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Introdução - Materiais básicos de concreto armado.

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  • O principal componente de base do concreto o seu aglomerante; o cimento.

    O cimento um material seco, finamente puverizado, que por si s no um

    aglomerante (no estado seco o p inerte), mas desenvolve propriedades

    aglomerantes como resultado da reao qumica da hidratao.

    O cimento hidrulico chamado de hidrulico porque ativado apenas na presena

    da gua, quando inicia sua reaes fsico-qumica, e aps a etapa da hidratao, este

    cimento fica estvel no ambiente aquoso, ou seja, ele passa a ser resistente gua

    aps seu perodo de cura ( lembrar dos aquedutos de Roma, que resistem gua a

    2.500 anos). Hoje em dia, o uso do concreto para barragens e revestimentos de

    canais de gua algo comum de se encontrar em quase todos os lugares do mundo.

    Segundo Metha, no ano de 2007, o consumo mundial total do concreto foi estimado

    em 3 bilhes de toneladas, ou seja, mais ou menos 1 tonelada para cada ser humano

    vivo. O nico material mais consumido pelo homem do que o concreto a gua.

    Em muitos pases, a proporo do consumo do concreto sobre o ao de 10 para 1.

    O cimento hidrulico mais comumente usado para fazer concreto o cimento

    Portland.

    CONCRETO COMPONENTES BSICOS

  • COMPOSIES COM O AGLOMERANTE CIMENTO

    Pasta Argamassa Concreto ?

    Pasta = Aglomerante (cimento) + gua

    Argamassa = areia + Aglomerante (cimento) + gua

    Propores = (3 a 9) (1) (o mnimo para a trabalhabilidade)

    Trao = relao de propores entre os materiais.

    Concreto = Aglomerante (cimento) + gua + agregados (areia e brita e outros

    agregados)

    Aglomerante: um material ativado na presena da gua, em geral pulverulento

    (p), que promove a ligao entre os gros do material inerte (agregado).

    aditivos - so os materiais adicionados que no sejam os agregados, cimento ou

    gua. So adicionados ao concreto imediatamente antes ou durante a mistura dos

    componentes para conferir diversas caractersticas desejadas.

  • Aglomerante (cimento) Agregado mido (areia) < 4,75 mm

    Agregado grado > 4,75mm (pedra/ brita) Pasta (cimento e gua)

    Concreto simples (argamassa e brita) Argamassa (pasta e areia)

  • HIDRATAO

    primeiras reaes qumicas da cura, entre os minerais do cimento e a gua.

    Qdo o cimento disperso em gua, o sulfato de clcio e os compostos de clcio

    formados a alta temperatura comeam a entrar em reao e logo comeam a aparecer

    os cristais conhecidos como etringita.

    CONCRETO ETAPAS DA CURA

  • Os cristais fruto da fase de hidratao do cimento se desenvolvem ao redor das

    superfcies dos agregados. Estas superfcies dos agregados, em contato com a pasta de

    cimento, so conhecidas como a zona de transio (transio entre agregado e pasta).

    Os cristais presentes na zona de transio, nas primeiras horas da cura, ainda esto

    cheios de gua e frgeis. Por este motivo, a zona de transio a mais frgil nas

    primeiras horas da cura. medida que o nvel de umidade vai baixando na zona de

    transio, tambm os cristais vo se endurecendo e equiparando sua resistncia

    resistncia alcanada na pasta de concreto.

    Os concretos, aos 28 dias de cura atingem sua resistncia e dureza pretendida. No

    entanto, um concreto vai cada vez mais, ao longo do tempo, adquirindo mais resistncia

    e dureza, aproximando suas caractersticas cada vez mais s caracetrsticas da rocha,

    ao longo de sua vida til.

  • Zonas:

    A pasta de concreto; B agregados; C- zona de transio (em

    amarelo)

    Abaixo, detalhe de fratura

    no concreto pela zona de

    transio:

  • PEGA

    o processo inicial de cura do concreto. O incio da pega a partir

    de 3hs do lanamento da mistura e o fim da pega a partir de 8 hs, qdo j posso pisar

    em cima, pois o concreto j estar minimamente resistente.

    CURA MIDA

    Um mnimo de 7 dias de cura mida geralmente recomendado para concretos de

    cimento comum. A cura mida deve ser o mtodo preferencial quando for importante

    controlar a fissurao devido retrao por perda de umidade, pois durante a cura

    mida mantm-se o concreto protegido da secagem rpida, atravs dos recursos:

    - regar a superfcie do concreto com gua;

    - proteger a superfcie com plsticos, para evitar a evaporao da gua.

