ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO I PROFESSOR VINÍCIUS A. … · UNIDADE 01 PLANO DE ENSINO DE...

ENGENHARIA CIVIL ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO I

PROFESSOR VINÍCIUS A. MARTINS

UNIDADE 01

APRESENTAÇÃO

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Professor Vinícius Alves Martins:

Engenheiro Civil (UFMS); Especialista em Engenharia de Estruturas (IPOG/Goiânia-GO); Especialista

em Engenharia Metalúrgica (IST/Joinville-SC); MBA em Gerenciamento de Projetos (UNAES/Campo

Grande - MS). Há 10 anos atua com projetos e consultoria em engenharia de estruturas com foco em

estruturas pré-fabricadas em concreto armado e aço, atualmente é calculista pleno, Sócio e Diretor

Técnico da Calcula Estrutura Ltda-ME. Professor Assistente do curso de Engenharia Civil do Centro

Universitário Anhanguera de Campo Grande, Ex-Coordenador (2014-2015) do Curso de Engenharia

Civil do Centro Universitário Anhanguera de Campo Grande, e Professor Assistente do curso de

Engenharia Civil da Universidade Católica Dom Bosco (UCDB). Possui experiência em Engenharia

Civil com atuação na área de Estruturas. É membro Efetivo da Associação Brasileira de Engenharia e

Consultoria Estrutural - ABECE.

Endereço Lattes: http://lattes.cnpq.br/1725105468265257

https://wwws.cnpq.br/cvlattesweb/PKG_MENU.menu?f_cod=EA5651496B04EDFADE4E0E512AFAD626








UNIDADE 01

PLANO DE ENSINO DE APRENDIZAGEM

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EMENTA: Análise, dimensionamento e detalhamento de lajes maciças, vigas de seção transversal

retangular e “T” em concreto armado.

OBJETIVOS: O objetivo deste curso é apresentar a teoria clássica do concreto armado aplicadas a

lajes e vigas de seção retangular e tipo “T” para o acadêmico de engenharia civil, para que desta

forma ele possa elaborar projetos, especificar materiais corretamente e executar estruturas de

concreto armado colaborando assim com a cadeia produtiva das estruturas de concreto no âmbito de

sua atuação.

UNIDADE 01

UNIDADES DE ENSINO

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- UNIDADE 01: Apresentação da Disciplina / Histórico / Introdução

- UNIDADE 02: Cargas e Combinações

- UNIDADE 03: Análise, dimensionamento e detalhamento de lajes maciças

- UNIDADE 04: Análise, dimensionamento e detalhamento da seção transversal de

vigas

- UNIDADE 05: Análise, dimensionamento e detalhamento longitudinal de vigas

- UNIDADE 06: Análise, dimensionamento e detalhamento transversal de vigas

UNIDADE 01

BIBLIOGRAFIA

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- Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 6118:2003: Projeto de Estruturas de Concreto -

Procedimento. Rio de Janeiro - RJ: março, 2003.

- CARVALHO, Roberto Chust; FIGUEIREDO, Jasson Rodrigues. Cálculo e Detalhamento de

Estruturas Usuais de Concreto Armado: Segundo a NBR-6118:2003. 3 Ed. São Carlos – SP:

EdUFScar, 2009.

- FUSCO, P.B. Técnica de armar as estruturas de concreto. São Paulo – SP: PINI, 1995.

- SUSSEKIND, José Carlos. Curso de Concreto Armado: Concreto Armado Volume 1. 6 Ed. São

Paulo – SP: GLOBO, 1989.

- SILVA, Reginaldo Carneiro da; GIONGO, José Samuel. Modelo de Bielas e Tirantes Aplicados a

Estruturas de Concreto Armado. 1 Ed. São Carlos – SP: EESC-USP / EDUSP, 2000.

UNIDADE 01

AULAS E PROCESSO AVALIATIVO

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As aulas serão realizadas através de apresentações em slides a serem

repassadas com Datashow, utilização do quadro, realização de exercícios

práticos de projeto e cálculo estrutural, visitas técnicas a fábricas de pré-

moldados e canteiros de montagem.

