apostila Concreto armado  , Notas de aula de Arquitetura. Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT)
DiegoPompermayer
DiegoPompermayer30 de Janeiro de 2015

apostila Concreto armado , Notas de aula de Arquitetura. Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT)

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2 – SEGURANÇA DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS EM

CONCRETO ARMADO

Índice : ii

1 INTRODUÇÃO..................................................................................................................1 1.1 Introdução ao Concreto .................................................................................... 1 1.2 História do Concreto......................................................................................... 2 1.3 Vantagens e Desvantagens do Concreto Armado ............................................ 4

1.3.1 Vantagens do Concreto Armado............................................................... 4 1.3.2 Desvantagens do Concreto Armado ......................................................... 4

1.4 Normas para Projeto ......................................................................................... 5 1.5 Concepções de Projeto...................................................................................... 5 1.6 Cargas de Projeto.............................................................................................. 6 1.7 Elementos Componentes da Estrutura.............................................................. 7 1.8 Etapas do Projeto Estrutural ............................................................................. 7 1.9 Exemplos de Estruturas em Concreto armado.................................................. 8

1.9.1 Ponte Ernesto Dornelles (Rio Grande do Sul, Brasil) .............................. 8 1.9.2 Estádio de Futebol Maracanã (Rio de Janeiro, Brasil) ............................. 8 1.9.3 Edifício Comercial Torre do Rio Sul (Rio de Janeiro, Brasil) ................. 9 1.9.4 Edifício Petronas Tower (Kuala Lumpur, Malásia) ............................... 10 1.9.5 Plataforma de Petróleo Troll (Mar do Norte, Noruega) ......................... 10 1.9.6 Usina Hidrelétrica de Itaipu (Brasil e Paraguai)..................................... 11 1.9.7 Central Nuclear do Cattenom (Fança) .................................................... 12

2 CRITÉRIOS DE PROJETO .............................................................................................13 2.1 Requisitos Básicos de Projeto......................................................................... 13 2.2 Requisitos Gerais de Qualidade da Estrutura e Avaliação da Conformidade do Projeto Segundo a NBR 6118..................................................................................... 13

2.2.1 Requisitos de Qualidade da Estrutura..................................................... 13 2.2.2 Requisitos de Qualidade do Projeto ....................................................... 14 2.2.3 Avaliação da Conformidade do Projeto ................................................. 15

2.3 Diretrizes para Durabilidade das Estruturas de Concreto Segundo a NBR 6118 15

2.3.1 Exigências de durabilidade..................................................................... 15 2.3.2 Vida útil de projeto ................................................................................. 15 2.3.3 Mecanismos de Envelhecimento e Deterioração.................................... 16 2.3.4 Agressividade do Ambiente.................................................................... 16

2.4 Critérios de Projeto que Visam a Durabilidade Segundo a NBR 6118.......... 17 2.5 Estados Limites (NBR 6118).......................................................................... 21

2.5.1 Estados Limites Últimos (ELU) ............................................................. 21 2.5.2 Estados Limites de Utilização (Serviço) ................................................ 21

2.6 Ações (NBR 6118) ......................................................................................... 22 2.6.1 Ações Permanentes................................................................................. 22 2.6.2 Ações Variáveis (Fq)............................................................................... 22 2.6.3 Ações Excepcionais................................................................................ 23

2.7 Solicitações (NBR 6118) ................................................................................ 23 2.8 Valores Característicos e de Cálculo (NBR 6118) ......................................... 23

2.8.1 Valores Característicos ........................................................................... 23 2.9 Cálculo Segundo a NBR 6118........................................................................ 24 2.10 Etapas do Dimensionamento Estrutural ......................................................... 25

3 HIPÓTESES BÁSICAS E PROPRIEDADES DOS MATERIAIS .................................26 3.1 Introdução....................................................................................................... 26 3.2 Concreto ......................................................................................................... 26

3.2.1 Classes .................................................................................................... 26

Índice : iii

3.2.2 Massa Específica .................................................................................... 27 3.2.3 Coeficiente de Dilatação Térmica .......................................................... 27 3.2.4 Resistência à Tração ............................................................................... 27 3.2.5 Resistência à Compressão ...................................................................... 29 3.2.6 Módulo de Elasticidade .......................................................................... 31 3.2.7 Diagramas Tensão-Deformação (NBR 6118) ........................................ 32 3.2.8 Diâmetro máximo do agregado e do vibrador ........................................ 34

3.3 Aço ................................................................................................................. 34 3.3.1 Categoria................................................................................................. 34 3.3.2 Tipo de Superfície .................................................................................. 34 3.3.3 Coeficiente de Dilatação Térmica .......................................................... 35 3.3.4 Massa Específica .................................................................................... 35 3.3.5 Módulo de Elasticidade .......................................................................... 35 3.3.6 Diagrama Tensão-deformação, Resistência ao Escoamento e à Tração 35 3.3.7 Características de ductilidade ................................................................. 37 3.3.8 Alongamento e Encurtamento Máximo Permitido para a Armadura ..... 37 3.3.9 Bitolas Padronizadas .............................................................................. 38

