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INTRODUÇÃO AO CONCRETO ARMADO
DISCIPLINA: ESTRUTURAS DE CONCRETO I
CÓDIGO: PEF 3303
São Paulo, agosto de 2016
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE ESTRUTURAS E GEOTÉCNICA
Prof. Dr. Claudius Barbosa
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Introdução
Concreto armado: material estrutural mais recente que o aço, a madeira, a alvenaria;
Surgimento em meados do século XIX e início da difusão no início do século XX
D. MARIA II (1841)
TORRE
EIFFEL (1889)
EDIFÍCIO
MONADNOCK (1891)
Monier (década de 1860): patente para vasos, placas, tubos e vigas de concreto armado
Ward (1873): construção de uma casa de CA em Nova Iorque
Mörsh (1900): desenvolve teoria com base em diversos ensaios
“Instruções provisórias para preparação, execução e ensaio de construções de concreto armado”
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Introdução
CONCRETO SIMPLES
Associação do concreto com material de boa resistência à tração e que seja mais
deformável: CONCRETO ARMADO
Kim
ura
, A
. E
. (2
00
7)
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Introdução
Concreto armado: associação entre o concreto simples e o aço
(CONCRETO + AÇO + ADERÊNCIA)
O concreto protegerá o aço contra a oxidação e altas temperaturas
O concreto e o aço possuem coeficientes de dilatação térmica próximos
PONTOS POSITIVOS
Boa resistência à maioria das solicitações
Pode ser moldado em diversas formas
Material durável e resistente ao fogo
PONTOS NEGATIVOS
Peso próprio elevado
Produção necessita de formas e escoramento
Baixa proteção térmica
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Introdução
OBRAS HIDRÁULICAS ESTRADAS
FERROVIAS AEROPORTOS
POSTES
MUROS DE ARIMO
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Introdução
MATERIAL ESTRUTURAL MAIS EMPREGADO
EM EDIFICAÇÕES COMERCIAIS E RESIDENCIAIS
IMPORTÂNCIA PARA O
ENGENHEIRO DE PROJETO
E DE CONSTRUÇÕES
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Normas técnicas – projeto e execução
NBR 8681 (2003): Ações e segurança nas estruturas – Procedimento
NBR 6120 (1980): Cargas para o cálculo de estruturas de edificações
NBR 6118 (2014): Projeto de estruturas de concreto – Procedimento
NBR 14931 (2004): Execução de estruturas de concreto – Procedimento
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Concreto
NBR 8953 (2005)
Classe C20 ou superior: concreto com armadura passiva
Classe C15: obras provisórias e elementos não estruturais
Massa específica:
3CA
3c
kg/m 2500
kg/m 2400
ρ
ρ
Resistência do concreto à compressão (fcj,28)
Resistência característica do concreto à compressão (fck) (dispersão)
Resistência do concreto à tração direta (fct,m)
2/3ckmct, f 0,3 f
mct,infctk, f 0,7 f
mct,supctk, f 1,3 f MPa) (em
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Concreto
Módulo de elasticidade:
Coeficiente de Poisson:
1/2
ckEci f 5600E cics E E i
Módulo de elasticidade transversal:
2,0
4,2
EG cs
c
Resistência de cálculo do concreto:
c
ckcd
γ
ff ELU : 1,4
0,180
f 2,08,0 ck i
Tipo de rocha aE
basalto/diabásio 1,2
granito/gnaisse 1,0
calcário 0,9
arenito 0,7
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Aço
NBR 7480 (2007): barras e fios de aço
Valor característico da resistência de escoamento: CA-25, CA-50, CA-60
Massa específica do aço
Módulo de elasticidade
Coeficiente de dilatação térmica
kg/m³ 7850s ρ
Coeficiente de dilatação térmica
C/ α os
510
GPa 210Es
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Categoria fyk (MPa) fst (MPa)
CA-25 250 1,2 fyk
CA-50 500 1,1 fyk
CA-60 600 1,05 fyk (MPa)
Aço
Resistência de cálculo do aço: s
yk
ydγ
ff ELU: 1,15
Resistência característica de escoamento do aço à tração (fyk)
Limite de resistência (fstk)
Alongamento na ruptura (euk)
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Classe de agressividade
ambiental (CAA) Ambiente Agressividade
Risco de
deterioração
I Rural
Fraca Insignificante Submersa
II Urbana Moderada Pequeno
III Marinha
Forte Grande Industrial
IV Industrial
Muito forte Elevado Respingos de maré
Durabilidade
O projeto e construção devem garantir que, sob condições ambientais previstas, a
segurança, estabilidade e aptidão em serviço sejam conservadas durante a vida útil
Vida útil: período em que as características da estrutura se mantém, sem
intervenções significativas
Capacidade da estrutura resistir às influências ambientais previstas e definidas em conjunto pelo
autor do projeto estrutural e pelo contratante
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Classe de agressividade
ambiental (CAA) Relação a/c Classe concreto
I ≤ 0,65 ≥ C20
II ≤ 0,60 ≥ C25
III ≤ 0,55 ≥ C30
IV ≤ 0,45 ≥ C40
Durabilidade
Qualidade do concreto
Classe de
agressividade
ambiental (CAA)
Laje Viga e pilar
Elementos estruturais
em contato com o
solo
I 20 25 30
II 25 30
III 35 40 40
IV 45 50 50
Qualidade do cobrimento (mm)
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Durabilidade
Deterioração do concreto
Mecanismo Fenômeno Prevenção
Lixiviação Dissolve e carreia compostos
hidratados da pasta de cimento
Restringir fissuração, minimizando a
infiltração, e proteger as superfícies
expostas (hidrófugos)
Expansão por
sulfato
Ocorre pela presença de águas ou solo
contaminados com sulfato. Reação
expansiva com a pasta de cimento.
Utilização de cimento resistente a sulfatos
Reação álcali-
agregado (RAA)
Expansão pela reação entre os álcalis
do concreto e agregados reativos Reduzir/eliminar o contato com a água
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Durabilidade
Deterioração do aço
Mecanismo Fenômeno Prevenção
Despassivação por
carbonatação
Ação do gás carbônico da
atmosfera
Evitar a ação de agentes: cobrimento, controle
de fissuração (baixa porosidade do concreto)
Despassivação por ação
de cloretos
Ruptura da camada de
passivação pelo elevado
teor de íon-cloro
Evitar a ação de agentes: cobrimento, controle
de fissuração (baixa porosidade do concreto).
Utilização de cimento composto com adição de
escória ou material pozolânico
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Durabilidade
Deterioração da estrutura (propriamente dita)
Ação Fenômeno Prevenção
Choque mecânico Dano estrutural por choque Barreira protetora em pilares
Retração Surgimento de tensões e fissuras Cura do concreto
Efeito térmico Surgimento de tensões e fissuras Juntas de dilatação
Isolamentos isotérmicos
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Manifestações patológicas
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Ensaios tecnológicos
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Ensaios tecnológicos
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Aço
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Concreto
fck < 50 MPa