Materiais e sistemas construtivos 02

Materiais e Sistemas Construtivos

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Concepção Estrutural: Histórico e Conceitos

Alvenarias de Vedação e Alvenarias Estruturais

Materiais Estruturais


HISTÓRICO DAS ESTRUTURAS

Introdução

Há cerca de 10000 anos, tendo descoberto a agricultura e a pecuária, o homem deixou de ser

nômade, passando a residir em um local fixo; surgiram então os primeiros edifícios permanentes e

as primeiras aldeias.

Provavelmente as primeiras estruturas construídas foram as pontes, quando o homem teve a

necessidade de cruzar rios em busca de alimento.

As primeiras pontes terão surgido de forma natural pela queda de troncos sobre os rios, processo

prontamente imitado pelo Homem, surgindo então pontes feitas de troncos de árvores ou pranchas e

eventualmente de pedras, usando suportes muito simples e traves mestras.

A mais antiga estrutura chegada aos nossos dias é uma ponte de pedra, em arco, situada no Rio

Meles, na região de Esmirna, na Turquia, e datada do século IX a.C.

Desde esta época, o homem vem erigindo construções que o abriguem, que permitam a reunião de

grandes comunidades irmanadas por um objetivo religioso, político ou de lazer, que possibilitem a

transposição de um rio ou a barragem de um curso d’água.

Para que se entenda melhor a evolução dos sistemas construtivos é necessário entender a quais

esforços estes sistemas são submetidos.


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Conceber uma estrutura é ter consciência da possibilidade de sua existência, é:

- Perceber a sua relação com o espaço gerado;

- Perceber o sistema ou sistemas de forças capazes de transmitir as

cargas ao solo da forma mais natural;

- Identificar os materiais que, de maneira mais adequada, se adaptam a

esses sistemas.

A Geometria dos Elementos Estruturais

Os elementos estruturais trabalham de forma associada, através da

continuidade, fazendo com que as cargas sejam distribuídas pela estrutura até

a fundação, sendo que a fundação tem o papel de transmitir os esforços ao

solo.


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Forças que atuam nas estruturas

Força é uma grandeza vetorial = quantificação + sentido + direção

Forças externas são denominadas cargas:

- Cargas Permanentes – força gravitacional, peso próprio da estrutura;

- Cargas Acidentais – pessoas, mobiliário, frenagem, ventos, etc.


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Distribuição das cargas

A distribuição das cargas pode dar-se das seguintes formas:

- Cargas Distribuídas;

- Cargas Lineares;

- Pontual ou concentrada.

Tensão

TENSÃO = FORÇA (se aumentarmos a área, diminuímos o valor da tensão).

ÁREA

Técnicas Construtivas Brasileiras

No período colonial brasileiro vemos o emprego de fundações em pedra. Largamente utilizada a

fundação corrida, o baldrame, executado em pedras brutas, dispostas em uma cava de largura

variável com cerca de 1,50m de profundidade. Essas fundações eram aplicadas para receber

paredes autoportantes, com cargas distribuídas.

Os elementos verticais usados no período colonial podem ser classificados segundo suas

características estruturais:

- Paredes autoportantes – que acumulam as funções de vedação e sustentação, recebendo

todos os esforços da cobertura, descarregando-os de forma distribuída sobre as fundações;

- Estrutura autônoma ou gaiola – com esteios (apoios) descarregando seus esforços de forma

concentrada, associada as paredes de vedação, executados em materiais diversos.

Pedra Argamassada Adobe Taipa de Pilão


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Exemplos de estrutura autônoma (sustentação) com alguns elementos utilizados para vedação:

Madeira Terra e Madeira Taipa de Mão

Estuque Adobe ou Tijolo em Estrutura Madeira

Exemplos de paredes autoportantes de pedra:


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Exemplos de paredes em taipa de mão:

Exemplos de paredes em taipa de pilão:


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Exemplos de paredes em adobe:


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Características das casas coloniais brasileiras





Alvenarias de Vedação e Alvenarias Estruturais

ALVENARIAS

Definição de alvenarias:

As alvenarias são maciços construídos de pedras ou blocos, naturais ou artificiais, ligadas entre si

de modo estável pela combinação de juntas e interposição de Argamassa ou somente por um

desses meios.