4 DIMENSIONAMENTO NO ESTADO LIMITE ÚLTIMO – SOLICIAÇÕES NORMAIS................................................................................................................................39

4.1 Introdução....................................................................................................... 39 4.2 Hipóteses Básicas ........................................................................................... 39 4.3 Domínios de Deformações ............................................................................. 40 4.4 Equações de Compatibilidade ........................................................................ 41 4.5 Limites entre Domínios .................................................................................. 43 4.6 Tração Simples e Tração com Pequena Excentricidade................................. 43 4.7 Flexão Simples ............................................................................................... 44

4.7.1 Seções Retangulares com Armadura Simples ........................................ 44 4.7.2 Seções Retangulares com Armadura Dupla ........................................... 46 4.7.3 Seções “T” .............................................................................................. 48 4.7.4 Seções Simétricas com Zona Comprimida de Forma Qualquer............. 50

1 INTRODUÇÃO 1.1 Introdução ao Concreto

O concreto é o material mais usado na construção civil. Sua utilização em larga escala ocorreu após a patente do cimento Portland por Joseph Aspdin, em 1824, na Inglaterra. Naquela época, os primeiros concretos eram produzidos utilizando cimento Portland, areia, brita e água, que era adicionada em abundância. A resistência à compressão dificilmente ultrapassava 10 MPa [1]. Hoje, com os avanços na tecnologia de dosagem e com a adição de outros materiais, tais como aditivos minerais e químicos em sua composição, a resistência à compressão pode superar 200 MPa [2]. Também, adições de fibras minerais, metálicas ou vegetais podem aumentar a tenacidade à fratura do concreto, diminuindo sua característica de ruptura frágil. O concreto é empregado na construção de edifícios, pontes, estádios, túneis, paredes de contenção, reservatórios, barragens e em muitos outros tipos de estruturas. O concreto é um material heterogêneo constituído por uma vasta gama de partículas granulares. O tamanho destas partículas varia de dimensões menores que 1 mícron (sílica ativa) até centímetros (agregados graúdos). De acordo com o nível macro-estrutural de sua composição granulométrica, o concreto pode ser dividido em duas fases: matriz e agregados. A matriz é composta pela pasta de cimento Portland enquanto que, os agregados, materiais inertes e rígidos, servem como esqueleto granular principal. O concreto apresenta boa resistência aos esforços de compressão, porém, baixa resistência aos esforços de tração. O concreto armado é resultado da união entre concreto simples e armadura de reforço em seu interior. A armadura de reforço constitui-se de barras de aço adicionadas na zona onde o concreto é solicitado à tração. Desse modo, o concreto e o aço trabalham em conjunto, uma vez que, o concreto, resiste aos esforços de compressão, e o aço, absorve os esforços à tração cujo concreto apresenta baixa resistência. No caso de uma viga de concreto sem armadura de reforço submetida ao ensaio de flexão, no instante que a tensão de tração no concreto atinge seu valor crítico de ruptura, irá surgir uma única fissura ocasionando ruptura brusca da viga. Por outro lado, se for considerada uma viga similar submetida ao ensaio de flexão, porém com armadura de reforço na zona tracionada do elemento, quando a tensão limite de tração no concreto for alcançada, surgirão fissuras, e o esforço de tração deixará de ser suportado pelo

Construções de Concreto Capíulo 1 - Introdução - 2

concreto e passará a ser resistido pela armadura. A armadura de reforço no concreto deve ser adicionada na região onde o elemento estrutural será submetido a tensões de tração para que possa suprir sua deficiência na resistência. Nos elementos estruturais submetidos apenas à compressão, a adição de armadura melhorará sua resistência à compressão.

