Fundamentos CA_Sist3_Aula2

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21/08/2018

FUNDAMENTOS DO CONCRETO ARMADO

Aula 2

Profa. Marina P. Ribeiro 1

BREVE HISTÓRICO DO CONCRETO ARMADO - Cal hidráulica e cimento pozolânico (vulcânico) aplicados como aglomerante pelos romanos. - Primeira associação de um metal à argamassa de pozolana na época dos romanos.

Figura – Coliseu romano.

Figura – Panteão romano.

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- 1850, americano Hyatt fez ensaios e vislumbrou a verdadeira função da armadura no trabalho conjunto com o concreto.

- O cimento Portland foi descoberto na Inglaterra em 1824. - Em Paris (1770), associou-se ferro com pedra para formar vigas como as modernas, com barras longitudinais na tração e barras transversais ao cortante. - O cimento armado surgiu na França (1849) - barco de Lambot. Construído com telas de fios finos de ferro preenchidas com argamassa (sem sucesso comercial). - 1861, francês Mounier fabricou vasos de argamassa de cimento com armadura de arame, reservatórios e ponte (vão = 16,5 m).

- Hennebique (França) foi o primeiro após Hyatt a compreender a função das armaduras no concreto. “Percebeu a necessidade de dispor outras armaduras além da armadura reta de tração. Imaginou armaduras dobradas, prolongadas em diagonal e ancoradas na zona de compressão. - Foi o primeiro a colocar estribos com a finalidade de absorver tensões oriundas da força cortante e o criador das vigas T, levando em conta a colaboração da laje como mesa de compressão”.

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NO BRASIL

- Os

alemães estabeleceram a teoria mais completa do novo material, baseada em experiências e ensaios. “O verdadeiro desenvolvimento do concreto armado no mundo iniciou-se com Gustavo Adolpho Wayss”.

Rio de Janeiro:

- A primeira teoria realista (consistente) sobre o dimensionamento das peças de concreto armado surgiu em 1902, por E. Mörsch, engenheiro alemão, professor da Universidade de Stuttgart (Alemanha). Suas teorias resultaram de ensaios experimentais, dando origem às primeiras normas para o projeto de estruturas em concreto armado. 7

- Construção de galerias de água em cimento armado - 47 m e 74 m de comprimento (1901). Construídas casas e sobrados no (1904).

-

Construída a ponte na Rua Senador Feijó, com vão de 5,4 m (1909). Construção de uma ponte com 9 m de vão, com projeto e cálculo de François Hennebique (1908). 8

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São Paulo:

São Paulo: - Construída em Socorro uma ponte de concreto armado com 28 m de comprimento, na Av. Pereira Rebouças sobre o Ribeirão dos Machados (1910 existe ainda hoje em ótimo estado de conservação).

- Primeiro edifício (1907/1908 - um dos mais antigos do Brasil em “cimento armado”), com três pavimentos. - A partir de 1924 os cálculos estruturais passaram a serem feitos no Brasil, com destaque para o engenheiro Emílio Baumgart.

http://martaiansen.blogspot.com.br/2010/04/primeira-ponte-de-concreto9 armado-no.html

Recordes do Brasil no Século Passado - Marquise do Jockey Clube do Rio de Janeiro, com balanço de 22,4 m (recorde mundial em 1926);

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- Ponte Presidente Feliciano Sodré em Cabo Frio, em 1926, com arco de 67 m de vão (recorde na América do Sul);

Figura – Ponte em Cabo Frio. Figura – Marquise do Jockey Club do Rio de Janeiro. 11

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- Edifício “A Noite” no Rio de Janeiro em 1928, com 22 pavimentos, o mais alto do mundo em concreto armado, com 102,8 m de altura, projeto de Emílio Baumgart;

Figura – Edifício A Noite em construção e em uso. Projetado pelo arquiteto francês Joseph Gire (Copacabana Palace). Figura – Edifício A Noite. Hoje é sede do INPI. 13

- Edifício Martinelli (São Paulo - 1925), com 106,5 m de altura (30 pavimentos – recorde mundial);

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- Elevador Lacerda (Salvador - 1930), com altura total de 73 m;

- Ponte Emílio Baumgart – “dos Arcos” (Indaial/SC, 1926), com 175 m de comprimento e 6 m de largura.

