Introduo ao Concreto Estrutural

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Introduo ao Concreto Estrutural

1) Materiais de construo

Diversos so os materiais utilizados nas construes: concreto estrutural, alvenaria de tijolos e

blocos, ao, alumnio, madeira, etc. O concreto estrutural pode ser de concreto armado (CA) e

de concreto protendido (CP).

2) Concreto

Trata-se de material composto, preparado por ocasio de sua aplicao. constitudo por uma

mistura de um aglomerante hidrulico com materiais inertes e gua. Apresenta vantagens

diversas como moldabilidade (concretado sobre formas), durabilidade, facilidade executiva

(mo de obra normal) e baixo custo. O concreto simples composto de

cimento

aguapasta

agregado miudo

agregado graudo

concreto simples

argamassa

O concreto simples associado a armaduras originando o concreto estrutural.

concreto simples

armadura passivaconcreto armado

;

concreto simples

armadura ativaconcreto protendido

.

A proporo entre os diversos componentes constitui o trao do concreto, por exemplo, trao

1:2:3 (cimento:areia:pedra). O fator gua/cimento (a/c) constitui parmetro de grande

importncia para o concreto pois influi diretamente na sua resistncia. A fluidez

caracterizada pelo abatimento do tronco de cone padronizado.

Podem ser acrescentados aditivos diversos para acentuar caractersticas especficas:

acelerador de pega, super fluidificante (ou super plastificante), etc.

Os principais tipos de concreto so:

Concreto massa: concreto convencional, preparado in loco ou em centrais de dosagem, de mdia fluidez, utilizado na maioria das estruturas de concreto. Necessita

de adensamento mecnico com vibradores de imerso.

Concreto projetado: concreto preparado in loco aplicado em muros de arrimo ou sistemas de conteno de tuneis.

Concreto auto adensvel: concreto preparado em centrais de dosagem, possui elevada fluidez, portanto, dispensa qualquer tipo de adensamento mecnico.

Concreto compactado a rolo: concreto de baixa relao gua/cimento usado em grandes concretagens tais como barragens de gravidade.

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2.1. Cimento

Os tipos de cimento so:

CP - cimento Portland (NBR 5732:1991); ex.: CP 25, CP 32, CP 40;

AF - de alto forno (NBR 5735:1991); ex.: AF 25, AF 32;

POZ - pozolnico (NBR 5736:1991).

ARI - alta resistncia inicial (NBR 5733:1991);

usual o emprego do cimento Portland.

2.2. Agregados (NBR 7211:2009 Agregados para Concreto - Especificao)

Podem ser de origem natural (areia e pedregulho) ou artificial (pedrisco e pedra britada).

Consideram-se:

agregado mido: quando retido menos do que 5% do total na peneira com malha de abertura de 4,8mm;

agregado grado: quando passa menos do que 5% do total na peneira com malha de abertura de 4,8mm.

A pedra britada classificada pelo seu dimetro mximo nominal. Normalmente, so

utilizadas as britas 1 e 2. Assim, tem-se:

brita dimetro nominal

(mm)

0 4,8 a 9,5

1 9,5 a 19

2 19 a 25

3 25 a 50

4 50 a 76

5 76 a 100

2.3. Caratersticas principais do concreto simples

Boa resistncia a compresso, fc (resistncia compresso do concreto), normalmente, variando entre 10 MPa (1 kN/cm2) e 40 MPa (4 kN/cm2). Por exemplo, uma barra curta

comprimida de seo quadrada de 20 cm de lado resistiria a

20 x 20 x 1,0 = 400 kN ( 40 tf = 40000 kgf),

equivalente ao peso de mais de 40 veculos de passeio.

Os valores de resistncia compresso do material so obtidos a partir de um ensaio de

compresso axial em corpos-de-prova (CP) cilndricos conforme ilustram as figuras abaixo

(NBR 5739:2007).

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Figura 1 Ensaio de compresso axial.

A determinao da resistncia caracterstica (fck) do concreto feita atravs de tratamento

estatstico dos resultados dos ensaios realizados em um nmero suficiente de corpos de prova

(CP), definido atravs da NBR 5739:2007.

Os resultados dos ensaios obedecem aproximadamente a uma curva normal de distribuio de

freqncias ou Curva de Gauss, com as abcissas representando os valores da resistncia do

corpo-de-prova correspondentes a uma freqncia, marcada nas ordenadas, como pode ser

visualizado na Figura 2.

=

,

= = ()

= =

=

Figura 2 Distribuio de probabilidades de Gauss.

