Estrutura em Concreto

1. Simples Armado Protentido Estrutura em Concreto

2. O Concreto • Historicamente os primeiros a utilizar foram os Romanos, um material chamado pozzolana, que é um material com grandes concentrações de sílica e alumínio sem propriedades aglomerantes; porém quando moído e hidratado, reage com o hidróxido de cálcio para formar um composto com propriedades cimentícias.

3. O Concreto • O concreto mesmo só começou a ser pesquisado e desenvolvido no século XIX. Cimento Portland, tal como hoje é conhecido, foi descoberto na Inglaterra por volta do ano de 1824, e a produção industrial foi iniciada após 1850.

4. O Concreto • Em 1849, o francês LAMBOT construiu o primeiro objeto de concreto armado: um barco, exibido na exposição de Paris em 1855.

5. O Concreto • Porém, a invenção do concreto armado é muitas vezes atribuído ao francês Joseph Monier (horticultor e paisagista) que baseando-se na idéia de Lambot, em 1861 construiu vasos de flores com argamassa de cimento e areia e armadura de arame (aramassa armada) de maneira bem empírica. • Em 1867 obteve a sua primeira patente para a construção de vasos; em 1868 a patente se estendeu a tubos e reservatórios; em 1869 a placas; em 1873 a pontes e em 1875 a escadas.

6. O Concreto • No Brasil, EMÍLIO HENRIQUE BAUMGART pode ser considerado o “pai” da Engenharia Estrutural Brasileira, tendo projetado várias obras com diversos recordes mundiais de tamanho ou originalidade.

7. Ponte Herval (Santa Catarina) sobre o Rio do Peixe, em 1928, recorde mundial de vão em viga reta de concreto armado (68 m.), e que pela primeira vez usou a construção em “balanços sucessivos”.

9. Outra Obra de BAUNGART, O Edifício “A Noite” no Rio de Janeiro; em 1928, com 22 pavimentos, na época, o maior edifício em concreto armado do mundo.

10. Concreto Simples • Concreto Simples é aquele que não possui qualquer tipo de armadura ou que a possui em quantidade inferior ao mínimo exigido para o concreto armado.

11. Concreto Simples • O concreto como se sabe, tem uma boa resistência a compressão, porém, não resiste bem aos esforços de tração (cerca de 10% da sua resistência à compressão); • Assim seu uso sem uma armadura fica restrito apenas à compressão. Geralmente usado para gerar economia quando possível.

12. Concreto Simples • Utilizações do Concreto Simples: • Usado em caráter estrutural nas fundações; pelo confinamento da estrutura, e solicitação apenas por compressão; • Em blocos de alvenaria estrutural; • Tubos de Grande Diâmetro; • E em pilares não armados, na maioria dos casos não esbeltos.

13. Concreto Simples • Exemplos de utilização de Concreto Simples: Estaca Strauss

14. Concreto Simples • Tubulão

15. Concreto Simples • Blocos de concreto. • Os Blocos de Vedação e os Blocos Estruturais feitos de concreto são, aparentemente, fisicamente idênticos. Entretanto, os Blocos Estruturais possuem paredes mais espessas, garantindo maior resistência aos esforços de compressão, o que permite o seu uso como elemento estrutural nas construções.’ • Bloco Estrutural • Bloco de Vedação

16. Concreto Armado • Em meados do século 19, já se conhecia mundialmente a possibilidade de reforçar elementos de concreto através de armaduras de aço. • Mas foi em 1877 que o americano Hyatt reconheceu claramente o efeito da aderência entre o concreto e a armadura, após executar vários ensaios com construções de concreto.

17. Concreto Armado • A utilização de barras de aço juntamente com o concreto, só é possível devido às seguintes razões: • 1. Trabalho conjunto do concreto e do aço, assegurado pela aderência entre os dois materiais; • 2. Os coeficientes de dilatação térmica do aço e do concreto são praticamente iguais; • 3. O concreto protege de oxidação o aço da armadura garantindo a durabilidade da estrutura.

18. Concreto Armado • VANTAGENS: • Economia – o concreto se revela mais barato que a estrutura metálica, exceto em casos de vãos muitos grandes. Em muitos casos os agregados podem ser obtidos no próprio local da obra. Não exige mão de obra especializada.

19. Concreto Armado • Durabilidade – a resistência do concreto aumenta com o tempo. • Adaptação a qualquer tipo de fôrma. • Manutenção e conservação praticamente nulas. • Resistência ao fogo. • Impermeabilidade. • Resistência ao desgaste mecânico (choques, vibrações). • Facilidade de execução (fácil emprego e manuseio).