Figura – Ponte Emílio Baumgart.

Figura – Edifício Martinelli em S.Paulo.

http://www.indaial.com.br/saudosa-indaial/2013/8/15/19251926-a-histria-da-ponte-emlio-baumgart-dosarcos

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Figura – Ponte Emílio Baumgart em teste de carga.

Figura – Inauguração da Ponte Emílio Baumgart em 1926.

- Elevador Lacerda (Salvador - 1930), com altura total de 73 m; - Ponte do Herval, projetada por Emílio Baumgar, entre Herval do Oeste e Joaçaba/SC, de 1930, com o maior vão do mundo (68 m), onde foi utilizado pela primeira vez o processo de balanços sucessivos;

Figura – Ponte do Herval (fotos de P. B. Fusco).

http://www.indaial.com.br/saudosa-indaial/2013/8/15/19251926-a-histria-da-ponte-emlio-baumgart-dos- 17 arcos

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- Museu de Arte de São Paulo (1969), com laje de 30 x 70 m livres, recorde mundial de vão, com projeto estrutural de Figueiredo Ferraz;

- Ponte da Amizade em Foz do Iguaçu em 1962, com o maior arco de concreto armado do mundo, com 290 m de vão;

Figura – Ponte da Amizade entre Brasil e Paraguai.

Figura – Ponte da Amizade entre Brasil e Paraguai. 19

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- Edifício Itália (São Paulo - 1962), o mais alto edifício em Concreto Armado do mundo durante alguns meses;

- Ponte Colombo Salles em Florianópolis em 1975, a maior viga contínua protendida do mundo, com 1.227 m de comprimento, projeto estrutural de Figueiredo Ferraz;

- Usina Hidroelétrica de Itaipu em 1982, a maior do mundo com 190 m de altura, projetada e construída por brasileiros e paraguaios, com coordenação americano-italiana;

ASPECTOS POSITIVOS DO CONCRETO ARMADO a) Custo: especialmente no Brasil, os seus componentes são facilmente encontrados e relativamente a baixo custo; b) Adaptabilidade: favorece à arquitetura pela sua fácil modelagem; c) Resistência ao fogo: As estruturas de concreto, sem proteção externa, tem uma resistência natural de 1 a 3 horas. d) Resistência a choques e vibrações: os problemas de fadiga são menores; e) Conservação: em geral, o concreto apresenta boa durabilidade, desde que seja utilizado com a dosagem correta. É muito importante a execução de cobrimentos mínimos para as armaduras; f) Impermeabilidade: desde que dosado e executado de forma correta. 24

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PRINCIPAIS NORMAS BRASILEIRAS PARA

ASPECTOS NEGATIVOS DO CONCRETO ARMADO

CONCRETO ARMADO a) Baixa resistência à tração; b) Fôrmas e escoramentos dispendiosos; c) Baixa resistência por unidade de volume Peso próprio elevado relativo à resistência: conc = 25 kN/m3 = 2,5 tf/m3 = 2.500 kgf/m3 d) Alterações de volume com o tempo; e) Reformas e adaptações de difícil execução; f) Transmite calor e som.









NBR 6118/2014 - Projeto de estruturas de concreto – Procedimento. NBR 6120/80 - Cargas para o cálculo de estruturas de edificações - Procedimento; NBR 7480/07 - Aço destinado a armaduras para estruturas de concreto armado - Especificação; NBR 8681/03 - Ações e segurança nas estruturas – Procedimento; NBR 8953/09 - Concreto para fins estruturais Classificação pela massa específica, por grupos de resistência e consistência; NBR 9062/06 - Projeto e execução de estruturas de concreto pré-moldado;

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MATERIAIS COMPONENTES DO CONCRETO ARMADO CONCRETO

A NBR 6118/14 aplica-se a estruturas com concretos normais, com massa específica seca maior que 2.000 kg/m3, não excedendo 2.800 kg/m3, do grupo I de resistência (C20 a C50), e do grupo II de resistência (C55 a C90), conforme classificação da NBR 8953.