Finalidades das Alvenarias:

- Divisão, vedação e proteção;

- Estrutural (paredes que recebem esforços verticais e horizontais);

- Resistência mecânica;

- Isolamento térmico;

- Isolamento acústico.

Blocos e Tijolos Mais Usados:

BLOCO DE CONCRETO ESTRUTURAL

Aplicação em alvenaria estrutural armada e parcialmente armada.

Permite que as instalações elétricas e hidráulicas fiquem embutidas já na fase de levantamento da

alvenaria.

BLOCO DE CONCRETO DE VEDAÇÃO

Para fechamento de vãos em prédios estruturados.

Devem ser observados os vãos entre vigas e pilares, de modo a propor vãos modulados em função

das dimensões dos blocos.

BLOCO CERÂMICO DE VEDAÇÃO

É a lajota furada. Também deve-se procurar a modulação dos vãos, apesar de ser mais fácil o corte

neste tipo de bloco.

Dimensões mais encontradas (cm): 9x19x19 e 9x19x29.

TIJOLO CERÂMICO MACIÇO

Empregado geralmente para alvenaria de vedação ou como estrutural para casas térreas.

Devido às suas dimensões, a produtividade da mão-de-obra na execução dos serviços é mais baixa.

Os tijolos maciços também são usados em alvenaria aparente.

Dimensões (cm): 5x10x20 aproximadamente.



BLOCO SILICO-CALCÁREO

Empregado como bloco estrutural ou de vedação.

Mistura de cal e areia silicosa, curadas em autoclaves, com vapor e alta pressão e temperatura.

Também conhecidos como blocos de concreto celular autoclavados.

Alvenarias de Tijolos Cerâmicos:

CARACTERÍSTICAS ESSENCIAIS AOS TIJOLOS

- Regularidade na forma e dimensões;

- Arestas vivas e cantos resistentes;

- Som "claro" quando percutido;

- Resistência suficiente para resistir esforços de compressão;

- Ausência de fendas e cavidades;

- Facilidade no corte;

- Homogeneidade da massa e cor uniforme;

- Pouca porosidade (baixa absorção).

VANTAGENS DO USO DO TIJOLO FURADO SOBRE O MACIÇO

- Alvenaria com aspecto mais uniforme;

- Menor peso por unidade de volume de alvenaria;

- Dificulta a propagação de umidade;

- Melhor isolante térmico e acústico.

ALVENARIA ESTRUTURAL

Recebimento

O manuseio e o transporte dos blocos deverão ser executados de forma racionalizada, por meio de

carrinhos ou equipamentos apropriados, aumentando a eficiência da mão-de-obra e evitando

quebras do material (descarga por grua e caminhão com paletes).

Argamassa de assentamento e graute

Argamassa de assentamento A argamassa de assentamento desempenha diversas funções na

alvenaria estrutural, dentre as quais destacam-se:

a) Solidarização dos blocos;

b) Absorção dos esforços originados pela movimentação da estrutura;

c) Distribuição uniforme dos esforços nas paredes, impedindo a transmissão de cargas

concentradas originadas pelas variações dimensionais dos blocos;

d) Acomodação das armaduras horizontais.



Concreto graute

O graute é um microconcreto que serve para preencher as cavidades dos blocos, onde são

acomodadas as armaduras verticais e as amarrações das paredes através de grampos. Serve

também para suprir as deficiências locais da argamassa de assentamento ou dos blocos.

Assentamento

A colocação da argamassa nos blocos pode ser feita de duas maneiras, segundo observação do

projetista:

Ferramentas utilizadas: bisnaga, colher meia cana ou a tradicional colher de pedreiro.

Nos extremos das paredes podem ser assentadas várias fiadas para facilitar a colocação das linhas.

Os blocos dos cantos deverão ser assentados com o auxílio do escantilhão e régua técnica de

prumo e nível.