20. Concreto Armado • DESVANTAGENS: • Grande peso-próprio 2500 kg / m3 • Reforma e demolições difíceis ou até impossíveis. • Baixo grau de proteção térmica. • Demora de utilização (o prazo pode ser reduzido com a utilização de aditivos).

21. Concreto Armado Nas construções de concreto armado existem três elementos estruturais básicos que são bastante comuns: as Lajes, as Vigas e os Pilares.

22. Concreto Armado Pilar • Pilares são “elementos lineares de eixo reto, usualmente dispostos na vertical, em que as forças normais de compressão são preponderantes”

23. Concreto Armado • Os pilares são os elementos estruturais de maior importância nas estruturas, tanto do ponto de vista da capacidade resistente dos edifícios quanto no aspecto de segurança. Além da transmissão das cargas verticais para os elementos de fundação, os pilares podem fazer parte do sistema de contraventamento responsável por garantir a estabilidade global dos edifícios às ações verticais e horizontais.

24. Concreto Armado Viga • vigas “são elementos lineares em que a flexão é preponderante ”. As vigas são classificadas como barras e são normalmente retas e horizontais, destinadas a receber ações das lajes, de outras vigas, de paredes de alvenaria vencer vãos e transmitir as ações nelas atuantes para os apoios.

25. Concreto Armado • As ações são geralmente perpendicularmente ao seu eixo longitudinal, podendo ser concentradas ou distribuídas.

26. Concreto Armado Lajes • As lajes são os elementos planos que se destinam a receber a maior parte das ações aplicadas numa construção. • As ações são normalmente transmitidas para as vigas de apoio nas bordas da laje.

27. Concreto Armado • As ações nas lajes das construções são de pessoas, móveis, pisos, paredes, e os mais variados tipos de carga que podem existir em função da finalidade arquitetônica do espaço físico

28. Concreto Armado • Alguns dos tipos mais comuns de lajes são: nervurada, cogumelo, treliçada e maciça.

29. Concreto Armado • Laje nervurada: • Constituída de nervuras ou barras, interligadas por uma capa ou mesa de compressão. • A laje nervurada é mais econômica que a Maciça, porque elimina o concreto desnecessário na região tracionada. • Por ter mais altura que a maciça de mesma inércia, a laje nervurada reduz também a ferragem.

30. Concreto Armado • Laje Nervurada:

31. Concreto Armado • Laje Cogumelo: constituída de lajes nervuradas com capitéis (ou ábacos) apoiados diretamente nos pilares sem utilização de vigas ou faixas.

32. Concreto Armado • Laje Treliçada: São pré-fabricadas, onde a armadura tem o desenho de uma treliça espacial. É mais utilizada em construções residenciais de pequeno porte e até mesmo em edifícios de baixa altura.

33. Concreto Armado • Lajes Maciças: Com espessuras que normalmente variam de 7 cm a 15 cm de concreto maciço, são comuns em edifícios de pavimentos e em construções de grande porte, como escolas, indústrias, hospitais, pontes, etc.

34. Concreto Armado • Argamassa Armada: • É o método construtivo considerado como um tipo particular de concreto armado; composto por uma armadura finamente subdividida, como fios, telas e barras de aço. • Distribuída em argamassa de cimento e areia, porém pelo seu peculiar desempenho constitui uma classe especial de material, necessitando de tratamento à parte daquele geralmente dispensado ao concreto armado: Como produtos para acabamento superficial de ordem estética, proteção contra umidade, abrasão ou corrosão

35. Concreto Armado • Argamassa Armada: • O uso da argamassa armada leva vantagem em relação a outros métodos construtivos como o concreto armado referente à elasticidade, deformação de alongamento, e fissuração, possuindo uma grande versatilidade de projeto.

36. Concreto Armado • Argamassa Armada utilizações: • Pode ser usada em abrigos para passageiros, algerozes e prateleiras, cadeiras para piscina, caixas d'água, carteira escolar, cascas de coberturas de pequenos e grandes vãos, cascatas para piscina, cobograma, divisórias, esculturas, lajes nervuradas, lixeira, mobiliário, out-side, piscinas, piso elevado, escadarias drenantes, murros de arrimo, toldos e pré-moldados diversos.