1.2 História do Concreto

O primeiro uso de concreto produzido com cal hidráulica e cimento pozolânico datado pela literatura é atribuído aos Romanos nas construções de monumentos e aquedutos. Após a utilização pelos Romanos como material de construção, o concreto só voltou à tona em 1760 na Grã-Bretanha, quando John Smeaton o utilizou para assentar pedras na construção de uma parede para conter as águas do rio Calder. No ano de 1796, o inglês J. Parker reproduziu o cimento romano e 15 anos mais tarde Vicat produziu cimento através da queima de argila e cal. Em 1824, Joseph Aspdin produziu cimento portland na cidade de Wakefield, Grã-Bretanha. Foi atribuída a denominação de cimento portland porque a pasta de cimento, após endurecer, assemelhava-se com as pedras oriundas das pedreiras da Ilha de Portland [3]. Em 1832, o francês François Marte Le Brun, na cidade de Moissac, construiu uma casa usando concreto para moldar arcos com 5,50m de vãos. Também usou concreto na construção de uma escola em St. Aignan em 1834, e de uma igreja em Corbarièce em 1835. Em 1854, Joseph Louis Lambot construiu um pequeno barco em concreto armado com barras de aço que foi apresentado numa exposição em Paris, e patenteado em 1855. No mesmo ano, o inglês W. B. Wilkinson obteve a patente do uso de lajes em concreto armado com barras de ferro torcidas. O pesquisador francês François Cignet em 1855, obteve a patente de um sistema desenvolvido sobre o uso de barras de ferro imersas em lajes de concreto, levando-as até os apoios. Um ano mais tarde, adicionou porcas nas extremidades das barras, e em 1969 publicou um livro descrevendo alguns princípios básicos do concreto armado e possíveis aplicações [3]. Outro pesquisador francês, Joseph Monier, ganhou o crédito da invenção do concreto armado com a patente reconhecida 1867, em Paris, pela construção de tubos e vasos de jardins armados com malha de ferro. Em seguida, deu início a uma série de patentes como tubos e reservatórios (1868), placas planas (1869), pontes (1873), escadas (1875), vigas e colunas (1877). Entre os anos de 1880 e 1881, Monier recebeu patentes alemãs de amarrações de estrada de ferro, calhas de alimentação da água, vasos circular, placas planas, canaletas para irrigação, entre outras [3]. Nos Estados Unidos, em 1873, Willian E. Ward construiu em Nova Iorque, próximo ao porto de Chester, uma casa em concreto armado que existe até os dias atuais. O concreto armado foi usado para construir paredes, vigas, lajes e escadas. As primeiras pesquisas envolvendo o uso do concreto armado foram feitas por Thaddeus Hyatt, um advogado, que conduziu experiências com 50 vigas nos anos de 1870. De uma maneira correta, as barras de ferro nas vigas de Hyatt foram posicionadas na zona de tração, dobradas e ancoradas na zona de compressão. Adicionalmente, o reforço transversal (estribos verticais) foi usado próximo aos apoios. Entretanto, as experiências de Hyatt ficaram desconhecidas até o ano de sua publicação, em 1877. Em 1890, E. L. Ransome construiu o museu Leland Stanford Jr. em São Francisco, um edifício em concreto armado com dois pavimentos e comprimento de 95 m. Apartir desta data, o desenvolvimento do concreto armado nos Estados Unidos foi rápido. Durante o período de 1891 e 1894, os vários pesquisadores europeus publicaram teorias e resultados de

Construções de Concreto Capíulo 1 - Introdução - 3

ensaios; entre eles estavam Moeller (Alemanha), Wunsch (Hungria), Melan (Áustria), Hennebique (França), e Emperger (Hungria), mas o uso prático era menos extensivo do que nos Estados Unidos [3]. Entre os anos de 1850 a 1900, poucas publicações foram feitas, porque os métodos conhecidos sobre o uso do concreto armado eram considerados como segredos de comércio. A primeira publicação que pode ser classificada como livro texto foi a do pesquisador Considère, em 1899. Pelo decorrer do século, havia uma multiplicidade dos sistemas e dos métodos com pouca uniformidade em procedimentos de projeto, nas tensões permissíveis e nas técnicas de detalhamento da armadura. Em 1903, construtores formaram nos Estados Unidos um comitê comum com representantes de todas as organizações interessadas no uso do concreto armado cujo objetivo era uniformizar os conhecimentos e técnicas para o dimensionamento estrutural. Emil Mörsch, professor eméritos da Universidade de Stuttgart, publicou em 1902, uma descrição com base científica e fundamentada dos ensaios publicados até a época sobre o comportamento do concreto armado. Desenvolveu ainda, a primeira teoria sobre o dimensionamento de elementos em concreto armado. Em 1879 na Alemanha, G. A. Wayass comprou a patente francesa de Monier e publicou um livro com métodos de construção de Monier, em 1887. Rudolph Schuster comprou os direitos da patente na Áustria, e o nome de Monier se espalhou por toda a Europa, motivo pelo qual creditou-se a Monier o invento do concreto armado. Em 1900, o ministro do trabalho da França foi chamado para um comitê dirigido por Armand Considère, engenheiro chefe do departamento de estradas e pontes, a fim de estabelecer especificações para o uso do concreto armado, que foram publicadas em 1906. Vários ensaios foram realizados no início do século XX (Arthur N. Talbot universidade de Illinois, Frederick E. Turneaure e Morton O. Withey, universidade de Wisconsin, e por Bach na Alemanha, entre outros), para estudar o comportamento de vigas, resistência à compressão e à tração do concreto e módulo de elasticidade. Entre os anos de 1916 e 1940, as pesquisas concentraram-se no comportamento de colunas submetidas a cargas axiais e excêntricas. O concreto armado foi sendo refinado cada vez mais até a introdução de uma pré-compressão na zona de tração cujo objetivo foi diminuir a fissuração excessiva. Este refinamento deu-se pela introdução parcial ou completa de protensão, desenvolvida pelo pesquisador francês Eugene Freyssinet, em 1928, estabelecendo assim a prática do uso de concreto protendido. A partir de 1950, já era conhecido o comportamento de vários elementos em concreto armado, então, foram elaboradas normas sobre dimensionamento de estruturas em concreto armado, de acordo com restrições geográficas e climáticas de cada país, e atualizadas constantemente conforme necessidades de novas aplicações e da redução de custos obedecendo a critérios de segurança. Por volta do ano 1960 na região de Chicago (EUA), começou-se usar concreto de alta resistência (30MPa) em estruturas de edifícios altos. Aumentar a resistência do concreto era sempre um desafio, fato que nas primeiras obras construídas com esse tipo de concreto, foram concretadas apenas algumas colunas, para provar que o concreto de alta resistência podia ser feito, entregue, lançado e curado. A primeira obra em concreto de alta resistência foi o Edifício Lake Point Tower em 1965, cuja resistência à compressão do concreto foi de 53MPa aos 28 dias [5]. Com o desenvolvimento de aditivos dispersantes no início dos anos 1970, no Japão e na Alemanha, e seu aperfeiçoamento no início dos anos 1980 juntamente com a chegada da sílica ativa, foi que o concreto de alto desempenho teve seu grande impulso.