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Massa Específica Se a massa específica real do concreto simples não for conhecida, pode-se adotar 2.400 kg/m3. Para o Concreto Armado pode-se considerar 2.500 kg/m3 (25 kN/m3 ).

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Resistência à Compressão (fck)

Resistência à Compressão (fck)

formas de apresentação

Concretos com classes de resistência à compressão dos Grupos I e II (NBR 8953): Grupo I: C20, C25, C30, C35, C40, C45, C50; Grupo II: C55, C60, C70, C80, C90, C100. NBR 6118/14 (item 1.2) aplica-se a concretos dos Grupos I e II (C20 ao C90). O concreto C100 não é considerado pela norma. Os concretos C10 e C15 não podem ter função estrutural. 29

C20, C25, C30, C35, C40, C45, C50 ou 20 MPa, 25 MPa, 30 MPa, 35 MPa, 40 MPa, 45 MPa, 50 MPa ou 2.0 kN/cm2, 2.5 kN/cm2, 3.0 kN/cm2, 3.5 kN/cm2, 4.0 kN/cm2, 4.5 kN/cm2, 5.0 kN/cm2 ou 200 kgf/cm2, 250 kgf/cm2, 300 kgf/cm2, 350 kgf/cm2, 400 kgf/cm2, 450 kgf/cm2, 500 kgf/cm2 30

Resistência à Compressão (fck) formas de apresentação C20

C25

C30

C35

C40

C45

C50

20MPa 25 MPa 30 MPa 35 MPa 40 MPa 45 MPa 50 MPa 2.0 2.5 3.0 kN/cm2 kN/cm2 kN/cm2

3.5 kN/cm2

4.0 kN/cm2

200 250 300 350 400 kgf/cm2 kgf/cm2 kgf/cm2 kgf/cm2 kgf/cm2

4.5 kN/cm2

5.0 kN/cm2

450 500 kgf/cm2 kgf/cm2

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Figura – Corpos de prova cilíndricos 15 x 30 cm e 10 x 20 cm para determinação da resistência à compressão de concretos (Foto de Obede B. Faria).

Figura – Corpo de prova cilíndrico em ensaio para determinação da resistência à compressão do concreto (Foto de Obede B. Faria). 32

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Resistência do Concreto à Tração Resistência à tração indireta (fct,sp) determinada no ensaio de compressão diametral. h

A resistência à tração na flexão (fct,f) é determinada em uma viga de concreto simples num ensaio de flexão simples:

F

d

f ct ,sp =

F

F

l

2F πdh Figura – Ensaio de resistência à tração na flexão.

_

+

ll

F

l

ll

Figura – Resistência do concreto à tração determinada por ensaio de compressão diametral.

A resistência à tração máxima na flexão é também chamada “módulo de ruptura”.

f ct , f =

Pℓ b h2

Módulo de Elasticidade O módulo de elasticidade (ou módulo de deformação longitudinal), é um parâmetro relativo à deformabilidade do concreto sob tensões de compressão. Eci = tg ’

Ecs = tg ’’

Figura – Ensaio de resistência de uma viga à tração na flexão. 35

Figura 24 – Determinação do módulo de elasticidade do concreto à compressão.

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Na falta de resultados de ensaios a NBR 6118 permite estimar os módulos.

Na falta de resultados de ensaios a NBR 6118 permite estimar os módulos.

a) para fck de 20 a 50 MPa

b) para fck de 55 a 90 MPa

E ci=α E 5600 √ f ck

E ci=21 ,5 . 103 α E

sendo: E = 1,2 para basalto e diabásio; E = 1,0 para granito e gnaisse; E = 0,9 para calcário; E = 0,7 para arenito.

(

)

f ck +1 , 25 10

1/3

com Eci e fck em MPa.

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Diagrama Tensão-Deformação do Concreto à Compressão

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a) para concretos de classes até C50

 c

f ck

Para o dimensionamento de seções transver-sais de peças de concreto armado no Estado Limite Último (ELU) deve ser utilizado o diagrama tensão-deformação à compressão simplificado, composto por uma parábola do 2º grau e de uma reta entre as deformações 2 ‰ e 3,5 ‰ (ou cu ).