Juntas

Tratando-se de alvenaria aparente, recomenda-se que o frisamento seja executado antes do

endurecimento total da argamassa de assentamento.

A limpeza pode ser efetuada após o frisamento utilizando-se pano grosso ou esponja seca,

evitando-se com isso produzir manchas (esbranquiçamentos) sobre os blocos. Permanecendo

restos de argamassa endurecida que venham a formar crostas sobre a alvenaria, recomenda-se a

utilização de escova de aço com cerdas finas.

Colocação das armaduras e graute

Quando o projeto estrutural prevê a utilização de enrijecedores verticais (pontos de graute), a

colocação das armaduras deve ser precedida da limpeza das rebarbas de argamassa dos furos e

abertura das espias na base das paredes, para controle da chegada do graute até o fundo do furo.

O lançamento do graute, efetuado após a limpeza do furo, deve ser feito no mínimo após 24 horas

do assentamento dos blocos. A altura máxima de lançamento é de 3 m. Recomenda-se, no entanto,

lançamento de alturas não superiores a 1,40 m com graute auto-adensável.



Amarração das paredes

Pode ser de três tipos: direta, com ferros em formato "L" e com ferros em gancho.

Amarração direta

Executada através do entrelaçamento dos blocos, este tipo de amarração só é possível em blocos

cuja espessura tenha o valor da metade do comprimento utilizado na modulação. Exemplos: blocos

da linha 15 x 20 x 30, linha 20 x 20 x 40.

OBS.: Nas alvenarias com ferragem vertical, este tipo de amarração proporciona economia de graute, ferragem vertical e grampos.

Amarração com ferros em "L” ou com ganchos

A amarração com ferros em "L" ou com ganchos é usada quando o bloco a ser utilizado não permite

amarração direta. Os ferros utilizados são do tipo CA-50 e bitola de 5 mm; essas amarrações

deverão ser feitas alternadamente a cada duas fiadas, entre as juntas.



Vergas e contravergas

Nas aberturas de portas são colocadas vergas, e nas janelas, vergas e contravergas (recomenda-se

apoio lateral maior ou igual a 40 cm).

Cintas de amarração (apoio de lajes)

São utilizadas em toda extensão das paredes estruturais. Nos casos de lajes pré-fabricadas ou lajes

painel, recomenda-se enrijecer as canaletas com concreto até a altura das mesmas, garantindo a

solidarização com a parte superior através de estribos ou arranques.

Tubulações embutidas

Recomenda-se não realizar cortes horizontais e transversais. Para as instalações elétricas deve-se

utilizar o próprio furo dos blocos.



Fixações de parafusos

A sustentação de diferentes esforços pontuais de tração aplicados à alvenaria pode ser resolvida

pela fixação de buchas de nylon e químicas.

Juntas de dilatação

Devem ser contínuas e verticais para possibilitar movimentos relativos, proporcionando completa

separação entre dois blocos. Devem ser previstas onde se conhece a máxima variação de

temperatura ou a máxima expansão devido à umidade.

Revestimentos

A absorção superficial dos blocos cerâmicos resulta em ótima aderência aos mais diversos tipos de

revestimentos existentes no mercado, além da possibilidade de deixar a alvenaria aparente, com

simples tratamento superficial. Dentre algumas opções de revestimentos, destacam-se:

Tipo Utilização

Convencional (chapisco+emboço+reboco) externa e interna

Massa única (chapisco+reboco) externa e interna

Massa sem chapisco exclusivamente interna

Gesso exclusivamente interna

Pintura direta interna e externa

Normas Técnicas

A ABNT dispõe das seguintes normas sobre o uso de cerâmica em alvenaria;

NBR 7171/92 - Bloco Cerâmico para alvenaria. Especificação;

NBR 8042/83 - Bloco Cerâmico para alvenaria. Formas e dimensões. Padronização;

NBR 6461/83 - Bloco Cerâmico para alvenaria. Verificação da resistência à compressão. Método de ensaio;

NBR 8043/83 - Bloco Cerâmico portante para alvenaria. Determinação da área líquida. Método de ensaio.