Construções de Concreto Capíulo 1 - Introdução - 4

Desde então, muitas pesquisas foram desenvolvidas e sua aceitação tem sido muito boa no ramo de estruturas, devido a suas propriedades jamais alcançadas pelo concreto comum. Avançando ainda mais nos estudos sobre o concreto, no final dos anos 1990, foi desenvolvido no Canadá uma nova concepção de concreto, produzidos com Pós Reativos (Powder Reactive Concrete). A resistência deste concreto aplicando modernas técnicas de cura atingir a resistência à compressão na faixa de 800MPa [2].

1.3 Vantagens e Desvantagens do Concreto Armado

O concreto armado, quando comparado ao aço, apresenta vantagens e desvantagens em relação a seu uso na construção de estruturas de edifícios, pontes, plataformas de petróleo, reservatórios, barragens, entre outros.

1.3.1 Vantagens do Concreto Armado

As principais vantagens no uso do concreto como material estrutural são:

Apresenta alta resistência a compressão; É facilmente moldável adaptando-se aos mais variados tipos de forma, e as

armaduras de aço podem ser dispostas de acordo com o fluxo dos esforços internos;

É resistente às influências atmosféricas e ao desgaste mecânico; Apresenta melhor resistência ao fogo do que o aço; Resistem a grandes ciclos de carga com baixo custo de manutenção; Na maior parte das estruturas tais como: barragens, obras portuárias, fundações,

é o material estrutural mais econômico.

1.3.2 Desvantagens do Concreto Armado

As principais desvantagens no uso do concreto como material estrutural são:

Tem baixa resistência à tração, aproximadamente um décimo de sua resistência à compressão;

Elevado peso próprio nas estruturas; É necessário mistura, lançamento e cura, a fim de garantir a resistência desejada; O custo das formas usadas para moldar os elementos de concreto é relativamente

cara. Em alguns casos, o custo do material e a mão de obra para construir as formas tornam-se igual ao custo do concreto.

Apresenta resistência à compressão inferior a do aço; Surgimento de fissuras no concreto devido à relaxação e a aplicação de cargas

móveis.

Construções de Concreto Capíulo 1 - Introdução - 5

1.4 Normas para Projeto

Todo e qualquer dimensionamento estrutural deverá ser feito de acordo com a normalização vigente na região onde a construção será efetuada. Cada país ou comunidade apresenta sua respectiva norma, que leva em conta condições ambientais tais como a existência ou não de abalos sísmicos, furacões, grandes variações de temperatura, qualidade dos materiais, tipos de construções, entre outros fatores. As normas são desenvolvidas para padronização dos critérios de dimensionamento, oferecendo condições mínimas de utilização e segurança das estruturas. Elas são elaboradas a partir de inúmeros resultados de ensaios experimentais, oferecendo margem de segurança precavendo-se de possíveis falhas nos materiais, nas dosagens dos concretos, possíveis imperfeições geométricas durante a execução da estrutura ou, até mesmo, compensar pequenos erros de projetos. No Brasil, a norma vigente para dimensionamento de estruturas em concreto armado é a NBR 6118/2003, Projeto de Estruturas de Concreto. Dentre as normas estrangeiras, as mais importantes de acordo com seus respectivos países de origem são:

Instituto Americano do Concreto, ACI-318 (EUA); Association of State Highway and Transportation Officials, AASHTO (EUA); American Society for Testing and Materials, ASTM (EUA); Código Modelo para Concreto Armado, BS-8110 e CP-110 (Inglaterra); Código Nacional de Construção do Canadá, CAN (Canadá); Código Modelo Alemão para Concreto Armado, DIM 1045 (Alemanha); Especificações para Reforços em Aço (Rússia); Especificações Técnicas para a Teoria e Projeto das Estruturas em Concreto

Armado, CC-BA (France); O código do CEB (Comitè Europeu Du Beton), EuroCodes, são normas desenvolvidas abrangendo especificações válidas a

todos os países membros da União Européia.