O processo de avaliação segue as normas adotadas pelo Campus, onde a

nota final deve ser igual ou superior a 6,0 pontos (com arredondamento na

primeira casa após a vírgula). A nota final é composta por 0,4xN1 (N1 é a nota

referente ao primeiro bimestre) acrescidos de 0,6xN2 (N2 é a nota referente ao

segundo bimestre). As parcelas bimestrais N1 e N2 são compostas por 30%

referente a trabalhos técnicos e 70% referente a avaliação formal escrita em

sala de aula.

UNIDADE 01

AULAS E PROCESSO AVALIATIVO

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TRABALHO:

O trabalho a ser realizado pelos acadêmicos consiste num Relatório Técnico de Prática Laboratorial a

ser apresentado.

NÚMERO MÁXIMO DE PARTICIPANTES POR GRUPO: 05 alunos.

1 ETAPA: Apresentar os resultados dos ensaios de compressão do concreto e de tração do aço.

DATA DE APRESENTAÇÃO: Um dia antes e após da Avaliação N1.

TEMPO PARA APRESENTAÇÃO: 10 minutos

2 ETAPA: Apresentar a utilização dos dados encontrados nos ensaios no dimensionamento de uma

viga e fazer um comparativo entre os dados normativos prescritos.

DATA DE APRESENTAÇÃO: Um dia antes e após da Avaliação N2.

TEMPO PARA APRESENTAÇÃO: 10 minutos

UNIDADE 01

CONCEITOS FUNDAMENTAIS

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O QUE É O CONCRETO?

UNIDADE 01


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CONCRETO:

Concreto é um material compósito composto pela mistura de água, agregados graúdos, agregados

miúdos e cimento, com duas fases heterogêneas e anisotrópicas bem definidas, sendo a primeira

fluida e a segunda sólida. A associação destes materiais formadores do concreto em si podem

resultar em:

- Pasta: Cimento + Água

- Argamassa: Pasta + Agregado Miúdo

- Concreto: Argamassa + Agregado Graúdo

- Microconcreto: Concreto no qual os agregados graúdos tem dimensões reduzidas

- Concreto de Alto Desempenho (CAD): Concreto cuja a resistência mecânica a compressão

supere 40MPa.

UNIDADE 01


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O QUE É O CONCRETO

ARMADO? E POR QUE?

UNIDADE 01


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UNIDADE 01


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Como já é de conhecimento da Resistência dos Materiais, peças sujeitas a flexão apresentam tração

e compressão atuando numa mesma seção transversal. Observe a figura abaixo!

UNIDADE 01


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O concreto não suporta tensões normais de tração. De maneira simples, pode-se afirmar que de

maneira geral a resistência a tração do concreto é em torno de 10% de sua resistência a

compressão. Sendo assim, a armadura é incorporada ao material com objetivo de suprir esta

deficiência, por isso o termo CONCRETO ARMADO. São classificados em:

- Argamassa armada: Argamassa e armadura de pequeno diâmetro (telas);

- Concreto com fibras: Obtido pela adição de fibras metálicas e poliméricas ao concreto;

- Concreto armado: Associação de concreto e barras de aço frouxas (não tensionadas);

- Concreto protendido: Associação de concreto e barras de aço ativas (tensionadas).

UNIDADE 01

VANTAGENS

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Como qualquer material de construção, o concreto apresenta vantagens e desvantagens. Observe

algumas de suas vantagens:

- Apresenta boa resistência mecânica a maioria das solicitações;

- Tem boa trabalhabilidade, boa adaptação as mais variadas formas;

- Produz estruturas monolíticas, ou seja, inteiriças e coesas;

- As técnicas de execução são simples e de largo conhecimento;

- Material durável;

- Boa resistência ao fogo;

- Boa resistência ao choque mecânicos, efeitos térmicos e vibrações.