37. Concreto Armado • As armaduras na argamassa armada podem ser claramente divididas em duas classes: • Armadura difusa, constituída de telas de aço; • Armadura discreta, constituída de fios e barras de aço de pequeno diâmetro e eventualmente, de tubos de aço;

38. Concreto Armado • Apesar de suas vantagens e diversidade, a argamassa armada ainda é pouco explorada no Brasil no sistema construtivo civil, porém o seu campo de pesquisa tem aumentado, uma vez que seu custo é menor do que o concreto.

39. Concreto Armado • Concreto com Fibras de Aço: • Recentemente surgiram novos possibilidades tecnológicas como os concretos reforçados com fibras de aço; • A adição de fibras de aço aos concretos minimiza o comportamento frágil característico do concreto.

40. Concreto Armado Concreto com Fibras de Aço: Concreto sem Fibras de Aço: • Concreto com Fibras de Aço: • O concreto passa a ser um material pseudo-dúctil, ou seja, continua apresentando uma resistência residual a esforços nele aplicados mesmo após sua fissuração.

41. Concreto Protendido • O artifício da protensão, aplicado ao concreto, consiste em introduzir na viga esforços prévios que reduzam ou anulem as tensões de tração no concreto sob ação das solicitações em serviço. Nessas condições minimiza-se a importância da fissuração como condição determinante de dimensionamento da viga.

42. Concreto Protendido • História: • A primeira proposição de pré-tensionar o concreto foi anunciada em 1886, por P. H. Jackson, de São Francisco (EUA). • No final do século 19, seguiram-se várias patentes de métodos de protensão e ensaios, sem êxito. • Por volta de 1912, Koenen e Mörsch reconheceram que o efeito de uma protensão reduzida era perdido com o decorrer do tempo, devido à retração e deformação lenta do concreto. • Em 1928, Freyssinet apresentou o primeiro trabalho consistente sobre concreto protendido, reconhecendo a importância da protensão da armadura nas construções civis.

43. Concreto Protendido • A protensão do concreto é realizada, na prática, por meio de cabos de aço de alta resistência, tracionados e ancorados no próprio concreto.

44. Concreto Protendido • Protensão com Aderência inicial: • É aquele em que o estiramento da armadura de protensão é feito utilizando-se apoios independentes da peça, antes do lançamento do concreto, sendo a ligação da armadura de protensão com os referidos apoios desfeita após o endurecimento do concreto. A ancoragem no concreto realiza-se só por aderência.

45. Concreto Protendido • Protensão com Aderência posterior: • É aquele em que o estiramento da armadura de protensão é realizado após o endurecimento do concreto, utilizando-se, como apoios, partes da própria peça, criando-se posteriormente aderência com o concreto de modo permanente (injeção de calda de cimento dentro das bainhas).

46. Concreto Protendido • Protensão sem Aderência: • Concreto protendido sem aderência é aquele obtido como no caso anterior, mas em que, após o estiramento da armadura de protensão, não é criada a aderência com o concreto. • A armadura ativa é tracionada após a execução da peça de concreto, que é colocada dentro de dutos metálicos ou de plástico, que após a aplicação da força de protensão, injeta-se graxa dentro desses dutos para proteger a armadura de corrosão.

47. Concreto Protendido • Bainhas: • São tubos dentro dos quais a armadura de protensão deve ser colocada, onde possa deslizar sem atrito. Via de regra são fabricadas de chapas de aço. Para protensão sem aderência utilizam-se também bainhas plásticas lisas.

48. Concreto Protendido • Ancoragens: • São dispositivos utilizados para fixar os cabos de protensão tensionados, de forma a manter a carga aplicada pelo macaco hidráulico, impedindo que o cabo volte ao estado original.

49. Concreto Protendido • As ancoragens podem ser agrupadas conforme as seguintes categorias: • Ancoragem por aderência Passiva e Ativa; • Ancoragem por meio de cunhas; • Ancoragem por meio de rosca e porca; • Ancoragem por meio de cabeçotes apoiados em calços de aço ou em argamassa injetada. Ancoragens por Cunha Ancoragem Passiva Ancoragem ativa

50. Concreto Protendido Ponte do Galeão: • A primeira obra em concreto protendido no Brasil foi a ponte do Galeão, no Rio de Janeiro, construída em 1948 utilizando o sistema Freyssinet. Para essa obra tudo foi importado da França: o aço, as ancoragens, os equipamentos e até o projeto. • Em 1952 a Companhia Siderúrgica Belgo-Mineira iniciou a fabricação do aço de protensão. A segunda obra brasileira, a ponte de Juazeiro, já foi feita com aço brasileiro.