1.5 Concepções de Projeto

O projeto estrutural deve atender a requisitos de segurança, funcionalidade, economia, estabilidade global e local dos elementos estruturais, trabalhabilidade e todos aqueles que se referem à vida útil da estrutura. Para que estes requisitos sejam satisfeitos, primeiro é necessário conhecer as condições ambientais e os meios pelo qual a obra será executada. Em segundo lugar, selecionar os materiais adequados ao tipo de construção. A escolha do tipo de estrutura a ser empregada pode ser considerada tarefa fácil quando o projetista tem uma vasta experiência de projeto. A funcionalidade da estrutura dependerá da forma que ela for elaborada, da quantidade e das dimensões dos elementos estruturais, tais como pilares e vigas. O método de cálculo deverá ser bem interpretado, pois a diferença nos resultados do projeto de um edifício de múltiplos andares calculados entre um programa preciso de computador e técnicas manuais poderão ser

Construções de Concreto Capíulo 1 - Introdução - 6

significativas. Esta diferença, se deve ao uso de vários métodos de análise e teorias matemáticas complexas, as quais seriam impossíveis de serem analisadas manualmente. A estabilidade global da estrutura é requisito mínimo de um projeto estrutural, principalmente quando a construção é submetida às condições de sismos, ventos, recalques do solo, impactos laterais, entre outras solicitações. A norma brasileira (NBR 6118) classifica a qualidade de uma estrutura em concreto armado de acordo com três requisitos básicos:

relativos a sua capacidade resistente de seus elementos componentes: segurança a ruptura e estabilidade;

relativos a um bom desempenho em serviço: fissuração excessiva, deformações inconvenientes e vibrações indesejáveis;

referentes a sua durabilidade, sob as influências ambientais previstas: conservação da estrutura.

1.6 Cargas de Projeto

As cargas atuantes em uma estrutura podem ser de várias formas:

Carga permanente: peso próprio da estrutura (revestimento, materiais permanentes colocados sobre a estrutura), empuxo de terra em contenções;

Cargas móveis: fluxo de pessoas e materiais que não permanecem fixos sobre a estrutura;

Cargas ocasionais: ventos, sismos, variação da temperatura, peso da neve em países frios.

Carga dinâmica: impactos, veículos. Todo dimensionamento estrutural deverá ser elaborado para as mais desfavoráveis combinações de carregamento que podem atuar na estrutura, sem proporcionar deformações excessivas, oscilações, e colapso da estrutura. Em estruturas de edifícios, após analisar as combinações do carregamento vertical atuante (cargas móveis, permanente ou ocasionais), é necessário realizar uma análise destas combinações de carregamento com as condições de vento prescritas pela norma de ventos (NBR 6123). O efeito dinâmico das cargas de vento, normalmente começa a exercer influência nos elementos estruturais em edifícios maiores que 16 a 18 pavimentos, onde o controle das oscilações e do deslocamento horizontal passa a ser fundamental para a estabilidade global da estrutura. Sobre estas condições, economias significativas poderão ser atingidas pela escolha adequada do sistema estrutural, que deverá ser contraventado de maneira a garantir rigidez à estrutura impedindo excessivas oscilações e deslocamentos. A NBR 6120 fornece valores de cargas padronizadas para o cálculo de estruturas de edificações relacionadas a diversos tipos de ocupações, assim como a massa específica dos materiais mais usados na construção civil.

Construções de Concreto Capíulo 1 - Introdução - 7

1.7 Elementos Componentes da Estrutura

Todas as estruturas de edifícios sejam elas compostas com um pavimento ou múltiplos pavimentos, são formados basicamente por:

Fundações: recebem todo o carregamento do edifício e podem ser blocos sobre estacas, sapatas isoladas ou associadas, laje radier, tubulões, etc.

Paredes: são elementos estruturais esbeltos (placas) e servem para transferir tanto os esforços horizontais como os esforços verticais às fundações. As paredes podem ser de contenção, contraventamento, caixas de água;

Pilares ou colunas: são os elementos estruturais que suportam as cargas das vigas, lajes, caixas de água, ventos, transferindo-as as fundações;

Vigas: São elementos estruturas que dão sustentação as lajes, transferindo os esforços para os pilares. As vigas podem se horizontais, inclinadas, curvas ou até mesmo em forma de arco. São geralmente apoiadas nos pilares;

Lajes: As lajes são placas planas e esbeltas que servem de piso para os edifícios. Podem suportar cargas verticais tão bem como cargas horizontais. A lajes podem ser maciças, nervuradas, planas, mistas, pré-moldadas, alveolares, protendidas;

Escadas: São elos de ligação entre os pavimentos. Pórticos: os pórticos espaciais consistem em elementos estruturais trabalhando

em conjunto entre os pilares, paredes, vigas ou lajes. Podem se estaticamente determinados ou estaticamente indeterminados.

1.8 Etapas do Projeto Estrutural

A primeira etapa do projeto estrutural compreende a interpretação do projeto arquitetônico, para efetuar o lançamento da estrutura em cada pavimento. Muitas vezes os arquitetos desenvolvem seus projetos arquitetônicos em conjunto com o projetista estrutural, gerando assim uma estrutura com segurança e custos reduzidos. Diferentes concepções estruturais poderão ser elaboradas, baseando-se em diferentes materiais ou para as diferentes condições de uso que a estrutura será submetida. Dentre as etapas do projeto estrutural estão:

Concepção do projeto arquitetônico; Escolha da estrutura mais adequada ao meio em questão; Estudo e lançamento das plantas de formas; Estimativa dos diferentes tipos de carregamento atuantes na estrutura; Análise prévia da estrutura por meio de métodos computacionais, levando em

considerações a estabilidade global, limite de fissuração e deformações excessivas dos elementos estruturais tais como vigas, lajes, pilares, recalque nas fundações;

Análise final e cálculo das armaduras de todos os elementos estruturais; Detalhamento da armação de todos os elementos estruturais, assim como o

desenho final das plantas de forma. Entrega do projeto estrutural e acompanhamento durante a execução da obra.