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0,85 fcd



c

2‰

3,5 ‰

Figura – Diagrama tensão–deformação idealizado para o concreto à compressão.

No trecho curvo (parábola):

[(

σ c=0,85 f cd 1− 1−

εc 0,002

)] 2

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b) para concretos de classes C55 até C90

Deformações do Concreto

Figura – Diagrama tensão–deformação idealizado para o concreto à compressão.

No trecho curvo (parábola):

[ ( )]

σ c=0 , 85 f cd 1− 1−

εc ε c2

n

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Retração

Deformação por Variação de Temperatura

É a diminuição de volume do concreto ao longo do tempo, provocada principalmente pela evaporação da água (“retração hidráulica”) não utilizada nas reações químicas de hidratação do cimento. A retração do concreto ocorre mesmo na ausência de ações ou carregamentos externos. “Retração química” é a que decorre das reações de hidratação do cimento ocorrerem com diminuição de volume.

Coeficiente de dilatação térmica do concreto: te = 10-5/ºC

Figura – Separação da estrutura por junta de dilatação.

O concreto, sob ação dos carregamentos e das forças da natureza, apresenta deformações que aumentam ou diminuem o seu volume, poden-do dar origem a fissuras, que, dependendo da sua abertura e do ambiente a que a peça está exposta, podem ser prejudiciais para a estética e para a durabilidade da estrutura. As principais deformações que ocorrem no concreto são as devidas à retração, à fluência e à variação de temperatura.

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“Retração por carbonatação” os componentes secundários do cimento, como o hidróxido de cálcio, ao reagirem com o gás carbônico presente na atmosfera, levam também a uma diminuição de volume do concreto.

d) Umidade ambiente: o aumento da umidade ambiente dificulta a evaporação, diminuindo a retração; e) Temperatura ambiente: o aumento da temperatura, aumenta a retração; f) Espessura dos elementos: a retração aumenta com a diminuição da espessura do elemento, por ser maior a superfície de contato com o ambiente em relação ao volume da peça, possibilitando maior evaporação. Os efeitos da retração podem ser diminuídos executando uma cuidadosa cura, durante pelo menos durante os primeiros dez dias após a concretagem, além da chamada "armadura de pele“, colocada próxima às superfícies da peça.

Os fatores que mais influem na retração são: a) Composição química do cimento: os cimentos mais resistentes e os de endurecimento mais rápido causam maior retração; b) Quantidade de cimento: quanto maior a quantidade de cimento, maior a retração; c) Água de amassamento: quanto maior a relação água/cimento, maior a retração; 45

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Fluência (Deformação Lenta) Define-se fluência (cc) como o aumento da deformação no concreto ao longo do tempo quando submetido à tensão de compressão permanente e constante.

c ci

A

cc,

cc, cc

A deformação que antecede a deformação lenta é chamada “deformação imediata” (ci), aquela que ocorre imediatamente após a aplicação das primeiras tensões de compres-são no concreto, devida basicamente à acomodação dos cristais que constituem a parte sólida do concreto.

ci ci

t0

tempo

Figura – Fluência e deformação imediata.

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Os fatores que mais influem na fluência:

AÇOS PARA ARMADURA

a) Idade do concreto quando a carga começa a agir; b) Umidade do ar - a deformação é maior ao ar seco; c) Tensão que a produz - a fluência é proporcional à tensão que a produz; d) Dimensões da peça - a fluência é menor em peças de grandes dimensões. Da mesma forma que a retração, pode-se reduzir a fluência utilizando armadura complementar.

Barras: são vergalhões (aços) de diâmetro nominal 5 mm ou superior, obtidos exclusivamente por laminação a quente.

Fios: são os aços de diâmetro nominal 10 mm ou inferior, obtidos por trefilação ou processo equivalente, como estira-mento e laminação a frio.

