Fundamentos de Segurança Das Estruturas CA

7/23/2019 Fundamentos de Segurana Das Estruturas CA

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UNDAMENTOS DE SEGURANA DAS

ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

Alm dos aspectos econmicos e estticos, uma estrutura de concreto armadodeve ser projetada para atender aos seguintes requisitos de qualidade:

1) Segurana: dentro de um nvel de segurana preestabelecido, aestrutura devesuportar as aes que lhe so impostas durante a sua vida til (incluindo a aseconstrutiva), sem a ocorr!ncia de ruptura ou perda do equil"#rio est$tico%

&) Bom desempenho em servio: nas condies normais de utilizao, asdeormaes da estrutura devem ser suicientemente pequenas para no provocardanos inaceit$veis em elementos no estruturais, no aetar o seu uso ou a suaapar!ncia, nem causar desconorto aos usu$rios% o grau de issurao no deveaetar o uso ou a apar!ncia da estrutura, nem prejudicar a proteo da armadura%

') Durabilidade: a estrutura deve se manter em bom estado deconservao so# asinlu!ncias am#ientais previstas, sem necessidade de reparos de alto custo ao longode sua vida til

ara certos tipos de estruturas, so i*adas condies espec"icas, como ae*ig!ncia deresist!ncia ao ogo,+ e*ploso, ao impacto ou +s aes s"smicas, oue*ig!ncias relativas +estanqueidade,ao isolamento trmico ou acstico Alm disso,podem ser i*adas e*ig!ncias reerentes ao impacto am#iental


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Aes a considerar: Diretas: -argas permanentes

-argas acidentais

Indiretas: .emperatura

/etrao

/ecalques

Excepcionais: .erremotos

0aremotosnc!ndios


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Resistncia de clclo

/esist!ncia de c$lculo 2 resist!ncia caracter"stica 3 4

Ao: 4 2 1,15

-oncreto: 4 2 1,6


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Concretos da A!NT N!R "##$7egundo a A89. 98/ ;5', os concretos a serem usadosestruturalmente esto divididos em dois grupos, classiicadosde acordo com sua resist!ncia caracter"stica + compresso

(c


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Concretos da A!NT N!R "##$ A dosagem do concreto dever$ ser eita de acordo com aA89. 98/ 1&=55 A composio de cada concreto de classe-15 ou superior deve ser deinida em dosagem racional e

e*perimental, com a devida anteced!ncia em relao ao in"cioda o#ra > controle tecnol?gico da o#ra deve ser eito deacordo com a A89. 98/ 1&=56

A89. 98/ =11, item &1:

@Esta Norma se aplica aos concretos compreendidos nasclasses de resistncia dos grupos ! e !!, da "BN# NB$ %&'(, at)a classe *&+

" classe *-+, ou superior, se aplica ao concreto com armadura

passiva e a classe *-', ou superior, ao concreto com armaduraativa " classe *.' pode ser usada apenas em obrasprovis/rias ou concreto sem 0ins estruturais, con0orme a "BN#

NB$ %&'(1


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N!R ""#$

"%& A'ressi(idade do a)*iente%

=61 A agressividade do meio am#iente est$ relacionada +s aes"sicas e qu"micas que atuam so#re as estruturas de concreto,independentemente das aes mecnicas, das variaes volumtricasde origem trmica, da retrao hidr$ulica e outras previstas no

dimensionamento das estruturas de concreto=6& 9os projetos das estruturas correntes, a agressividadeam#iental deve ser classiicada de acordo com o apresentado nata#ela =1 e pode ser avaliada, simpliicadamente, segundo as

condies de e*posio da estrutura ou de suas partes


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N!R ""#$

"%& A'ressi(idade do a)*iente%


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N!R ""#$

+%& ,alidade do concreto de co*ri)ento%

B61 Atendidas as demais condies esta#elecidas nesta seo, adura#ilidade das estruturas altamente dependente das caracter"sticas doconcreto e da espessura e qualidade do concreto do co#rimento daarmadura

B6& Cnsaios compro#at?rios de desempenho da dura#ilidade da estruturarente ao tipo e n"vel de agressividade previsto em projeto devemesta#elecer os parmetros m"nimos a serem atendidos 9a alta destes e

devido + e*ist!ncia de uma orte correspond!ncia entre a relao$gua3cimento, a resist!ncia + compresso do concreto e sua dura#ilidade,permiteDse adotar os requisitos m"nimos e*pressos na ta#ela B1