Construções de Concreto Capíulo 1 - Introdução - 8

1.9 Exemplos de Estruturas em Concreto armado

O concreto armado foi consagrado com êxito nos mais diferentes tipos de estruturas, como será mostrado a seguir através de exemplos de construções no Brasil e no mundo.

1.9.1 Ponte Ernesto Dornelles (Rio Grande do Sul, Brasil)

A ponte situa-se na Rodovia Buarque de Macedo entre os municípios de Bento Gonçalves e Veranópolis, serra gaúcha. Sua construção foi iniciada em 1942 e inaugurada em 1952. Esta ponte foi construída sobre o Rio das Antas, na forma de arcos com 186 metros de vão livre e 28 metros de flecha. Foi a primeira ponte do mundo em forma de arcos paralelos, e a maior ponte construída na época em toda o continente americano com comprimento de 297,5 metros. A obra consumiu 300 mil horas de trabalho, 41 mil sacos de cimento e provocou a morte de 10 operários devido a um desabamento ocorrido durante a construção de um dos arcos.

Figura 1: Ponte sobre o Rio das Antas, construída na Serra Gaúcha, Brasil. Estrutura em forma de Arco.

1.9.2 Estádio de Futebol Maracanã (Rio de Janeiro, Brasil)

O Estádio de Futebol Maracanã é o maior estádio de futebol do mundo. Foi construído com estrutura em concreto armado e inaugurado às vésperas da Copa do Mundo de 1950. Foi projetado por projetistas brasileiros para acomodar cerca de 200 mil torcedores.

Construções de Concreto Capíulo 1 - Introdução - 9

Figura 2: Estádio de Futebol do Maracanã, Rio de Janeiro, Brasil.

1.9.3 Edifício Comercial Torre do Rio Sul (Rio de Janeiro, Brasil)

Este edifício comercial possui 44 andares e, atualmente, é o mais alto da cidade do Rio de Janeiro. Sua construção ocorreu na década de 70. A estrutura é dotada de vigas em forma de treliças construídas em concreto armado acopladas a cada dois pavimentos. Sua torre possui um núcleo central que serve de contraventamento e duas colunas de pilares em cada face conforme é mostrado na Figura 3.

Figura 3: Edifício Comercial Rio Sul, Rio de Janeiro, Brasil. Exemplo típico de vigas em forma de

treliça.

Construções de Concreto Capíulo 1 - Introdução - 10

1.9.4 Edifício Petronas Tower (Kuala Lumpur, Malásia)

É o maior edifício comercial do mundo, com 452m de altura, 88 andares. Está situado na cidade de Kuala Lampur, capital da Malásia. É composto por duas torres gêmeas, idênticas e ligadas por uma passarela no 44° andar. A passarela está apoiada sobre apoios móveis cuja finalidade é permitindo translações durante as oscilações das duas torres provocadas pela ação do vento e de sismos. Foi construída ao longo de cinco anos e inaugurado em 1998. Sua estrutura foi erguida em concreto de alto desempenho cuja resistência à compressão aos 28 dias atingiu o valor de 100MPa. Nesta obra foram consumidos cerca de 180 mil metros cúbicos de concreto.

Figura 4: Torres gêmeas The Petronas Tower, Kuala Lumpur, Malásia.

1.9.5 Plataforma de Petróleo Troll (Mar do Norte, Noruega)

A Plataforma flutuante Troll de Petróleo é a maior plataforma de Petróleo em operação no Mundo. Sua altura é de 472m, sendo que 369m encontram-se abaixo do espelho de água (condição normal de serviço). A construção da plataforma constituiu-se de uma mega operação ao longo de 4 anos, sendo inaugurada em 1995. Durante a construção foram gastos cerca de 245 mil metros cúbicos de concreto, cuja resistência à compressão aos 28 dias atingiu 82 MPa. O consumo de aço foi 15 vezes superior ao consumo da Torre Eifell de Paris, atingindo um montante de 100 mil toneladas.

Construções de Concreto Capíulo 1 - Introdução - 11

(a) Etapas de Construção das Fundações.

Figura 5: (b) Plataforma de Petróleo Troll, Mar do Norte, Noruega.

1.9.6 Usina Hidrelétrica de Itaipu (Brasil e Paraguai)

A hidrelétrica de Itaipu possui 180 metros de comprimento e foi construída no leito do Rio Paraná, divisa do Brasil com o Paraguai, sendo sua construção concluída no ano de 1982. A obra teve um custo de 18,5 bilhões de dólares. Sua construção consumiu 12,5 milhões de metros cúbicos de concreto cuja resistência à compressão aos 28 dias atingiu de 35MPa. É atualmente a maior hidrelétrica Brasileira e deteve o recorde mundial por mais de uma década.