UNIDADE 01

DESVANTAGENS

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Segue algumas desvantagens:

- Elementos grandes, o que com seu peso específico alto 25kN/m³ inviabiliza vãos muito grandes;

- Reformas e adaptações são dificultadas pela necessidade e demolições;

- É bom condutor de calor e de som

UNIDADE 01

HISTÓRICO

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Segue abaixo alguns pontos importantes sobre a história do concreto:

- 1824: O francês J. Aspidin inventa o Cimento Portland;

- 1855: O francês J. L. Lambot constrói um barco em argamassa armada;

- 1861: O francês F. Coignet publica os Princípios Básicos para Construções em Concreto Armado;

- 1867: O francês J. Monier deposita patente para vasos, tubos e placas em concreto armado;

- 1873: O norte americano W.E. Ward constrói em Nova York uma casa de concreto armado

conhecida como Ward’s Castle e existente até hoje;

- 1888: Dohring em Berlim na Alemanha deposita a patente para placas protendidas;

- 1900: Início da Teoria Clássica e Ciência do Concreto Armado, desenvolvida inicialmente por

Koenen e seguida por Mörsch;

- 1904: São publicadas as Instruções Provisórias para Preparação, Execução e Ensaio de

Construções de Concreto Armado, em Berlim na Alemanha.

UNIDADE 01

CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES

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Como já foi citado, o concreto é um material heterogêneo e anisotrópico com dois estados bem

definidos, sendo o primeiro fluido e o segundo sólido.

FLUIDO SÓLIDO

UNIDADE 01


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CONCRETO FRESCO:

- Consistência;

- Trabalhabilidade;

- Homogeneidade.

UNIDADE 01


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CONSISTÊNCIA

A consistência é menor ou maior capacidade do concreto em se deformar, e está diretamente ligada a

fatores como:

- Transporte;

- Lançamento;

- Adensamento;

- Quantidade de água;

- Granulometria dos agregados;

- Produtos químicos.

UNIDADE 01


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TRABALHABILIDADE

A trabalhabilidade está diretamente ligada a consistência do concreto, e em linhas gerais pode ser

definido como a menor ou maior facilidade em movimentar e preencher as fôrmas com o concreto.

UNIDADE 01


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HOMOGENEIDADE

A Homogeneidade é a forma com que

os agregados se distribuem dentro da pasta

de cimento e água.

Esta propriedade é influenciada

granulometria dos agregados.

UNIDADE 01


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CURA

Após o início de pega, ou seja, o começo das reações de hidratação do

cimento, a reações químicas envolvidas no processo se desenvolvem

rapidamente. A reação nesta etapa é exotérmica, ou seja, a hidratação do

cimento gera grande calor envolvido o que faz com que parte da água

presente na mistura evapore, prejudicando assim a hidratação do cimento e

gerando vazios e tensões iniciais que prejudicarão as propriedades mecânicas

de uma forma geral.

UNIDADE 01


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CURA ÚMIDA

UNIDADE 01


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CURA ÚMIDA

UNIDADE 01


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CURA ÚMIDA

UNIDADE 01


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CURA ÚMIDA

UNIDADE 01


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CURA ÚMIDA

UNIDADE 01


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CURA ÚMIDA

MADEIRA É HIGROSCÓPICA!!!!

UNIDADE 01


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CONCRETO ENDURECIDO:

- Resistência a Compressão;

- Resistência a Tração;

- Módulo de Elasticidade.

UNIDADE 01


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RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO

A principal característica mecânica do concreto utilizada nos projetos de estrutura é a Resistência a

Compressão, a qual é determinada por ensaio de corpos de prova submetidos a um esforço axial

centrado, e pode ser calculado por:

A

Nf

rup

cj

UNIDADE 01


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No Brasil são utilizados corpos cilíndricos, com dimensões de 10cm de diâmetro com 20cm de altura,

ou 15cm de diâmetro com 30cm de altura.

UNIDADE 01


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- CPI: Cimento Portland Comum; CPII: Cimento Composto; CPIII: Cimento de Alto Forno; CPIV:

Cimento Pozolânico; e CPV: Cimento de Alta Resistência Inicial (ARI).

UNIDADE 01


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RESISTÊNCIA CARCTERÍSTICA A COMPRESSÃO

Conhecidos os resultados da resistência à compressão de diversos

corpos de prova de um mesmo concreto, qual será o valor da resistência

representativa deste?