Materiais Estruturais

TRAÇÃO E COMPRESSÃO

Finalidade das Estruturas

A finalidade da estrutura é transmitir para o solo as cargas que atuam no edifício. Essa ação pode

ser simplificada através de duas ações elementares: puxar e empurrar, ou seja, tracionar e

comprimir.

Por mais que as cargas sejam numerosas e variadas e a estrutura seja geometricamente

complicada, seus elementos são puxados pelas cargas e se esticam, ou são empurrados e se

encurtam. Em linguagem estrutural, as cargas tensionam a estrutura, que sofre desgaste sob

tensão.

Os materiais estruturais sofrem alongamento sob tração e encurtamento sob compressão. Essas

deformações são variáveis em função das propriedades desses materiais e do carregamento

aplicado.

Já que todas as ações estruturais consistem em tração e/ou compressão, todos os materiais

estruturais têm de ser resistentes a uma ou a ambas. A resistência tem valores bem diferentes na

madeira, no concreto armado e no aço, mas os três materiais possuem a capacidade de resistir à

tração e à compressão, isto é, de serem tracionados ou comprimidos por forças maiores ou

menores, antes de se romperem devido à carga.

Elasticidade e Plasticidade

A resistência não é a única propriedade necessária a todos os materiais estruturais. As cargas

podem agir sobre uma estrutura de forma permanente, intermitente ou apenas por um breve

período, mas os elementos estruturais não devem alongar-se e encurtar-se indefinidamente, e as

deformações devem desaparecer quando a ação da carga termina. A primeira condição garante que

o material não se estique ou se retraia a ponto de se romper sob a ação das cargas. A segunda

assegura que o material e, portanto, a estrutura, retorne à forma original quando livre da carga.

Sempre que caminhamos sobre uma ponte de madeira notamos que as tábuas cedem, ainda que

minimamente, sob nosso peso. Assim que o peso do nosso corpo é retirado da tábua, essa volta ao

seu estado original.

A propriedade elástica de um material relaciona-se com o fato desse material retornar ao estado

original após a retirada de um carregamento.

Elasticidade – É a capacidade de voltar à forma original após sucessivos ciclos de carga e

descarga. A deformação elástica é reversível, ou seja, desaparece quando a tensão é removida.



Todos os materiais estruturais comportam-se com elasticidade se as cargas forem mantidas dentro

de valores limitados específicos. Quando as cargas ultrapassarem tais valores, os materiais

apresentam deformações maiores, que estão fora de proporção com as cargas. Tais deformações,

que não desaparecem quando as cargas cessam, são chamadas de deformações permanentes ou

residuais. Quando isso acontece, diz-se que o material comporta-se plasticamente. Se as cargas

continuam a aumentar depois do aparecimento de comportamento plástico, os materiais logo entram

em colapso.

Plasticidade – É a propriedade do material de não voltar à forma original após a ação de

determinada carga e descarga. A deformação plástica não é reversível, ou seja, não desaparece

quando a tensão é removida.

A propriedade plástica é útil para fins de análise estrutural. Por exemplo, se carregarmos uma

estrutura progressivamente e medirmos as deformações crescentes, teremos o aviso de que a

estrutura corre risco de colapso logo que constatarmos que as deformações aumentam mais que as

cargas. Os materiais que se comportam elasticamente sob cargas relativamente pequenas e

plasticamente sob cargas mais altas não atingem o ponto de ruptura de repente. Quando tais

materiais param de se comportar elasticamente, prosseguem se deformando sob cargas crescentes

até que passam a fazê-lo mesmo sem um aumento de carga, ou seja, quando atingem o patamar de

escoamento.

Os materiais que não sofrem escoamento são chamados de frágeis e não podem ser utilizados em

estruturas porque se comportam elasticamente até o ponto de ruptura e rompem-se subitamente,

sem nenhum aviso. Essa é a razão pelas quais o vidro não pode ser usado em estruturas, embora

alguns tipos de vidro apresentem maior resistência a tração e a compressão que o aço.