Construções de Concreto Capíulo 1 - Introdução - 12

Figura 6: Hidrelétrica de Itaipu, construída em 1982 no leito do Rio Paraná.

1.9.7 Central Nuclear do Cattenom (Fança)

Por se tratar de uma obra especial, sua estrutura foi construída com concreto de pós-reativos (RPC – Reactive Powder Concrete) cuja dimensão máxima dos agregados foi de 600μm. A resistência à compressão do concreto aos 28 dias alcançou o valor de 200MPa. Este tipo de concreto foi usado em função de suas propriedades de impermeabilidade durabilidade uma vez que possui porosidade cerca de 100 vezes menor que a do concreto convencional.

Figura 7: Torre de resfriamento da Central Nuclear do Cattenom, França..

2 CRITÉRIOS DE PROJETO 2.1 Requisitos Básicos de Projeto

Qualquer estrutura, seja parte dela ou em sua totalidade, deve resistir com margem de segurança a todos as solicitações provenientes de carregamentos aplicados, além de não apresentar deformações excessivas ou fissuração indesejável que possa comprometer sua utilização e durabilidade. A segurança das estruturas envolve a verificação da capacidade de carga, da estabilidade e da capacidade de utilização e durabilidade durante a vida útil prevista.

2.2 Requisitos Gerais de Qualidade da Estrutura e Avaliação da Conformidade do Projeto Segundo a NBR 6118

2.2.1 Requisitos de Qualidade da Estrutura

2.2.1.1 Condições gerais As estruturas de concreto devem atender aos requisitos mínimos de qualidade, durante sua construção e serviço, e aos requisitos adicionais estabelecidos em conjunto entre o autor do projeto estrutural e o contratante.

2.2.1.2 Classificação dos requisitos de qualidade da estrutura Os requisitos da qualidade de uma estrutura de concreto são classificados, para efeito da NBR 6118, em três grupos distintos, relacionados em:

Capacidade resistente: consiste basicamente na segurança à ruptura; Desempenho em serviço: consiste na capacidade de a estrutura manter-se em

condições plenas de utilização, não devendo apresentar danos que comprometam em parte ou totalmente o uso para o qual foi projetada;

Construções de Concreto Capítulo 2 – Critérios de Projeto - 14

Durabilidade: consiste na capacidade que a estrutura resiste às influências ambientais previstas e definidas em conjunto pelo autor do projeto estrutural e o contratante, no início dos trabalhos de elaboração do projeto.

2.2.2 Requisitos de Qualidade do Projeto

2.2.2.1 Qualidade da solução adotada A solução estrutural adotada em projeto deve atender aos requisitos de qualidade estabelecida nas normas técnicas, relativos à capacidade resistente, ao desempenho em serviço e à durabilidade da estrutura. A qualidade da solução adotada deve ainda considerar as condições arquitetônicas, funcionais, construtivas (NBR 14931), estruturais, de integração com os demais projetos (elétrico, hidráulico, ar-condicionado e outros) explicitadas pelos responsáveis técnicos de cada especialidade com a anuência do contratante.

2.2.2.2 Condições impostas ao projeto Todas as condições impostas ao projeto, descritas a seguir, devem ser estabelecidas previamente e em comum acordo entre o autor do projeto estrutural e o contratante:

Para atender aos requisitos de qualidade impostos às estruturas de concreto, o projeto deve atender a todos os requisitos estabelecidos na NBR 6118 e em outras complementares e específicas, conforme o caso;

As exigências relativas à capacidade resistente e ao desempenho em serviço deixam de ser satisfeitas, quando são ultrapassados os respectivos estados limites definidos na seção 2.5;

As exigências de durabilidade deixam de ser atendidas quando não são observados os critérios de projeto definidos na seção 2.5;

Para tipos especiais de estruturas, devem ser atendidas exigências particulares estabelecidas em Normas Brasileiras específicas. (exigências particulares podem, por exemplo, consistir em resistência a explosões, impactos, sismos, ou ainda relativas à estanqueidade, isolamento térmico ou acústico);

Exigências suplementares podem ser fixadas em projeto.

2.2.2.3 Documentação da solução adotada O produto final do projeto estrutural é constituído por desenhos, especificações e

critérios de projeto; Os documentos relacionados acima devem conter informações claras, corretas,

consistentes entre si e com as exigências estabelecidas pela NBR 6118; As especificações e os critérios de projeto podem constar-nos próprios desenhos

ou constituir documento separado; O projeto estrutural deve proporcionar as informações necessárias para a

execução da estrutura; Com o objetivo de garantir a qualidade da execução de uma obra, com base em

um determinado projeto, medidas preventivas devem ser tomadas desde o início dos trabalhos. Essas medidas devem englobar a discussão e aprovação das decisões tomadas, a distribuição dessas e outras informações pelos elementos

Construções de Concreto Capítulo 2 – Critérios de Projeto - 15

pertinentes da equipe multidisciplinar e a programação coerente das atividades, respeitando as regras lógicas de precedência.