UNIDADE 01


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O desvio padrão é uma grandeza estatística importante e deve ser levada em consideração na

variabilidade dos resultados obtidos nos ensaios de resistência a compressão do concreto. Desta

forma, é necessário levar em consideração o desvio da série de valores a resistência do concreto por

meio do coeficiente de variação.

Outro aspecto importante a ser considerado é a dispersão dos resultados, sendo assim, a NBR-6118

define que “os valores característicos fk das resistências são os que, num lote do material, têm certa

probabilidade de serem ultrapassados, no sentido desfavorável para a segurança, e usualmente é de

interesse a resistência inferior fk, inf, admitida como o valor que tem apenas 5% de probabilidade de

não ser atingido pelos elementos do lote”.

UNIDADE 01


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Desta forma, utiliza-se a Curva de Gauss para análise da distribuição de resultados.

UNIDADE 01


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Lembrando-se da Estatística que o coeficiente de variação pode ser escrito por:

E observando-se o quartil de 5% na distribuição de Gauss, pode-se escrever a resistência

característica do concreto como:

UNIDADE 01


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RESISTÊNCIA A TRAÇÃO

A resistência a tração do concreto é importante no estudo do cisalhamento e da fissuração das

peças. O ensaio mais utilizado no mundo todo é de autoria do Professor Fernando Lobo Carneiro, e é

conhecido como “Brazilian Teste”, trata-se do Ensaio por Compressão Diametral.

UNIDADE 01


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Além do Ensaio Brasileiro, existem mais dois outros ensaios utilizados: Ensaio de Flexo-Tração e

Ensaio de Tração Direta.

UNIDADE 01


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Segundo a NBR-6118, item 8.2.5, a resistência a tração pura é 85% da resistência a tração por

compressão diametral. E na falta de ensaios a tração a resistência a este esforço pode ser estimada

através de:

UNIDADE 01


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EXERCÍCIO 01

No controle tecnológico realizado para concretagem de um pavimento de um prédio, foi obtido um

lote de ensaios. O Lote apresentou como resultados 25,8MPa; 30MPa; 33MPa; 42MPa; 45MPa;

20MPa; e 18MPa. Sabendo-se que a resistência característica do concreto deve ser de 25MPa aos

28 dias, ou seja, Fck=25MPa, e observando-se que houveram resultados abaixo do valor previsto,

você condenaria a peça concretada? Quais fatores podem ser atribuídos a este resultado baixo?

UNIDADE 01


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EXERCÍCIO 02

O tecnologista de concreto solicitou que desconsiderasse os dois resultados inferiores, pois o que

ocorrera foi que o concreto recebeu mais água, pois ele já havia perdido sua trabalhabilidade, porém

essa betonada não foi utilizada na peça e sim numa calçada que estava sendo concretada, e o

moldador acabou moldando o corpo de prova e enviando junto com o lote de controle. Desta forma,

você condenaria a peça? Qual o valor do fck desconsiderando os valores mais baixos?

UNIDADE 01


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MÓDULO DE ELASTICIDADE

O Diagrama Tensão x Deformação do concreto é importante para determinação do Módulo de

Elasticidade Longitudinal do material. Este parâmetro é utilizado para a determinação de esforço

internos e deslocamentos da estrutura.

UNIDADE 01


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MÓDULO DE ELASTICIDADE

Segundo a NBR-6118, item 8.2.8, informa que o Módulo deve ser determinado conforme ensaio

prescrito na NBR-8522, sendo considerado o módulo de deformação tangente inicial cordal a 30% de

fc. Todavia, quando estiverem disponíveis tais dados, ele pode ser estimado como:

UNIDADE 01


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DIAGRAMA IDEALIZADO PARÁBOLA-RETÂNGULO (Compressão)

UNIDADE 01


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DIAGRAMA IDEALIZADO BILINEAR (Tração; Concreto não Fissurado)

UNIDADE 01


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AÇO

- Com Patamar e sem patamar;

- CA-25; CA-50 e CA-60.

UNIDADE 01

DURABILIDADE

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UNIDADE 01

DURABILIDADE

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OBRIGADO

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