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Tipos de Superfície

Categorias:

Pode ser lisa (geralmente o CA-25), conter nervuras (saliências ou mossas – CA-50) ou entalhes (geralmente o CA-60), com a rugosidade medida pelo coeficiente de aderência (η1).

Barras - CA-25 e CA-50; Fios - CA-60. CA: concreto armado; Números: fyk (kgf/mm2 ou kN/cm2)

CA-25 e CA-50  laminação a quente; CA-60  trefilação a frio. 51

Figura – Superfície com saliências, mossas ou nervuras em vergalhões de aço para Concreto Armado.

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Características Geométricas Comprimento = barras de 12 m e outras formas, como rolos.

Diâmetros (mm) da NBR 7480: Superfície lisa

Superfície entalhada

- Barras: 5, 6,3, 8, 10, 12,5, 16, 20, 22, 25, 32 e 40. - Fios: 2,4, 3,4, 3,8, 4,2, 5, 5,5, 6, 6,4, 7, 8, 9,5 e 10. 53

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Diagrama Tensão-Deformação s

s

fy

fy 0,7fy

http://www.ferrominas.com.br/produto.php?produto=23 http://www.arcelormittal.com/br/belgo /

y

s

2‰

s

a) b) Figura – Diagrama real  x  dos aços: a) laminados; b) trefilados.

Figura – Acondicionamento de fios em rolo e barras retas. 55

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Diagrama simplificado para cálculo nos estados-limites de serviço e último:

Armaduras prontas (dobradas, montadas)

Figura – Armadura pronta para colunas (Catálogos Gerdau).

Figura - Diagrama tensão-deformação para aços de armaduras passivas com ou sem patamar de escoamento.

Tela soldada

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Arame recozido Figura – Tela soldada (Catálogos Arcelor Mittal).

Figura – Arame duplo recozido (Catálogos Arcelor Mittal). 59

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REQUISITOS DE QUALIDADE DA ESTRUTURA E DO PROJETO

As estruturas de concreto, delineadas pelo projeto estrutural, devem obrigatoriamente apresentar:

As estruturas de concreto devem possuir os requisitos mínimos de qualidade durante o período de construção e durante a sua utilização.

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b) Desempenho em Serviço: “Consiste na capacidade da estrutura manter-se em condições plenas de utilização durante sua vida útil, não podendo apresentar danos que comprometam em parte ou totalmente o uso para o qual foi projetada.”

c) Durabilidade: “Consiste na capacidade de a estrutura resistir às influências ambientais previstas e definidas em conjunto pelo autor do projeto estrutural e pelo contratante, no início dos trabalhos de elaboração do projeto.” 63

a) Capacidade Resistente: “Consiste basicamente na segurança à ruptura.” Significa que a estrutura deve ter a capacidade de suportar as ações previstas de ocorrerem na construção, com conve-niente margem de segurança contra a ruína ou a ruptura.

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“Por vida útil de projeto, entende-se o período de tempo durante o qual se mantêm as características das estruturas de concreto, sem intervenções significativas, desde que atendidos os requisitos de uso e manutenção prescritos pelo projetista e pelo construtor, conforme 7.8 e 25.3, bem como de execução dos reparos necessários decorrentes de danos acidentais.” (NBR 6118/14, item 6.2.1). 64

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O projeto estrutural deve ser feito de forma a atender aos três requisitos, bem como considerar as condições arquitetô-nicas, funcionais, construtivas, de integra-ção com os demais projetos (elétrico, hidráulico, arcondicionado e outros), e exigências particulares, como resistência a explosões, ao impacto, aos sismos, ou ainda relativas à estanqueidade e ao isolamento térmico ou acústico.

O projeto estrutural pode ser conferido por um profissional habilitado, de responsabilida-de do contratante. A conferência ou avaliação da conformidade do projeto deve ser realizada antes da fase de construção e, de preferência, simultaneamente com o projeto, como condição essencial para que os resultados da conferência se tornem efetivos e possam ser aproveitados. Na seção 25 da NBR 6118 encontram-se os critérios de aceitação do projeto, do recebimento do concreto e do aço, entre outros.

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O projeto estrutural deve proporcionar as informações necessárias para a execução da estrutura, sendo constituído por desenhos, especificações e critérios de projeto.