Atravs desta curva, encontramos a resistncia caracterstica do concreto (fck), considerada

como sendo o valor que tem 95% de probabilidade de ser igualado ou superado.

Matematicamente, atravs da curva de Gauss temos que:

fck = fcm 1,65.s

s = desvio padro (medida de disperso da amostra e indicador da qualidade do concreto).

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s = (fci fcm)2

ni=1

n 1

Quando no possumos os dados dos ensaios, apenas o valor de fcm, o desvio padro pode ser

arbitrado atravs de recomendaes da Norma, variando de 4 MPa at 7 MPa, como segue:

4 MPa: Utilizado quando houver um tecnologista a servio da obra, e todos os materiais

forem medidos em peso;

5,5 MPa: Utilizado quando houver um tecnologista a servio da obra, o cimento for medido

em peso, e os demais agregados em volume. Este volume deve ser corrigido em funo da

umidade, previamente determinada, assim como a quantidade de gua;

7 MPa: Utilizado quando o cimento for medido em peso e os demais agregados em volume,

sendo apenas a quantidade de gua corrigida em funo de um valor de umidade estimado.

A NBR 12655:2015 - Concreto de cimento Portland - Preparo, controle e recebimento

Procedimento, apresenta a metodologia de obteno da resistncia compresso

caracterstica do concreto segundo critrios de amostragem parcial ou total dos lotes do

material.

Baixa resistncia a trao, fct (tenso normal de ruptura a trao), da ordem de fc/10. Esta baixa resistncia a trao torna o concreto simples inadequado para peas sujeitas a

flexo. De fato, considere-se uma viga de 4 m de vo ( = 4 m) sujeito a uma carga uniformemente distribuda p cujo valor mximo ser determinado; concreto de resistncias

fc = 10 MPa e fct = 1 MPa; e de seo retangular de dimenses usuais de 20 cm por 30 cm.

Figura 3 Viga submetida flexo simples.

A seo mais solicitada flexo a do meio do vo. Tem-se:

Mp

2

8.

A carga mxima resulta da condio

M

Wfct ; onde W

bh

2

6. (W = mdulo de rigidez da seo transversal)

Substituindo, tem-se:

p

= 4,0 m

M b

h

M

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pbh

f kN cmct

4

3

4 20 30

3 4000 1 0 015

2

2

2

2, , /

ou

p kN m tf m kgf m 15 015 150, / , / / .

O peso especfico do concreto da ordem de 25 kN/m3 = 25 x 10-6 kN/cm3. Assim, o peso

prprio da viga, por cm de extenso, dado por:

g bh kN cm ( ) ( ) , /25 10 25 10 20 30 0 0156 6 .

Pode-se concluir, neste exemplo, que s o peso da viga j pode provocar a ruptura da seo

por trao. Dessa forma, a viga no teria utilidade prtica por no apresentar reserva de

resistncia para suportar carga til adicional.

Esta deficincia do concreto, por causa de sua baixa resistncia trao, contornada

atravs de sua associao com armaduras; resulta, assim, o concreto estrutural.

A resistncia trao do concreto pode ser obtida atravs dos mtodos expostos abaixo.

Ensaio de Trao na Flexo (NBR 12142:2010)

Esse ensaio feito com a utilizao de um corpo-de-prova prismtico, com seo

transversal de 15 cm x 15 cm e comprimento de 75 cm, que submetido aplicao de

carga transversal nos teros mdios entre os apoios, conforme Figura 3.

Figura 4 Ensaio de trao na flexo.

= .

3

= .

= ,

L/3 L/3 L/3

P P

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onde , a resistncia do concreto trao na flexo.

A NBR 6118:2014 estabelece que: = 0,7. ,

Ensaio de Compresso Diametral

Ensaio mais utilizado para a determinao da resistncia trao do concreto, tambm

chamado na literatura internacional de Ensaio Brasileiro, por ter sido idealizado pelo

pesquisador brasileiro Fernando Lobo Carneiro.

Este ensaio consiste na aplicao de um carregamento em duas arestas diametralmente

opostas de um corpo de prova cilndrico de 15cm de dimetro por 30 cm de altura,

conforme mostrado na Figura 5a.

Devido aplicao desta carga de compresso, surgem tenses de trao praticamente

constantes na direo perpendicular ao carregamento (Figura 5b).

a) b)

Figura 5 Ensaio de compresso diametral.

Caso as tenses de trao fossem constantes ao longo do dimetro do CP:

=2.

. .

Em razo do aparecimento de tenses de compresso feita a seguinte correo:

=0,55.

. = ,

onde , a resistncia do concreto trao indireta.

A NBR 6118:2014 estabelece que: = 0,9. ,

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