Aula 1 - Caracteristicas Fisico - Mecanicas

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SISTEMAS DE CONSTRUÇÃO II CONCRETO ARMADO AULA 1 NBR 6118 da ABNT CARACTERÍSTICAS FÍSCO-MECÂNICAS DOS MATERIAIS Professores: Célia Regina Meirelles Eduardo Deghiara Eduardo Pereira Henrique Dinis João Luiz Biscaia HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 1 Bibliografia Básica: -ABNT – Associação Brasileiro de Normas Técnicas: NBR 6118 – Projeto e Execução de Obras de Concreto Armado. NBR 6120 – Cargas para o Cálculo de Estruturas de Edificações. NBR 7480 – Barras e Fios Destinados a Armadura para Concreto Armado. NBR 8681 – Ações e Segurança nas Estruturas. -Botelho, Manoel Henrique C.- Concreto Armado: Eu Te Amo - Editora Edgard Blucher Ltda- 2006. COMPLEMENTAR -Leonhardt, F.; Moenning, E. – Construções de Concreto – Rio de Janeiro – Editora Interciência – 1977. -Jimenez Montoya, P. ; Garcia Meseguer , A. ; Moran Cabré, F. – HORMIGON ARMADO – Barcelona: Gustavo Gili – 2001. -Pfeil, Walter – Concreto Armado-Dimensionamento – Editora Livros Técnicos e Científicos-1987. HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 2 CONCRETO - DEFINIÇÃO HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 3 Traço do Concreto A resistência do concreto é estudada previamente, antes de se misturar os seus materiais constituintes. Os materiais que farão parte da mistura: as britas, as areias, o cimento, a água e os aditivos, terão suas proporções na mistura determinadas através de procedimentos analíticos, que são designados por: TRAÇO DO CONCRETO. O tamanho dos grãos das areias e o diâmetro das britas são estipulados, pelos seguintes critérios: • • • • Compatibilidade com as dimensões das formas Suficientes para penetrar nos espaços entre armaduras Por questões de minimizar a retração hidráulica do concreto Por questões da resistência do concreto HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 4 AGREGADO MIÚDO HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 5 AGRAGADO GRAÚDO HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 6 Resistência do Concreto A resistência do concreto à compressão, depende de vários fatores, entre os mais importantes, podemos citar: tipo do cimento: existem cimentos de várias categorias, que interferem não somente na resistência do concreto, como também na velocidade de pega ou de endurecimento, na proteção contra agentes agressivos, etc. De uma forma geral, a quantidade de cimento e de água, definem a resistência do concreto e os demais fatores, proporcionam condições ideais, para que a resistência máxima possível, seja atendida. relação água x cimento: fator decisivo na resistência, através da maior ou menor porosidade que o concreto terá, em função da quantidade de água excedente acrescentada na mistura. lançamento, adensamento e cura: podem alterar as características previstas para a massa, devido a maior ou menor porosidade que resultará, em função dos processos utilizados. aditivos: no que diz respeito à resistência, agem na massa de concreto, também no sentido de controlar a porosidade. HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 7 ENSAIOS DO CONCRETO Os ensaios são recomendados pelas normas técnicas pertinentes. NECESSIDADE A rigor, os ensaios são certificados de garantia do concreto que se está utilizando em uma obra, seja com respeito à sua resistência como também à sua trabalhabilidade. Havendo algum problema futuro com as estruturas, os certificados serão testemunhos utilizados para sanar dúvidas quanto às causas da avaria. Dispensa-se a realização de ensaios quando o concreto for usinado e fornecido por usinas de concreto credenciadas. HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 8 ENSAIOS DO CONCRETO Ensaios de Resistência Após a mistura ter sido efetuada, retira-se da massa fresca, o material para a moldagem de corpos de prova, os quais serão então submetidos a ensaios de ruptura, através de uma prensa, averiguando-se então se as resistências previstas em projeto foram obtidas. Os ensaios de resistência referem-se normalmente à compressão, ficando as outras características avaliadas por estimativas, função da resistência à compressão. HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 9 ENSAIOS DO CONCRETO “SLUMP – Teste” Preenche-se o cone metálico com