Figura – Exemplo de armação de pilares. 67

Figura – Exemplo de planta de fôrma de projeto estrutural.

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Figura 16 – Detalhe de parte da planta de fôrma do pavimento de um edifício.

Figura – Exemplo de legenda e informações de projeto.

MECANISMOS DE DETERIORAÇÃO DO CONCRETO

DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO

“As estruturas de concreto devem ser projetadas e construídas de modo que, sob as condições ambientais previstas na época do projeto e quando utilizadas conforme preconizado em projeto, conservem sua segurança, estabilidade e aptidão em serviço durante o prazo correspondente à sua vida útil.” (NBR 6118/14, item 6.1). 71

lixiviação: “É o mecanismo responsável por dissolver e carrear os compostos hidratados da pasta de cimento por ação de águas puras, carbônicas agressivas, ácidas e outras. Para prevenir sua ocorrência, recomenda-se restringir a fissuração, de forma a minimizar a infiltração de água, e proteger as superfícies expostas com produtos específicos, como os 72 hidrófugos.” a)

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MECANISMOS DE DETERIORAÇÃO DO CONCRETO

MECANISMOS DE DETERIORAÇÃO DO CONCRETO

expansão por sulfato: “por ação de águas ou solos que contenham ou estejam contaminados com sulfatos, dando origem a reações expansivas e deletérias com a pasta de cimento hidratado. A prevenção pode ser feita pelo uso de cimento resistente a sulfatos, conforme a ABNT NBR 5737.” b)

reação álcali-agregado: “É a expansão por ação das reações entre os álcalis do concreto e agregados reativos. O projetista deve identificar no projeto o tipo de elemento estrutural e sua situação quanto à presença de água, bem como deve recomendar as medidas preventivas, quando necessárias, de acordo com a ABNT NBR 15577-1.” c)

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MECANISMOS DE DETERIORAÇÃO DO CONCRETO

a) lixiviação

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MECANISMOS DE DETERIORAÇÃO DO CONCRETO

b) expansão por sulfato

c) reação álcali-agregado

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MECANISMOS DE DETERIORAÇÃO DA ARMADURA a) despassivação por carbonatação: “É a

despassivação por carbonatação, ou seja, por ação do gás carbônico da atmosfera sobre o aço da armadura. As medidas preventivas consistem em dificultar o ingresso dos agentes agressivos ao interior do concreto. O cobrimento das armaduras e o controle da fissuração minimizam este efeito, sendo recomendável um 77 concreto de baixa porosidade.”

A alta alcalinidade do concreto origina a formação de um filme passivante de óxidos, resistente e aderente à superfície das barras de armadura existentes no interior das peças de Concreto Armado, que protege a armadura contra a corrosão.

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A carbonatação é um fenômeno que ocorre devido as reações químicas entre o gás carbônico presente na atmosfera, que penetra nos poros do concreto, e o hidróxido de cálcio e outros constituintes provenientes da hidratação do cimento. A carbonatação inicia-se na superfície da peça e avança progressivamente para o interior do concreto, ocasionando a diminuição da alta alcalinidade do concreto, de pH próximo a 13, para valores próximos a 8. 78

A frente de carbonatação, ao atingir a armadura, destrói o filme protetor, possibilitando o início da corrosão da armadura, que ocorre com expansão de volume e leva ao surgimento de fissuras, descolamento do concreto de cobrimento aderente à armadura, e principalmente a redução da área de armadura. A corrosão obriga à necessidade de reparos nas peças, com sérios prejuízos financeiros aos proprietários. A espessura do cobrimento de concreto é o principal fator para a proteção das armaduras, ao se interpor entre o meio 80 corrosivo e agressivo e a armadura, evitando que a frente de carbonatação

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b) despassivação por ação de cloretos: “Consiste na ruptura local da camada de passivação, causada por elevado teor de íoncloro. As medidas preventivas consistem em dificultar o ingresso dos agentes agressivos ao interior do concreto. O cobrimento das armaduras e o controle da fissuração minimizam este efeito, sendo recomendável o uso de um concreto de pequena porosidade. O uso de cimento composto com adição de escória ou material pozolânico é também recomendável nestes casos.” 81

