Concreto Armado Ii

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UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE FACULDADE DE ARQUITETURA E URBANISMO SISTEMAS CONSTRUTIVOS I HENRIQUE DINIS EDUARDO DEGHIARA Concepção das Estruturas de Concreto HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 1 Concepção das Estruturas de Concreto A concepção das estruturas de concreto deverá estar sempre fundamentada, em quatro bases, quais sejam: • • • • Estabilidade das estruturas; Estética e funções da edificação; Detalhes construtivos de arquitetura e de execução; Características dos materiais, em função das condições a que os mesmos estarão submetidos. HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 2 Detalhes Construtivos de Arquitetura e de Execução Estão citados abaixo alguns condicionantes, que usualmente interferem nas formas estruturais: • Plástica arquitetônica - em geral, as mínimas dimensões dos elementos estruturais, necessárias para garantir sua estabilidade, podem ser aumentadas ou ter suas formas modificadas, para atender às relações estéticas impostas pelo desenho arquitetônico. • Detalhes construtivos das obras - decorrem do projeto de acabamento das edificações, ou de obras com funções específicas.As estruturas de concreto devem ter suas formas, tais que possibilitem o perfeito detalhamento dos acabamentos da construção, entre os quais podemos citar: calhas, platibandas, caimentos das superfícies, encaixes dos revestimentos e da impermeabilização, vigas verga, muretas etc. HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 3 FORMAS DAS ESTRUTURAS – CARACTERÍSTICAS GERAIS HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 4 Detalhes Construtivos de Arquitetura e de Execução • Disposições construtivas das estruturas - a execução das estruturas de concreto requer certos cuidados, apresentando assim várias limitações nas suas formas ou dimensões, de modo a possibilitar a retirada do madeiramento, como também, uma concretagem adequada, como exemplo, espessuras mínimas, chanfros, etc. • Detalhamento das armaduras - provém dos estudos da estabilidade das estruturas e deve ser efetuado de modo a dotar os elementos estruturais, de capacidade resistente para reagir aos esforços solicitantes. Muitas vezes, as mínimas dimensões dos elementos estruturais, necessárias para garantir a estabilidade , deverão ser aumentadas de modo a permitir que a armadura tenha um detalhamento adequado, possibilitando uma concretagem sem imperfeições, evitando a não distribuição homogênea do concreto nas formas. HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 5 Características dos materiais A Escolha das Características do Concreto O material concreto apresenta uma infinidade de variações possíveis, em suas características e propriedades, que inclusive, algumas, evoluem ao longo do tempo: • Resistência à ruptura - certamente a característica mais genérica a ser avaliada em todas as obras, de modo a garantir a estabilidade das estruturas, medida geralmente à compressão. • Módulo de Deformação - importante principalmente na avaliação das deformações decorrentes da flexão de vigas e lajes, de modo a impor um controle contra eventuais trincas em alvenarias ou esmagamento e empenamento dos caixilhos. Expressa a dificuldade do material em se deformar. • Permeabilidade – percolação de líquidos pela massa do material e está relacionada à durabilidade da obra. Quanto menor o coeficiente de permeabilidade, menor também será a porosidade e maior será a proteção contra a penetração de gases corrosivos, lixiviação das superfícies pelo escorrimento de águas, percolação através de lajes e paredes, corrosão das armaduras, etc. HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 6 Características dos materiais A Escolha das Características do Concreto • Retração hidráulica - contração da massa de concreto em decorrência da evaporação da água de amassamento. Deve ser avaliada, por ocasionar fissuras nas estruturas. • Variações térmicas - provocam contrações ou dilatações nas estruturas. Conjuntamente com o efeito da retração hidráulica, são avaliadas na definição das juntas de dilatação ou contração estrutural. • Condutibilidade térmica - propriedade a ser considerada na