Portanto resistência, elasticidade e plasticidade são propriedades necessárias para um

comportamento estrutural adequado.

AÇO

Material Estrutural

O aço é uma liga metálica, com propriedades específicas, sobretudo de resistência e de ductilidade,

constituída basicamente de ferro e carbono (de 0,002% até 2,00%), obtida pelo refino do ferro gusa,

sendo que o refino é o processo onde se obtém a redução dos teores de carbono, silício e enxofre

contidos no ferro gusa.

São produzidos aços para a indústria em forma de perfis, chapas, vergalhões e fios.

O processo siderúrgico é o processo para a obtenção do aço. Este processo se inicia com a

chegada do minério de ferro na siderúrgica até a obtenção do produto final (aço).



As propriedades mecânicas definem o comportamento dos aços quando sujeitos a esforços

mecânicos e correspondem às propriedades que determinam a sua capacidade de resistir e

transmitir esforços que lhe são aplicados, sem que rompam ou tenham deformações excessivas.

Os tratamentos térmicos dos aços são feitos por alterações da velocidade de esfriamento e da

temperatura de aquecimento, ou da queda de temperatura na qual são esfriados os materiais.

O aço é utilizado em estruturas principalmente para suprir a baixa resistência à tração apresentada

pelo concreto. No entanto, como o aço resiste bem tanto a tração quanto à compressão, poderá

absorver esforços também em regiões comprimidas do concreto. Os aços para concreto armado são

fornecidos sob a forma de barras e fios de seção circular, com propriedades e dimensões

padronizadas por norma.

O aço sofre um processo de fadiga quando é submetido sucessivamente à tração e à compressão e

esse ciclo é repetido várias vezes. Fazemos uso de tal fenômeno para quebrar um fio de arame, ao

dobrá-lo para frente e para trás várias vezes.

CONCRETO ARMADO

Material Estrutural

Combinando a resistência à compressão do concreto e a resistência à tração do aço, obtemos o

material estrutural chamado de concreto armado. Entre suas características, podemos destacar o

fato de o concreto armado poder ser moldado facilmente através de formas adequadas, é disponível

a relativo baixo custo e é a prova de fogo.

Esquematicamente pode-se indicar que a pasta é o cimento misturado com a água, a argamassa é

a pasta misturada com a areia, e o concreto é a argamassa misturada com a pedra ou brita,

também chamado concreto simples (concreto sem armaduras).

Concreto armado = concreto simples (pasta + agregados) + armadura + aderência.



O trabalho conjunto do concreto e do aço é possível porque os coeficientes de dilatação térmica dos

dois materiais são praticamente iguais. Outro aspecto positivo é que o concreto protege o aço da

oxidação (corrosão), garantindo a durabilidade do conjunto. Porém, a proteção da armadura contra a

corrosão só é garantida com a existência de uma espessura de concreto entre a barra de aço e a

superfície externa da peça (denominado cobrimento), entre outros fatores também importantes

relativos à durabilidade, como a qualidade do concreto, por exemplo.

MADEIRA

Material Estrutural

A madeira tem resistências diferentes à tração e à compressão e, além disso, se comporta de

diferentes maneiras conforme é submetida a forças na direção do veio ou em ângulo reto em relação

a ele. Para superar essa peculiaridade, lâminas de madeira com fibras orientadas em direções

diferentes podem ser aderidas com colas plásticas, formando o compensado laminado, que tem

aproximadamente as mesmas propriedades de resistência me todas as direções. A madeira é um

dos poucos materiais naturais com alta resistência à tração e foi usada no decorrer da história em

vigas e outros elementos submetidos a forças de tração. Entretanto, a madeira queima a

temperaturas baixas e deve receber tratamento contra o fogo, embora tal tratamento diminua a sua

resistência.

BIBLIOGRAFIA

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YAZIGI, Walid. A Técnica de Edificar. São Paulo: SindusCon-SP: Pini, 2003.

THOMAZ, Ercio. Tecnologia, Gerenciamento e Qualidade na Construção. São Paulo: Editora

PINI, 2001.

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