    CURA

    O termo cura do concreto envolve uma combinao de condies que

    promovem a hidratao do concreto, como tempo, temperatura, umidade, consideradas

    imediatamente depois do lanamento de uma mistura de concreto na forma at o prazo

    de 28 dias, quando o concreto deve atingir a resistncia mnima pretendida.

  • O concreto, apesar de no ser to duro nem to resistente qto ao ao, bastante

    utilizado por 4 razes principais;

    1. sua excelente resistncia gua - usado como aqueduto desde os

    romanos;

    2. possue alta capacidade plstica de se moldar na forma e tamanho

    necessrios aos mais diferentes projetos ex pesquisar na internet as imagens das estruturas de Nervi. Esta alta capacidade plstica se d pelo fato

    do concreto fresco apresentar consistncia plstica, que favorece o fluxo do

    material para o interior das formas;

    3. seu baixo custo e a alta disponibilidade de seus componentes;

    4. sua caracterstica de aceitar qualquer condio de composio, alterando-se:

    trao, agregados, aditivos, etc, ou seja, pode-se criar vrias composies de

    pastas de concreto diferentes. No existe a receita de concreto ideal. Existe a

    composio mais adequada para cada aplicao necessria, a ser discutida

    com o engenheiro responsvel pelo dimensionamento do concreto.

    UTILIZAO

  • Outras boas caractersticas do concreto dizem respeito sua manuteno,

    resistncia ao fogo e resistncia ao carregamento cclico:

    MANUTENO o concreto no corri, no precisa de tratamento superficial e sua resistncia aumenta com o tempo, necessitando de muito menos

    manuteno se comparado ao ao;

    O concreto apresenta elevada RESISTNCIA AO FOGO. No entanto necessrio o recobrimento adequado das armaduras ou dos cabos, para proteger

    o ao das deformaes em funo do aquecimento excessivo;

    RESISTNCIA AO CARREGAMENTO CCLICO, tambm chamada de RESISTNCIA FADIGA. Por regras de dimensionamento de concreto as

    tenses no concreto so limitadas a cerca de 50% da tenso mxima, e com isso

    o concretos no sofrem riscos de exposio fadiga. O que isto quer dizer? Quer

    dizer que o concreto nunca dimensionado com propores delgadas que

    possam fazer o concreto sofrer esforos repetitivos de elasticidade que o

    levariam ruptura. Para entender o que a ruptura por fadiga lembre-se dos

    movimentos repetitivos feitos em um clipes. Aps algumas repeties o ao do

    clipes entra em fadiga e rompe-se.

  • aqueduto romano que ia das Lagoas de Salomo para Jerusalm

    EXEMPLOS DE LONGEVIDADE

    DO CONCRETO

  • Os aquedutos romanos tinham que percorrer longas distncias mantendo

    declividades constantes para provocar o curso normal da gua. Para isto os trajetos

    dos aquedutos costumavam ser retos, perfurando montanhas com os dutos de

    concreto ou atravessando os vales com a construo dos arcos feitos em pedra

    (unidas pela pasta de concreto).

    Declividade constante no percurso da gua Dutos de concreto

    Arcos em pedra e concreto

  • Durante a construo dos arcos, os romanos escoravam a forma de arco com

    estruturas de madeira que s eram retiradas aps a colocao da pedra final,

    denominada pedra chave, tambm conhecida como a pedra fundamental. Esta pedra trava a estrutura, que a partir do fechamento desta forma de arco torna-se estvel e

    passa a distribuir as cargas estruturais atuantes para seus pontos de apoio laterais.

  • Arcos do aqueduto romano - francs Pont du Gard

  • Outro exemplo do sistema de abastecimento e saneamento hidrulico do imprio

    romano era o sistema de esgto criado, batizado de cloaca mxima, que tambm foi construdo com arcos de pedra e concreto.

  • O Panteo atravessou os sculos e chegou atualidade em bom estado de

    conservao. O local, cujo dimetro da planta baixa (45m) igual altura da cpula,

    erguido para servir de morada dos deuses, representa um dos marcos da engenharia

    e arquitetura romanas. Permaneceu por 18 sculos como o maior vo aberto em

    concreto. Observe-se o tamanho das pessoas em relao altura.

    Como executaram tal cpula apenas com um concreto

    que no era armado?