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N!R ""#$



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N!R ""#$



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Massa es-ec./ica

7egundo o item &&, a A89. 98/ =11 se aplica a concretos demassa espec"ica normal, que so aqueles que, depois de secos emestua, t!m massa espec"ica compreendida entre &EEE


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RE,U0S0TOS DE ,UA10DADE DA ESTRUTURA E DO 2RO3ETO

As estruturas de concreto devem o#rigatoriamente possuir tr!s

requisitos m"nimos de qualidade durante o per"odo de construo #emcomo na sua utiliFao, sendo eles:

a) Capacidade Resistente: signiica que a estrutura deve ter a

capacidade de suportar as aes previstas de ocorrerem na construo,com conveniente margem de segurana contra a ruptura%b) Desempenho em Servio: consiste na capacidade da estruturamanterDse em condies plenas de utiliFao durante toda a sua vidatil, no devendo apresentar danos que comprometam em parte outotalmente o uso para o qual oi projetada%c) Durabilidade: consiste na capacidade da estrutura resistir +sinlu!ncias am#ientais previstas e deinidas entre o engenheiroestrutural e o contratante


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RE,U0S0TOS DE ,UA10DADE DA ESTRUTURA E DO 2RO3ETO

> projeto estrutural deve ser eito de orma a atender os

requisitos de qualidade esta#elecidos nas normas tcnicas,#em como considerar as condies arquitetnicas, uncionais,construtivas, de integrao com os demais projetos (eltrico,

hidr$ulico, arDcondicionado, etc), e e*ig!ncias particulares,como resist!ncia a e*ploses, ao impacto, aos sismos, ouainda relativas + estanqueidade e ao isolamento trmico ouacstico


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DURA!010DADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO

Gesde que utiliFadas conorme as condies am#ientaisprevistas no projeto, as estruturas de concreto devem serprojetadas e constru"das de modo a conservarem asegurana, a esta#ilidade e a aptido em servio, durantetoda a sua vida til

@2or vida 3til de pro4eto entende5se o perodo de tempodurante o 6ual se mantm as caractersticas das estruturas de

concreto, desde 6ue atendidos os re6uisitos de uso e

manuteno prescritos pelo pro4etista e pelo construtor1

Determinadas partes das estruturas podem possuir vida tildierente do conjunto


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MECAN0SMOS DE DETER0ORA4O DO CONCRETO

>s principais mecanismos de deteriorao do concreto so :

a) li*iviao: por ao de $guas puras, car#nicas agressivasou $cidas que dissolvem e carreiam os compostos hidratadosda pasta de cimento%

#) e*panso por ao de $guas e solos que contenham ouestejam contaminados com sulatos, dando origem a reaese*pansivas e deletrias com a pasta de cimento hidratado%

c) e*panso por ao das reaes entre os $lcalis do

cimento e certos agregados reativos%d) reaes deletrias supericiais de certos agregados

decorrentes de transormaes de produtos erruginosos

presentes na sua constituio mineral?gica


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MECAN0SMOS DE DETER0ORA4O DA ARMADURA

>s principais mecanismos de deteriorao da armadura so:a) despassivao por car#onatao, ou seja, por ao do g$scar#nico da atmosera%

#) despassivao por elevado teor de "on cloro (cloreto)

A car#onatao um enmeno que ocorre devido as reaesqu"micas entre o g$s car#nico presente na atmosera, que penetranos poros do concreto, e o hidr?*ido de c$lcio e outros constituintesprovenientes da hidratao do cimento (-H9IA e ICJC9C, &EE1)

A car#onatao iniciaDse na super"cie da pea e avanaprogressivamente para o interior do concreto, ocasionando adiminuio da alta alcalinidade do concreto, de pI pr?*imo a 1', paravalores pr?*imos a

A alta alcalinidade do concreto origina a formao de um filme

passivante de !xidos" resistente e aderente # superf$cie das barras dearmadura existentes no interior das peas de concreto armado" %ueprotege a armadura contra a corroso&


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A rente de car#onatao, ao atingir a armadura, destr?i

o ilme protetor, possi#ilitando o in"cio da corroso daarmadura, que ocorre com e*panso de volume e leva aosurgimento de issuras, descolamento do concreto deco#rimento aderente + armadura, e principalmente areduo da $rea de armadura A corroso o#riga +necessidade de reparos nas peas, com srios preju"Fosinanceiros aos propriet$rios