avaliação da capacidade de isolação térmica de lajes e paredes de concreto, quando submetidas a forte irradiação solar. • Absorção ou irradiação acústica - propriedades avaliadas principalmente em auditórios, salas de espetáculos etc. HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 7 Características dos materiais A Escolha das Características do Concreto • Resistência aos agentes químicos - característica a ser estudadas nos concretos, utilizados em tanques de armazenamento de produtos químicos, pisos de instalações industriais, de cozinhas etc. • Resistência à abrasão - característica importante em elementos estruturais submetidos ao desgaste superficial, tais como as obras hidráulicas, pistas de rolamento, pisos industriais com movimentações de cargas, etc. Nas obras de edificação, é importante saber que o concreto resiste à abrasão de veículos em estacionamentos. • Resistência ao fogo - características relevantes aos estudos de concretos submetidos a temperaturas elevadas, tais como: fornos industriais, chaminés etc, ou mesmo, de estruturas que deverão possuir garantia de estabilidade, após a ocorrência de um incêndio de grandes proporções, tais como obras que farão parte do patrimônio histórico e cultural. As estruturas de concreto apresentam melhor resistência ao colapso que as metálicas, em se tratando de incêndio, porém, perdem a garantia de estabilidade. HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 8 VIGAS As vigas, sob a ótica funcional, são elementos do conjunto arquitetônico, que têm como finalidade, sustentar vãos livres, por sobre os ambientes. Trabalham especialmente à flexão. Quando solicitadas, apresentam deformações verticais no vão, que se denominam de flecha. Avaliação da capacidade resistente à flexão das vigas: quando solicitadas pelos momentos fletores, reagem internamente com momentos resistentes. HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 9 AVALIAÇÃO DA CAPACIDADE RESISTENTE À FLEXÃO DAS VIGAS As tensões de compressão e as de tração, formam resultantes que compõe o memento resistente. O concreto absorve a compressão e o aço, a tração. HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 10 Detalhes Típicos das Armaduras As armaduras dos elementos reticulados de concreto, por exemplo vigas, pilares, etc, devem ser sempre estruturados por uma gaiola formada por barras de aço, envolvendo sempre todas as superfícies da peça, constituída de barras longitudinais e estribos. HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 11 ARMADURA DAS VIGAS • As armaduras das vigas devem formar uma gaiola contínua, formada pelas barras longitudinais (principais) e os estribos, que servem tanto para resistir as forças cortantes, como para amarrar as barras longitudinais. • O apoio das lajes sobre as vigas é efetuado através do entrelaçamento das armaduras. Na figura abaixo, estas armaduras não foram ainda colocadas. HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 12 LAJES São elementos laminares, horizontais, cujo trabalho estrutural, se dá ortogonalmente ao seu plano. Ruptura típica de uma laje retangular, apoiada nos 4 lados: Esta forma de ruptura nos indica, que os carregamentos aplicados em cada uma das lamelas, formadas após a ruptura, caminham diretamente para os bordos, que apoiam cada uma destas lamelas HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 13 DETALHAMENTO TÍPICO DE ARMADURA DE LAJE As barras de armadura devem estar dispostas nas duas direções, tendo em vista a existência de momentos nas duas direções. Sobre as vigas, dispõe-se barras na face superior da laje (negativas), para evitar trincas nesta região. HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 14 Armaduras típicas de uma laje maciça Notar que as vigas são invertidas e que a laje se apóia através do entrelaçamento das armaduras. HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 15 PILAR A estrutura é considerada reticulada e os esforços, ao longo de seu eixo, se desenvolvem axialmente, à compressão. Poderão, no entanto, haver momentos fletores atuando concomitantemente. Neste caso, dizemos que o pilar trabalha a flexo-compressão. HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 16 PILAR – Comportamento estrutural Os pilares funcionam