto compresso (fck) o valor mnimo

    es