concreto, retira-se então o cone e mede-se o abatimento da massa de concreto. HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 10 DIAGRAMA TENSÃO x DEFORMAÇÃO O concreto é um material FRÁGIL, ou seja, um material que rompe bruscamente. HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 11 DIAGRAMA TENSÃO x DEFORMAÇÃO DE CÁLCULO HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 12 DIAGRAMA TENSÃO x DEFORMAÇÃO • Verifica-se que os incrementos de tensões, em MPa, estão indicados ao longo do eixo vertical. No eixo horizontal, são locados os incrementos de deformações, no caso específicas, em o/oo (um por mil). • A relação entre as tensões e as deformações, é denominada de Módulo de Deformação, expresso algebricamente pela tangente do ângulo da reta, na origem do diagrama. • Para deformações específicas, com valores de até 2 o/oo, o comportamento do concreto é considerado no regime elasto-plástico, iniciando no regime elástico, na origem do diagrama e atingindo o regime plástico em 2%o. Esta curva, segundo as normas de Concreto Armado, pode ser assimilada a uma parábola do 2. grau (ver figura 7.2). A partir de 2 o/oo, o material encontra-se no regime plástico e deverá se alongar, sem romper, até 3,5 o/ . oo • O valor de fck, no eixo das tensões ““, representa a tensão característica do concreto. HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 13 Influência da Relação Água/Cimento, na Resistência do Concreto A relação água- cimento, é a proporção entre o total de água adicionada ao concreto, e o cimento, ambos medidos em peso. As quantias de água podem ser assim subdivididas: AH: Água de hidratação. É a quantidade necessária de água para a hidratação do cimento. AE: Água Excedente. É a quantidade de água lançada na mistura, além da água de hidratação, para garantir as condições de trabalhabilidade da massa, durante a moldagem das peças. A relação água/cimento, é expressa pela seguinte relação: AT (peso) Relação A/C = cimento (peso) HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 14 Relação Água/Cimento Em geral, o valor da relação A/C, para atingir este fim, está entre 0,35 a 0,40. Em concretos sem o controle tecnológico, somente a título de curiosidade, a relação A/C, está em torno de 0,7 a 0,8. HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 15 Variação da Resistência do Concreto com a Idade HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 16 Resistências Características do Concreto A resistência característica do concreto, equivale à tensão de ruptura dos corpos de prova, aos 28 dias. Nesta condição, temos que considerar separadamente, os dois tipos distintos de solicitações, a de compressão e a de tração. As resistências características, podem ser designadas, como abaixo: fck - resistência à compressão do concreto. ftk - resistência à tração do concreto. Na falta de ensaios, pode-se admitir que a resistência a tração do concreto, equivale a 10% da resistência a compressão. f ck f tk = 10 HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 17 Módulo de Elasticidade do Concreto O módulo de deformação influencia diretamente as deformações das estruturas e depende de diversos fatores, dentre os mais importantes, podemos citar: RESISTÊNCIA DO CONCRETO - todos os fatores que influenciam a resistência do concreto, também interferem diretamente no seu módulo de deformação, de modo que se pode estabelecer uma relação direta entre estas duas características, representada pela expressão abaixo: Ec = K . fc Sendo: Ec: módulo de deformação do concreto . K: parâmetro adimensional. fc: resistência do concreto. IDADE DO CONCRETO - assim como a resistência aumenta com a idade, também o módulo de deformação segue esta correlação. Assim, quanto maior for a idade ou o grau de maturidade do concreto, maior será o seu módulo de deformação, que tenderá a aumentar com mais intensidade nas primeiras idades, tendendo ao limite indicado na expressão acima. HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 18 DEFORMAÇÕES De uma forma geral poderíamos definir três tipos de deformações, nas estruturas de concreto: DEFORMAÇÕES DE CURTA DURAÇÃO- são deformações causadas por carregamentos de pequenas magnitudes e curta duração, que ao serem retirados, não deixariam nas estruturas, deformações residuais. Poderíamos