primordialmente à compressão. Poderíamos supor que somente o concreto possa resistir aos esforços através de sua resistência à compressão. No entanto, se este limite é ultrapassado, são dispostas barras de aço longitudinais na seção, para absorver o excedente da carga que teria ultrapassado os limites do concreto, mantendo as dimensões da seção. (=) HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 17 ARMADURA DOS PILARES Os estribos são necessários, em parte, por questões construtivas, mas principalmente, servem como travamento das barras longitudinais, evitando a sua flambagem localizada. No detalhamento das armaduras, se prevê o corte e emenda das barras longitudinais a cada lance do edifício (andar), evitando-se assim barras muito longas, difíceis de equilibrar. O trabalho conjunto dos dois materiais ocorre através da aderência entre o aço e o concreto, que garante, ao se aplicar uma carga, que a deformação seja comum aos dois, fazendo com que cada material absorva um quinhão da carga aplicada, proporcionalmente à sua dificuldade em se deformar, ou seja, ao seu módulo de elasticidade e seção resistente. HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 18 ARMADURA DOS PILARES HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 19 ARMADURA DOS PILARES Exemplo de armaduras do arranque do pilar e armação das vigas baldrames. HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 20 APLICAÇÕES O CONCRETO ARMADO PODE SER APLICADO EM QUALQUER SISTEMA ESTRUTURAL, APRESENTANDO MELHOR DESEMPENHO NOS SITEMAS RETICULADOS MONOLÍTICOS, COMO AS ESTRUTURAS DE EDIFÍCIOS, OU EM PLACAS, COMO AS ESTRUTURAS EM LAJES E CASCAS. Por muito tempo foi considerado o material ideal para estruturas com formas livres, sejam nas superfícies como nos volumes, a exemplo dos pilares com superfície reversa e as membranas. Teve grande utilização, também, na arquitetura moderna “brutalista”, em que as grandes superfícies em concreto aparente dominaram o padrão estético. Seguem, a seguir, alguns exemplos de aplicação. HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 21 Edifícios de Vários Andares A utilização de estruturas de concreto armado traz grande economia a este tipo de obra, tendo em conta a reutilização das formas, que é o item mais caro do concreto armado, depois do aço. Assim, é o sistema mais utilizado nos edifícios de vários andares. Henrique Dinis / Eduardo Deghiara 22 Monumentos – Praça da Apoteose Apresenta como vantagem a possibilidade de moldar formas arquitetônicas livres, ou seja, tem a qualidade de se obter plasticidade com as formas. Desenho da Armadura do Monumento. HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 23 FORMAS ESCULTÓRIAS uma famosa escultura (estrutura): Cristo Redentor Henrique Dinis / Eduardo Deghiara 24 FORMAS ESCULTÓRIAS Palácio da Alvorada Henrique Dinis / Eduardo Deghiara 25 PASSARELAS – Memorial da América Latina Apresenta a vantagem da plasticidade nas formas (formas livres) e quando há a possibilidade de se escorar diretamente sobre o solo (quando não transpõe obstáculos), traz também economia à obra. HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 26 CASCAS E MEMBRANAS Possibilita grande plasticidade nas formas (formas livres) e esbeltez estrutural. Como desvantagem, apresenta dificuldades executivas que se traduzem em altos custos. Henrique Dinis / Eduardo Deghiara 27 CASCAS – Memorial da América Latina Possibilita a concepção de estruturas delgadas e formas arquitetônicas livres. HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 28 Cascas – Construção A execução é extremamente trabalhosa, sendo que a própria forma (estrutura provisória), trata-se de uma obra de arte. HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 29 Cascas – Construção A montagem das armaduras é também complexa e impõe condições de trabalho que envolve periculosidade. HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 30 CÚPULAS – Palácio dos Esportes em Roma – Nervi Como decorrência das dificuldades de execução, atualmente só se viabiliza se forem utilizados métodos de execução racionalizados, como exemplo, estruturas mistas com vigas de aço e pré-forma de concreto, par evitar o uso de formas e escoramentos.. HENRIQUE DINIS / EDUARDO DEGHIARA 31