O Concreto Armado

Lista de Exercícios 1

1. A resistência característica é a resistência apresentada pelo material no ensaio laboratorial, e a resistência de cálculo é a resistência característica minorada pelo coeficiente de ponderação.

1. Coeficiente de ponderação: Para efeito de cálculo e projeto e com o objetivo de introduzir uma “margem de segurança” às estruturas de concreto, são consideradas as resistências de cálculo dos materiais, que são obtidas a partir das resistências características divididas por um coeficiente de ponderação.

1. Os principais fatores de combinação da norma brasileira são:

a        Ψ0 = fator de redução de combinação para ELU;

b        Ψ1 = fator de redução de combinação frequente para ELS;

c        Ψ2 = fator de redução de combinação quase permanente para ELS.

1. Resumo Cap. 6:

Ações Variáveis são as ações que variam de intensidade de forma significativa ao longo da vida útil da construção. Cargas Variáveis são as cargas que podem atuar sobre as estruturas de edificações em função de seu uso, portanto, as estruturas devem ser projetadas para suportar as cargas variáveis, e em áreas sujeitas a várias categorias de utilização devem ser calculadas para a categoria que produzir os efeitos mais desfavoráveis.  Estruturas como ginásios esportivos, passarelas e arquibancadas são sujeitos a efeitos dinâmicos tais quais a ressonância, sendo assim consideradas quase-estáticas. A seguir será apresentado alguns valores característicos nominais das cargas variáveis:

• Aeroportos – Áreas de acesso público – Carga Uniformemente distribuída – 5kN/m²;
• Arquibancadas e tribunas - Com assentos fixos – 4kN/m²;
• Áreas técnicas - Sala de painéis elétricos de baixa tensão - 4kN/m²;
• Balcões, sacadas, varandas e terraços – Residencial – 2,5kN/m²;
• Balcões, sacadas, varandas e terraços – Comercial, corporativos e escritórios - 3kN/m²;
• Balcões, sacadas, varandas e terraços – Com acesso público (hotéis, hospitais, escolas, teatros etc.) - 4kN/m²;
• Edifícios comerciais, corporativos e de escritórios - Call center - 3kN/m²;
• Edificações industriais - Salas administrativas - 2,5kN/m²;
• Escolas, instituições de ensino – Laboratórios - 3kN/m².

Todos os dispositivos utilizados para reter, guiar, prevenir quedas de pessoas, como por exemplo, guarda-corpos, parapeito, são colocados em algumas estruturas, por isso, tais estruturas devem resistir à essas forças:

• Escadas panorâmicas – deve resistir a uma força horizontal de 1,0kN/m;
• Arquibancadas, escadas, rampas e passarelas em locais de eventos esportivos - deve resistir a uma força horizontal de 2,0kN/m;
• Áreas de estoque (incluindo livros e documentos) e atividades industriais - deve resistir a uma força horizontal de 2,0kN/m.

Sabe-se que durante o processo de construção, surge algumas ações provenientes da etapa que está sendo realizada. Por isso, é importante considerar essas ações de construção para se prevenir a ocorrência de estados- limites. A seguir está apresentado algumas situações que devem ser observadas durante a fase de construção:

• Áreas de estoque ou manuseio de materiais;
• Áreas de estoque ou manuseio de paletes;
• Áreas sujeitas ao tráfego de caminhões, empilhadeiras e outros veículos em geral;
• Reações de apoio de andaimes e plataformas de trabalho;

As estruturas de edificações também estão sujeitas ao trafego de veículos, por isso é importante dimensionar a estrutura para que se possa suportar, os veículos são separados por categorias, sendo que cada uma irá delimitar um limite máximo de altura e peso para estes veículos, a carga uniformemente distribuída que deverá ser considerada na análise global da estrutural, a carga concentrada que será considerada para a análise dos elementos isolados, além de também levar em consideração as forças horizontais e a altura de aplicação de modo a simular o impacto nos pilares.

[pic 1]

Helipontos: são dimensionados para a atuação de um helicóptero e devem ser projetados para os seguintes casos de cargas variáveis, consideradas de forma independente: carga uniformemente distribuída de 3,0 kN/m², carga uniformemente distribuída de 1,0 kN/m² em conjunto com um par de cargas concentradas. Esse capítulo, portanto, apresenta as ações que se aplicam ao projeto de pisos apoiados sobre o solo e estruturas elevadas.  Os pisos ou pavimentos devem ser projetados levando em consideração todas as possíveis ações às quais estejam sujeitos:  cargas variáveis, ações de construção, ações de veículos, helipontos, cargas em fábricas e armazéns, peso específico de materiais de armazenagem.