    - As cpulas, proporcionalmente estveis, assim como

    os arcos, conseguem transferir as cargas estruturais

    atuantes para as bases laterais;

    -As peas moldadas inferiores eram mais espessas.

    medida que subiam, as espessuras das peas

    moldadas iam diminuindo para adquirir mais leveza;

    - os moldes criavam espaos quadrados ocos,

    simulando nervuras, que alm de decorarem o teto da

    cpula a deixava mais leve;

    - o ponto central, de maior instabilidade da cpula, no

    recebia concreto, mas uma abertura de 9 metros de

    dimetro, que ilumina o espao.

  • O concreto pode ser classificado em 3 amplas categorias, com base em sua massa

    especfica:

    concreto de densidade normal - com areia natural e pedregulhos ou agregados britados, com massa especfica na ordem de 2.400 kg/m3. o mais comumente

    usado para fins estruturais.

    concreto leve - para aplicaes aonde desejado uma relao mais alta entre resistncia e peso. possvel reduzir a densidade do concreto pelo uso de agregados

    naturais ou processados termicamente com menor densidade de massa. No conjunto

    o concreto leve fica com massa menor do que 1800 kg/m3

    concreto pesado - usado em blindagem contra radiao. Produzido com agregados de alta densidade e geralmente possue massa especfica maior do que 3200 kg/m3

    CLASSIFICAES

  • O concreto classificado em funo da resistncia compresso:

    concreto de baixa resistncia - menos de 20 Mpa;

    concreto de resistncia moderada - de 20 Mpa a 40 Mpa - usado para a maioria das obras estruturais;

    concreto de alta resistncia - maior de 40 Mpa - usado para aplicaes especiais

  • CONCRETO ARMADO

    O concreto armado pode ter surgido da necessidade de se aliar as qualidades do

    concreto (resistncia compresso e durabilidade) com as do ao (resistncias

    trao), com as vantagens de poder assumir qualquer forma, com rapidez e

    facilidade, conferindo a necessria resistncia trao ao concreto e proporcionando

    a necessria proteo do ao contra a corroso.

    O concreto um material que apresenta alta resistncia s tenses de

    compresso, porm, apresenta baixa resistncia trao (cerca de 10 % da sua

    resistncia compresso).

    Assim sendo, necessrio juntar ao concreto um material com alta resistncia

    trao, com o objetivo deste material, disposto convenientemente, resistir s tenses

    de trao atuantes.

    Com esse material composto (concreto e armadura barras de ao), surge ento o chamado concreto armado, onde as barras da armadura absorvem as tenses de trao e o concreto absorve as tenses de compresso.

  • CONCRETO ARMADO

    O conceito de concreto armado envolve ainda o fenmeno da aderncia, que

    essencial e deve obrigatoriamente existir entre o concreto e a armadura, pois no

    basta apenas juntar os dois materiais para se ter o concreto armado.

    Para a existncia do concreto armado imprescindvel que haja real solidariedade

    entre ambos o concreto e o ao, e que o trabalho seja realizado de forma conjunta.

    Em resumo, pode-se definir o concreto armado como a unio do concreto simples e de um material resistente trao (envolvido pelo concreto) de tal modo que

    ambos resistam solidariamente aos esforos solicitantes.

    Concreto armado = concreto simples (pasta + agregados + gua) + armadura + aderncia.

  • MEIOS DE ADERNCIA

    Pode-se citar trs tipos de

    aderncia no concreto armado:

    Adeso: a colagem natural entre o concreto e o ao;

    Atrito: a resistncia ao

    escorregamento aps a ruptura

    da adeso, sendo provocado pela

    rugosidade superficial natural das

    barras;

    Mecnica: provocada pelas

    modificaes feitas na superfcie

    das barras de aos de elevada

    resistncia (mossas ou

    salincias).

    Rem Koolhaas

    Casa da Musica

    Portugal

    2005

  • RESISTNCIA COMPRESSO + RESISTNCIA

    TRAO

    O trabalho conjunto, solidrio entre o concreto e a armadura fica bem caracterizado

    na anlise de uma viga de concreto simples (sem armadura), que rompe

    bruscamente to logo surge a primeira fissura, aps a tenso de trao atuante

    alcanar e superar a resistncia do concreto trao.

    Entretanto, colocando-se uma armadura convenientemente posicionada na regio

    das tenses de trao, eleva-se significativamente a capacidade resistente da viga.