MECANISMOS DE DETERIORAÇÃO DA ARMADURA

MECANISMOS DE DETERIORAÇÃO DA ARMADURA O que é despassivação? Todo o aço no interior do concreto encontra-se inicialmente protegido por uma camada (filme) de óxidos aderidos ao aço – originadas pela dissolução de hidróxidos presentes no cimento que saturam os poros do concreto conferindo-lhe um pH entre 13 e 14 -, que o protege da corrosão. A este fenômeno dá-se a denominação de passivação do aço. O fenômeno contrário, a despassivação do aço é a ação responsável pelo fenômeno da corrosão das 82 armaduras.

MECANISMOS DE DETERIORAÇÃO DA ARMADURA b) despassivação por ação de cloretos:

a) despassivação por carbonatação:

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O cobrimento da armadura é uma ação isolante, ou de barreira, sendo exercida pelo concreto interpondo-se entre o meio corrosivo e a armadura, principalmente em se tratando de um concreto bem dosado, muito pouco permeável, compacto e apresentando uma espessura adequada de cobrimento.

MECANISMOS DE DETERIORAÇÃO DA ESTRUTURA

“São todos aqueles relacionados às ações mecânicas, movimentações de origem térmica, impactos, ações cíclicas, retração, fluência e relaxação, bem como as diversas ações que atuam sobre a estrutura.” (NBR 6118/14, item 6.3.4).

Figura – Cobrimento da armadura. 85

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MECANISMOS DE DETERIORAÇÃO DA ESTRUTURA

MECANISMOS DE DETERIORAÇÃO DA ESTRUTURA

As movimentações de origem térmica são provocadas pelas variações naturais nas temperaturas ambientes, que causam a variação de volume das estruturas e fazem surgir consequentemente esforços adicionais nas estruturas. As variações de temperatura podem ser também de origem não natural, como aquelas que ocorrem em construções para frigoríficos, siderúrgicas, metalúrgicas, etc., como fornos e chaminés.

As ações cíclicas são aquelas repetitivas, que causam fadiga nos materiais. Podem ou não variar o esforço de tração para compressão e vice-versa. A retração e a fluência são deformações que ocorrem no concreto e que levam a diminuição do seu volume, o que pode induzir esforços adicionais nas estruturas.

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MECANISMOS DE DETERIORAÇÃO DA ESTRUTURA

AGRESSIVIDADE DO AMBIENTE

Alguns exemplos de medidas preventivas são (NBR 6118/14, item 6.3.4): - “barreiras protetoras em pilares (de viadutos, pontes e outros) sujeitos a choques mecânicos; - período de cura após a concretagem (para estruturas correntes, ver ABNT NBR 14931); - juntas de dilatação em estruturas sujeitas a variações volumétricas; isolamentos isotérmicos, em casos específicos, para prevenir patologias devidas a variações térmicas.”

“A agressividade do meio ambiente está relacionada às ações físicas e químicas que atuam sobre as estruturas de concreto, independentemente das ações mecânicas, das variações volumétricas de origem térmica, da retração hidráulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas.” (NBR 6118/14, item 6.4.1).

NBR 14931 - Execução de estruturas de concreto Procedimento, 2004, 53p. 89

90

Tabela 3.1 - Classes de agressividade ambiental (NBR 6118/14, Tabela 6.1).

AGRESSIVIDADE DO AMBIENTE

Nos projetos das estruturas correntes, a agressividade ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na Tabela 1 e pode ser avaliada, simplificadamente, segundo as condições de exposição da estrutura ou de suas partes.