1. Os requisitos básicos que uma estrutura de concreto armado deve apresentar são: Capacidade Resistente: Significa que a estrutura deve ter a capacidade de suportar as ações previstas de ocorrerem na construção, com conveniente margem de segurança contra a ruína ou a ruptura. Desempenho em Serviço: Consiste na capacidade de a 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. 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.
2. Vida útil de projeto é 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, bem como de execução dos reparos necessários decorrentes de danos acidentais.
3. Os principais mecanismos de deterioração são: 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. Expansão por sulfato:  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. Reação álcali-agregado: É a expansão por ação das reações entre os álcalis do concreto e agregados reativos. Despassivação por carbonização: É a despassivação por carbonização, ou seja, por ação do gás carbônico da atmosfera sobre o aço da armadura.
4. 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 concreto de baixa porosidade. Despassivação por ação de cloretos: Consiste na ruptura local da camada de passivação, causada por elevado teor de íon-cloro. 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.
5. As principais causas 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.
6. As classes de deterioração da estrutura são: [pic 2]
7. A espessura do cobrimento e a qualidade do concreto são os principais fatores para a proteção das armaduras, ao se interpor entre o meio corrosivo e agressivo e a armadura, evitando que a frente de carbonatação alcance as armaduras.
8. Para a estrutura de um apartamento residencial em área urbana a relação a/c deve ser menor ou igual a 0,6, já em estruturas em ambiente marítimo a relação a/c deve ser menor ou igual a 0,55.
9. Concreto estrutural a resistência mínima à compressão é de 20 MPa e a relação água cimento máxima de 0,65.
10. Cobrimento mínimo da armadura é o menor valor que deve ser respeitado ao longo de todo o elemento considerado. Para garantir o cobrimento mínimo, o projeto e a execução devem considerar o cobrimento nominal, que é o cobrimento mínimo acrescido da tolerância de execução.
11. Para que não haja exposição da armadura, as normas brasileiras recomendam um cobrimento mínimo de concreto sobre as seções de aço. Ou seja, deve haver um volume mínimo de concreto ao redor da ferragem para evitar a corrosão. Portanto, um bom cobrimento das armaduras, com um concreto de alta compacidade, sem “ninhos”, com teor de argamassa adequado e homogêneo, com adição de sílica ativa, irá garantir através da impermeabilidade a proteção necessária do aço ao ataque de agentes agressivos externos.
12. A dimensão máxima característica do agregado graúdo utilizado no concreto não pode superar em 20 % a espessura nominal do cobrimento.
13. A espessura mínima do cobrimento nominal para uma laje com classe de agressividade ambiental fraca é de 20mm e para a moderada é 25mm.
14. A espessura mínima do cobrimento nominal para uma viga e para um pilar com classe de agressividade ambiental fraca é de 25mm e para a moderada é 30mm.
15. Todos os tipos de estruturas devem possuir uma margem de segurança contra o colapso (ruína), sob o risco de perdas de vidas humanas e danos materiais de grande valor, bem como contra deformações, vibrações e fissurações excessivas. Deverá existir, portanto, uma “folga” de resistência da estrutura, isto é, a ruína só pode vir a ocorrer sob carregamentos muito superiores àqueles para os quais a estrutura foi projetada.
16. O dimensionamento da estrutura é feito no Estado-Limite Último (ELU), isto é, na situação relativa à ruína. Entretanto, os coeficientes de ponderação (de segurança) fazem com que, em serviço, as estruturas trabalhem “longe” da ruína.
17. Estado limite último é o estado-limite relacionado ao colapso, ou a qualquer outra forma de ruína estrutural, que determine a paralisação do uso da estrutura.
18. Resistência de Cálculo menor que o solicitado, efeitos de segunda ordem, que são os efeitos da deformação, e colapso progressivo que é quando se tem aos poucos a ruína da estrutura.
19. É necessário garantir uma boa ductilidade pois é fundamental garantir que uma eventual ruína ocorra de forma suficientemente avisada, alertando os usuários.
20. Estados limite de serviços são aqueles estados relacionados ao conforto do usuário e à durabilidade, aparência e boa utilização das estruturas, seja em relação aos usuários, seja em relação às máquinas e aos equipamentos suportados pelas estruturas.
21. Estado-limite de formação de fissuras (ELS-F): estado em que se inicia a formação de fissuras. Admite-se que este Estado-Limite é atingido quando a tensão de tração máxima na seção transversal for igual a resistência do concreto à tração na flexão. Estado-limite de abertura das fissuras (ELS-W): As estruturas de Concreto Armado trabalham fissuradas, porque essa é uma de suas características básicas, porém, no projeto estrutural as fissuras devem ter aberturas pequenas, não prejudiciais à estética e à durabilidade. Estado limite de vibrações excessivas (ELS-VE): este estado é alcançado quando as vibrações atingem os limites estabelecidos para a utilização normal da construção. O projetista deverá eliminar ou limitar as vibrações de tal modo que não prejudiquem o conforto dos usuários na utilização das estruturas. Estado limite de deformações excessivas (ELS-DEF): Os elementos fletidos como as vigas e lajes apresentam flechas em serviço. O cuidado que o projetista estrutural deve ter é de limitar as flechas a valores aceitáveis, que não prejudiquem a estética e causem insegurança aos usuários.

1. A NBR 6118/14 estabelece que as resistências não podem ser menores que as solicitações e devem ser verificadas em relação a todos os Estados-Limites e todos os carregamentos especificados para o tipo de construção considerado, ou seja, em qualquer caso deve ser respeitada a condição:                                                                                      Rd ≥ Sd  

Rd = resistência de cálculo;

Sd = solicitação de cálculo.

1. A resistência característica é a resistência apresentada pelo material no ensaio laboratorial. Admitindo a curva de Distribuição Normal de Gauss e o quantil de 5 %, a resistência característica do concreto à compressão fica definida pela expressão: [pic 3]
2.   No caso específico da resistência de cálculo do concreto (fcd), alguns detalhes adicionais são necessários, conforme descrito a seguir:

1. Quando a verificação se faz em data j igual ou superior a 28 dias, adota-se a expressão:

[pic 4]

Nesse caso, o controle da resistência à compressão do concreto deve ser feito aos 28 dias, de forma a confirmar o valor de fck adotado no projeto.

1. Quando a verificação se faz em data j inferior a 28 dias, adota-se a expressão:

[pic 5]

[pic 6]

Essa verificação deve ser feita aos t dias, para as cargas aplicadas até essa data. Ainda deve ser feita a verificação para a totalidade das cargas aplicadas aos 28 dias. Nesse caso, o controle da resistência à compressão do concreto deve ser feito em duas datas: aos t dias e aos 28 dias, de forma a confirmar os valores de fckj e fck adotados no projeto.