A espessura do co#rimento de concreto o principalator para a proteo das armaduras, ao se interpor entre omeio corrosivo e agressivo e a armadura, evitando que arente de car#onatao alcance as armaduras


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A enoltale"na mantmDse incolor em solues $cidas e tornaDse corDdeDrosa em solues #$sicas

A sua cor muda a valores entre pI ,& e pI ;,K utiliFada para constatar a car#onatao do concreto e suas

consequentes patologias


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MECAN0SMOS DE DETER0ORA4O DA ESTRUTURA

7o todos aqueles relacionados +s aes mecnicas, movimentaesde origem trmica, impactos, aes c"clicas, retrao e lu!ncia

As movimentaes de origem trmica so provocadas pelasvariaes naturais ou no nas temperaturas am#ientes, que causam a

variao de volume das estruturas e aFem surgir consequentementeesoros adicionais nas estruturas

As variaes de temperatura de origem no natural podem ocorrerem construes para rigor"icos, siderrgicas, metalrgicas, ornos,

chamins, etcAs aes c"clicas so aquelas repetitivas, que causam adiga nos

materiais odem ou no variar o esoro de trao para compresso eviceDversa

>s mecanismos de deteriorao da estrutura devem serinicialmente previstos e levados em considerao durante odesenvolvimento dos projetos arquitetnico e estrutural


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AGRESS050DADE DO AM!0ENTE

@" agressividade do meio ambiente est7 relacionada

8s aes 0sicas e 6umicas 6ue atuam sobre asestruturas de concreto, independentemente das aesmec9nicas, das variaes volum)tricas de origemt)rmica, da retrao hidr7ulica e outras previstas no

dimensionamento das estruturas de concreto19os projetos das estruturas correntes a agressividade

am#iental deve ser classiicada de acordo com oapresentado na ta#ela a#ai*o, e pode ser avaliada,

simpliicadamente, segundo as condies de e*posioda estrutura ou de suas partes


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,UA10DADE DO CONCRETO DE CO!R0MENTO

7egundo a 98/ =11, a 'durabilidade das estruturas

( altamente dependente das caracter$sticas doconcreto e da espessura e %ualidade do concreto docobrimento da armadura&

Gevido + e*ist!ncia de uma orte correspond!ncia

entre a dura#ilidade dos concretos e a sua relao$gua3cimento e resist!ncia + compresso, os requisitosm"nimos indicados na a#ai*o para a relao a3c e aresist!ncia do concreto devem ser o#edecidos na

escolha do concreto da o#ra


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ES2ESSURA DO CO!R0MENTO DA ARMADURA

GeineDse como co#rimento de armadura a espessura dacamada de concreto respons$vel pela proteo da armadura

ao longo da estruturaCssa camada iniciaDse a partir da ace e*terna das #arras

da armadura transversal (estri#os) ou da armadura maise*terna e se estende at a ace e*terna da estrutura emcontato com o meio am#iente

ara garantir o co#rimento m"nimo (cm"n) o projeto e ae*ecuo devem considerar o co#rimento nominal (c), que

o co#rimento m"nimo acrescido da tolerncia de e*ecuo(Lc),


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9as o#ras correntes o valor de Lc deve ser

maior ou igual a 1E mmCsse valor pode ser reduFido para 5 mmquando houver um adequado controle dequalidade e r"gidos limites de tolerncia davaria#ilidade das medidas durante a e*ecuodas estruturas de concreto

Cm geral, o co#rimento nominal de umadeterminada #arra deve ser:


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A dimenso m$*ima caracter"stica do agregado grado utiliFadono concreto no pode superar em &EM a espessura nominal doco#rimento , ou seja:


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ara determinar a espessura do co#rimento necess$rio antesdeinir a classe de agressividade am#iental a qual a estrutura estar$inserida

A ta#ela a#ai*o mostra os valores para o co#rimento nominal de

lajes, vigas e pilares, para a tolerncia de e*ecuo (Lc) de 1E mm, emuno da classe de agressividade am#iental


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SEGURANA NAS ESTRUTURAS

A 98/ =11 trata esses dois aspectos da seguranaapresentando os @Cstados JimitesN, que so situaeslimites que as estruturas no devem ultrapassar

A segurana da estrutura contra o colapso relacionaDse aochamado 'Estado *imite +ltimo" e a segurana do usu$riona utiliFao da estrutura relacionaDse aos 'Estados *imitesde Servio&


