aula 2 - concreto.pdf
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Introdução - Materiais básicos de concreto armado.TRANSCRIPT
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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
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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.
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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)
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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
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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.
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Zonas:
A pasta de concreto; B agregados; C- zona de transio (em
amarelo)
Abaixo, detalhe de fratura
no concreto pela zona de
transio:
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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.
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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
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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.
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aqueduto romano que ia das Lagoas de Salomo para Jerusalm
EXEMPLOS DE LONGEVIDADE
DO CONCRETO
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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
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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.
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Arcos do aqueduto romano - francs Pont du Gard
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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.
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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.
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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
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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
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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.
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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.
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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
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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.
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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.
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Pier Luigi Nervi cpula da Catedral St Mary California laje de concreto armado nervurada
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Pier Luigi Nervi cobertura do Hangar da Forca Area Italiana Laje de concreto armado nervurada
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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;
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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.
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- 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)
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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.
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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);
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CONCRETO PROTENDIDO
Exemplos de aplicao do concreto protendido:
Sistema estrutural do museo Masp;
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CONCRETO PROTENDIDO
Exemplos de aplicao do concreto protendido:
Pontes com sistema estrutural protendido, como as pontes estaiadas, por
exemplo.