Classe de agressividade Ambiental

Agressividade

I

Fraca

II

Moderada

III

Forte

IV

Muito forte

Classificação geral do tipo de ambiente para efeito de Projeto Rural Submersa Urbana1, 2 Marinha1 Industrial

1, 2

Industrial1, 3 Respingos de maré

Risco de deterioração da estrutura Insignificante Pequeno Grande Elevado

NOTAS: 1) Pode-se admitir um microclima com uma classe de agressividade mais branda (uma classe acima) para ambientes internos secos (salas, dormitórios, banheiros, cozinhas e áreas de serviço de apartamentos residenciais e conjuntos comerciais ou ambientes com concreto revestido com argamassa e pintura). 2) Pode-se admitir uma classe de agressividade mais branda (uma classe acima) em obras em regiões de clima seco, com umidade média relativa do ar menor ou igual a 65 %, partes da estrutura protegidas de chuva em ambientes predominantemente secos ou regiões onde raramente chove. 3) Ambientes quimicamente agressivos, tanques industriais, galvanoplastia, branqueamento em indústrias de celulose e papel, armazéns de fertilizantes, indústrias químicas.

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QUALIDADE DO CONCRETO DE COBRIMENTO

Tabela 3.2 - Correspondência entre classe de agressividade e qualidade do concreto armado.

(NBR 6118/14, Tabela 7.1)

“... a durabilidade das estruturas é altamente dependente das características do concreto e da espessura e qualidade do concreto do cobrimento da armadura.” (NBR 6118/14, item 7.4).

Concreto Relação água/cimento em massa Classe de concreto (NBR 8953)

I

Classe de agressividade ambiental (CAA) II III IV

≤ 0,65

≤ 0,60

≤ 0,55

≤ 0,45

≥ C20

≥ C25

≥ C30

≥ C40

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ESPESSURA DO COBRIMENTO DA ARMADURA Cobrimento de armadura é a espessura da camada de concreto responsável pela proteção da armadura em um elemento. Essa camada inicia-se a partir da face mais externa da barra de aço e se estende até a superfície externa do elemento em contato com o meio ambiente.

Figura – Cobrimento da armadura.

Para garantir o cobrimento mínimo (cmín) o projeto e a execução devem considerar o cobrimento nominal (cnom):

cnom  cmín  c Nas obras correntes c deve ser maior ou igual a 10 mm, que pode ser reduzido para 5 mm quando houver um adequado controle de qualidade e rígidos limites de tolerância da variabilidade das medidas durante a execução das estruturas de concreto. 96

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Tabela 3.3 - Correspondência entre classe de agressividade ambiental e cobrimento nominal para c = 10 mm. (NBR 6118/14, Tabela 7.2)

Em geral, o cobrimento nominal de uma determinada barra deve ser:

c nom ≥φ barra c nom ≥φ feixe =φ n =φ √ n

Classe de agressividade ambiental (CAA) Tipo de estrutura

I

II

III

IV2

Cobrimento nominal (mm) Laje Concreto Armado4

A dimensão máxima característica do agregado graúdo (dmáx) utilizado no concreto não pode superar em 20 % a espessura nominal do cobrimento.

d máx≤1,2 c nom

Componente ou elemento 1

Viga/Pilar Elementos estruturais em contato com o solo3

20

25

35

45

25

30

40

50

40

50

30

Notas: 1) “Para a face superior de lajes e vigas que serão revestidas com argamassa de contrapiso, com revestimentos finais secos tipo carpete e madeira, com argamassa de revestimento e acabamento, como pisos de elevado desempenho, pisos cerâmicos, pisos asfálticos e outros tantos, as exigências desta tabela podem ser substituídas pelas de 7.4.7.5, respeitado um cobrimento nominal  15 mm.” 2) “Nas superfícies expostas a ambientes agressivos, como reservatórios, estações de tratamento de água e esgoto, condutos de esgoto, canaletas de efluentes e outras obras em ambientes química e intensamente agressivos, devem ser atendidos os cobrimentos da classe de agressividade IV.” 3) “No trecho dos pilares em contato com o solo junto aos elementos de fundação, a armadura deve ter cobrimento nominal  45 mm.” 4) Para parâmetros relativos ao Concreto Protendido consultar a Tabela 7.2 da NBR 6118. “No caso de elementos estruturais pré-fabricados, os valores relativos ao cobrimento das armaduras (Tabela 7.2) devem seguir o disposto na ABNT NBR 9062.” (item 7.4.7.7).

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Fundamentos CA_Sist3_Aula2

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