designá-las por deformações elásticas. DEFORMAÇÕES PLÁSTICAS - são deformações causadas por carregamentos de grandes magnitudes e que, mesmo que sejam de curta duração, deixam resíduos de deformação, quando retirados. Estas deformações são causadas, quando as tensões no concreto, durante as solicitações, se aproximam do seu limite de plasticidade. DEFORMAÇÕES DEPENDENTES DO TEMPO - são deformações causadas pela ação contínua dos carregamentos e deixam resíduos nas estruturas, quando estes carregamentos são retirados. As ações nestas condições, são denominadas de longa duração e as deformações, causadas pela fluência do concreto. Durante os carregamentos de longa duração, as águas livres contidas nos poros, quando submetidas às tensões capilares, evaporamse, provocando o fenômeno de deformação lenta. HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 19 DEFORMAÇÕES HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 20 AÇOS PARA CONCRETO O aço é uma liga metálica de ferro e carbono, com um percentual de 0,03% a 2,00% de participação do carbono, que lhe confere maior ductilidade, permitindo que não se quebre quando é dobrado para a execução das armaduras. Os fios e barras de aço utilizados nas estruturas de concreto são classificados em categorias, conforme o valor característico da resistência de escoamento (fyk). Nesta classificação, a unidade de medida está em kgf/mm², sendo os aços classificados como: CA 25; CA 40; CA 50 ou CA 60. HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 21 AÇOS PARA CONCRETO Os aços utilizados nas estruturas de concreto, são fabricados especificamente para este fim e têm características especiais, a serem atendidas pelos fabricantes. A designação dos aços para concreto, é a seguinte: CA  XX Y Sendo: CA: concreto armado. XX: resistência do aço em kN/cm2. Y: A ou B, refere-se ao processo de fabricação. No caso do CA 50, por exemplo, sua resistência (fyk) é equivalente a 500 MPa MASSA ESPECÍFICA: Pode-se assumir o valor de 7850 kg/m³, para a massa específica do aço de armadura passiva. HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 22 AÇOS PARA CONCRETO Os aços podem também ser divididos conforme o processo de fabricação, ou seja: Aços Tipo A – Barras  > 5mm. - Fabricados pelo processo de laminação a quente sem posterior deformação a frio, ou por laminação a quente com encruamento a frio. - Apresentam em seu gráfico de tensão x deformação um patamar de escoamento. - São fabricados com bitolas (diâmetros) iguais ou maiores do que 5mm. - São denominados barras de aço. Aços Tipo B – Fios   12,5mm - Fabricados pelo processo de laminação a quente com posterior deformação a frio (trefilação, estiramento ou processo equivalente). - Não apresentam em seu gráfico tensão x deformação um patamar de escoamento. - São fabricados com bitolas de 5,0mm; 6,3mm; 8,0mm; 10,0mm e 12,5mm. - São denominados fios de aço. HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 23 AÇOS PARA CONCRETO Para projeto, devem ser usados os diâmetros e seções transversais nominais indicadas na NBR 7480 (Barras e fios de aço destinados à armadura para concreto armado). HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 24 AÇOS PARA CONCRETO RUGOSIDADE SUPERFICIAL As barras de aço podem ter a superfície lisa. Denominando-se assim de aços lisos, ou possuírem sobre a superfície, uma série de rugosidades e saliências para incrementar a aderência entre o aço e o concreto, recebendo do assim a denominação de aços de alta aderência. Nas estruturas de concreto armado somente pode-se utilizar AÇOS DE ALTA ADERÊNCIA (com rugosidade superficial) para garantir o trabalho conjunto entre concreto e aço. HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 25 Tipos de Aderência HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 26 AÇOS PARA CONCRETO Diagrama Tensão x Deformação Aços de Dureza Natural – Tipo A Os aços também são ensaiados, pela siderúrgica, procedendo-se a um ensaio pela obra, somente em casos de dúvidas. O módulo de elasticidade do aço pode ser admitido como sendo 210 GPa, na falta de valores fornecidos pelo fabricante, ou de ensaios específicos. HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 27 AÇOS PARA CONCRETO montagem da armadura PILARES LAJES VIGAS HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 28