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O 6Estado 1i)ite 7lti)o8

> @Cstado Jimite OltimoN deinido como o @estado

limite relacionado ao colapso, ou a 6ual6uer outra 0ormade runa estrutural, 6ue determine a paralisao do uso daestrutura1(98/ =11)

GeduFDse, portanto, que uma estrutura no deve ou no

pode jamais alcanar o @Cstado Jimite OltimoN, ou seja, aru"na

9o projeto das estruturas de concreto armado eprotendido o dimensionamento dos dierentes elementos

estruturais eito no @Cstado Jimite OltimoN, onde oselementos estruturais so dimensionados como seestivessem prestes a romper, pelo menos teoricamente


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9o entanto, para evitar que a ruptura ocorra todas as estruturasso projetadas com uma margem de segurana, isto , uma olga deresist!ncia relativamente aos carregamentos aplicados na estrutura,

de tal orma que, para ocorrer a ruptura a estrutura teria que estarsu#metida a carregamentos #em superiores para os quais oiprojetada

A margem de segurana no dimensionamento dos elementosestruturais ocorre com a introduo de coeicientes numricos

chamados @coeicientes de ponderaoN ou @coeicientes deseguranaN, que aro com que, em servio, as estruturas tra#alhemlonge ou a uma certa @distnciaN da ru"na

ara os coeicientes de segurana so adotados valores numricosde tal orma que as aes so majoradas e as resist!ncias dosmateriais so minoradas C*istem #asicamente tr!s coeicientes desegurana, um que majora o valor das aes, e consequentementeos esoros solicitantes, e outros dois que minoram as resist!nciasdo concreto e do ao


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O 6Estado 1i)ite 7lti)o8or e*emplo, no caso de um pilar de concreto armado su#metido+ uma ora normal de compresso de 1EE


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As resist!ncias dos materiais que compem o pilar Q o concreto eo ao Q so minoradas por coeicientes de segurana dos materiais,sendo em geral 1,6 para o concreto e 1,15 para o ao

Assim, por e*emplo, se no pilar or aplicado o concreto -&5 (c< de&5 0a 2 &,5


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O 6Estados 1i)ites de Ser(io8

Alm da segurana contra o colapso, as estruturas devem tam#m seranalisadas quanto +s deormaes, + issurao e ao conorto do usu$riona utiliFao da estrutura

A im de no prejudicar a esttica e a utiliFao da construo, asestruturas no devem apresentar deormaes (lechas principalmente)e*cessivas e as a#erturas das issuras devem ser limitadas, visando garantira dura#ilidade da estrutura Csses quesitos so tratados pelos @CstadosJimites de 7ervioN, deinidos como:

'aqueles relacionados durabilidade das estruturas, aparncia, confortodo usurio e boa utilizao funcional das mesmas, seja em relao aosusurios, seja em relao s mquinas e aos equipamentos utilizados


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O 6Estados 1i)ites de Ser(io8

Suando uma estrutura alcana um@Cstado Jimite de 7ervioN,ouso da estrutura ica impossi#ilitado, mesmo que ela ainda no tenhaesgotada toda a sua capacidade resistente, ou seja, a estrutura nomais oerece condies de conorto e dura#ilidade, em#ora notenha alcanado a ru"na -omo e*emplo, so deinidos a seguir tr!simportantes Cstados Jimites de 7ervio:


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Estado li)ite de /or)a9o de /issras E1S;


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N!R "##$ ; .te)#=%&%>

1i)ites -ara /issra9o e -rote9o das ar)adras ?anto @ dra*ilidade

A a#ertura m$*ima caracter"sticawkdas 0issuras, desde 6ue noeceda valores da ordem de +,- mm a +,; mm,(conorme ta#ela 1'')so# ao das com#inaes requentes, no tem importnciasigniicativa na corroso das armaduras passivas

-omo para as armaduras ativas e*iste a possi#ilidade decorroso so# tenso, esses limites devem ser mais restritos e unodireta da agressividade do am#iente, dada pela classe deagressividade am#iental (ver seo =)


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N!R "##$ ; .te)#=%&%>

1i)ites -ara /issra9o e -rote9o das ar)adras ?anto @ dra*ilidade


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Coe/iciente de 2ondera9o das Resistncias no

Estado 1i)ite 7lti)o E1Us valores a serem considerados para o coeiciente desegurana no estado limite ltimo para o concreto (4c) e oao (4s) esto indicados na ta#ela a#ai*o

>s coeicientes de segurana assumem valoresdierentes em uno do tipo de com#inao das aes,

orm, para a maioria das construes a com#inaonormal a mais requente

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