  • CASAMENTO PERFEITO

    O trabalho conjunto do concreto e do ao possvel porque os

    coeficientes de dilatao trmica dos dois materiais so praticamente

    iguais.

    Outro aspecto positivo neste casamento perfeito que o concreto protege o

    ao da oxidao (corroso), garantindo a durabilidade do conjunto.

    Porm, a proteo da armadura contra a corroso s garantida com a

    existncia de uma espessura de concreto entre a barra de ao e a superfcie

    externa da pea (denominado recobrimento MNIMO DE 3CM), entre outros fatores tambm importantes relativos durabilidade, como a qualidade do

    concreto, por exemplo.

    Em contrapartida, o ao garante ao concreto resistncia trao.

  • Pier Luigi Nervi cpula da Catedral St Mary California laje de concreto armado nervurada

  • Pier Luigi Nervi cobertura do Hangar da Forca Area Italiana Laje de concreto armado nervurada

  • SERVIOS A EXECUTAR

    EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

    - FORMAS - confeco e montagem de formas de madeira popularmente chamadas

    em obra de caixarias;

    - REDES EMBUTIDAS conduites e tubulaes que ficaro embutidos no concreto

    armado devem ser instalados na caixaria antes da concretagem;

    - ARMADURAS - corte, dobra, montagem e colocao antes da concretagem

    observar o recobrimento mnimo das ferragens;

    - CONCRETO - preparo, aplicao, cura e controle tecnolgico de acordo com o

    dimensionamento estipulado por engenheiros para cada aplicao a que se destina;

  • SERVIOS A EXECUTAR

    EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

    - LANAMENTO DO CONCRETO NAS FORMAS aps lanar a pasta de concreto

    nas formas necessrio garantir que esta pasta preencha todos os espaos da frma,

    inclusive atrs das ferragens, para evitar patologias de concretagem conhecidas como

    BICHEIRAS. Utiliza-se o recurso dos vibradores para forar a distribuio da pasta de

    concreto. O processo que se utiliza dos vibradores para espalhar bem o concreto entre

    as ferragens chamado de ADENSAMENTO, e consiste em compactar a pasta de

    concreto com o vibrador, diminuindo os espaos de ar no meio da pasta;

    Exemplo de bicheira em p de parede, causada pela falta de um

    correto adensamento no

    momento de lanamento do

    concreto na caixaria.

  • - RETIRADA E LIMPEZA DAS FORMAS existe possibilidade de aplicar-se

    desmoldantes nas caixarias para facilitar o desmolde aps a cura. Tambm h

    formas metlicas reaproveitveis;

    - CONSERTO DE FALHAS DA ESTRUTURA. Aps o desmolde deve-se reparar

    imediatamente os buracos de falhas de concretagem conhecidos como bicheiras

    e outras patologias decorrentes da concretagem, como por exemplo falhas formais

    em funo de caxarias mal reforadas (o concreto lanado pesado e violento),

    etc

    O adensamento do concreto na caixaria

    feito vibrando-se uma haste que faz

    com que o concreto se espalhe

    corretamente pela frma desta caixaria.

    A vibrao desta haste pode ser manual

    ou por intermdio de vibradores eltricos

    (que produzem um melhor

    adensamento)

  • CONCRETO PROTENDIDO

    Concreto armado o concreto que normalmente contm barras de ao,

    projetado sobre a premissa de que os dois materiais atuam juntos na resistncia

    s foras de trao, possuindo inclusive os mesmos coeficientes de dilatao.

    No concreto protendido, h um pr tensionamento das cordoalhas de ao,

    criando tenses nestas cordoalhas de ao que iro oferecer resistncias

    cargas atuantes sobre a estrutura de concreto protendido.

    Exemplos de aplicao do concreto protendido:

    1. Grandes muros de arrimo em concreto protendido;

    2. Sistema estrutural do museo Masp;

    3. Pontes com sistema estrutural protendido, como as pontes estaiadas, por

    exemplo.

  • CONCRETO PROTENDIDO

    Exemplos de aplicao do concreto protendido:

    Grandes muros de arrimo em concreto protendido (observar as botoeiras

    criadas pelas amarraes das cordoalhas pr-tensionadas);

  • CONCRETO PROTENDIDO

    Exemplos de aplicao do concreto protendido:

    Sistema estrutural do museo Masp;

  • CONCRETO PROTENDIDO

    Exemplos de aplicao do concreto protendido:

    Pontes com sistema estrutural protendido, como as pontes estaiadas, por

    exemplo.