2.2.3 Avaliação da Conformidade do Projeto

Dependendo do porte da obra, a avaliação da conformidade do projeto deve ser requerida e contratada pelo contratante a um profissional habilitado, devendo ser registrada em documento específico que acompanha a documentação do projeto. A avaliação da conformidade do projeto deve ser realizada antes da fase de construção e, de preferência, simultaneamente com a fase de projeto, como condição essencial para que seus resultados se tornem efetivos e conseqüentes. Estes critérios de aceitação e os procedimentos corretivos são dados a seguir:

Cabe ao contratante proceder ao recebimento do projeto, quando cumpridas as exigências da NBR 6118, em particular aquelas prescritas na seção 2.2.2;

Verificada a existência de não-conformidades, deve ser emitido termo de aceitação provisório do projeto, do qual devem constar todas as pendências;

Na falta de habilitação técnica do contratante para a aceitação do projeto, ele deve designar um preposto legalmente habilitado para tal;

Uma vez sanadas as pendências, deve ser emitido o termo de aceitação definitiva do projeto.

2.3 Diretrizes para Durabilidade das Estruturas de Concreto Segundo a NBR 6118

2.3.1 Exigências de durabilidade

As estruturas de concreto devem ser projetadas e construídas de modo que sob as condições ambientais previstas na época do projeto e quando utilizadas conforme preconizado em projeto conservem sua segurança, estabilidade e aptidão em serviço durante o período correspondente à sua vida útil.

2.3.2 Vida útil de projeto

Por vida útil de projeto, entende-se o período de tempo durante o qual se mantêm as características das estruturas de concreto, desde que atendidos os requisitos de uso e manutenção prescritos pelo projetista e pelo construtor, bem como de execução dos reparos necessários decorrentes de danos acidentais. O conceito de vida útil aplica-se à estrutura como um todo ou às suas partes. Dessa forma, determinadas partes das estruturas podem merecer consideração especial com valor de vida útil diferente do todo. A durabilidade das estruturas de concreto requer cooperação e esforços coordenados de todos os envolvidos nos processos de projeto, construção e utilização, devendo, como mínimo, ser seguido o que estabelece a NBR 12655, sendo também

Construções de Concreto Capítulo 2 – Critérios de Projeto - 16

obedecidas às disposições com relação às condições de uso, inspeção e manutenção. Dependendo do porte da construção e da agressividade do meio e de posse das informações dos projetos, dos materiais e produtos utilizados e da execução da obra, deve ser produzido por profissional habilitado, devidamente contratado pelo contratante, um manual de utilização, inspeção e manutenção. Esse manual deve especificar de forma clara e sucinta, os requisitos básicos para a utilização e a manutenção preventiva, necessária para garantir a vida útil prevista para a estrutura, conforme indicado na NBR 5674.

2.3.3 Mecanismos de Envelhecimento e Deterioração

2.3.3.1 Generalidades Dentro desse enfoque devem ser considerados, ao menos, os mecanismos de envelhecimento e deterioração da estrutura de concreto, relacionados em 2.3.2.

2.3.3.2 Mecanismos preponderantes de deterioração relativos ao concreto lixiviação por ação de águas puras, carbônicas agressivas ou ácidas que

dissolvem e carregam os compostos hidratados da pasta de cimento; expansão por ação de águas e solos que contenham ou estejam contaminados

com sulfatos, dando origem a reações expansivas e deletérias com a pasta de cimento hidratado;

expansão por ação das reações entre os álcalis do cimento e certos agregados reativos;

reações deletérias superficiais de certos agregados decorrentes de transformações de produtos ferruginosos presentes na sua constituição mineralógica.

2.3.3.3 Mecanismos preponderantes de deterioração relativos à armadura despassivação por carbonatação, ou seja, por ação do gás carbônico da

atmosfera; despassivação por elevado teor de íon cloro (cloreto).

2.3.3.4 Mecanismo de deterioração das estruturas propriamente dita São aqueles relacionados às ações mecânicas, movimentações de origem térmica, impactos, ações cíclicas, retração, fluência e relaxação.

2.3.4 Agressividade do Ambiente

A agressividade do meio ambiente está relacionada às ações físicas e químicas que atuam sobre as estruturas de concreto, independentemente das ações mecânicas, das variações volumétricas de origem térmica, da retração hidráulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de concreto.

Construções de Concreto Capítulo 2 – Critérios de Projeto - 17

Tabela 1: Classes de agressividade ambiental (NBR 6118).

Classe de agressividade

ambiente Agressividade Classificação geral do tipo de ambiente para efeito de projeto

Risco de deterioração da

estrutura Rural I Fraca Submersa Insignificante

II Moderada Urbana1), 2) Pequeno

Marinha1) III Forte Industrial1), 2) Grande

Industrial1), 3) IV Muito Forte Respingos de Maré Elevado 1) Pode-se admitir um micro clima com uma classe de agressividade mais branda (um nível acima) para ambientes internos secos (salas, dormitórios, banheiros, cozinhas e áreas de serviço de apartamentos residenciais e conjuntos comerciais ou ambientes com concreto revestido com argamassa e pintura). 2) Pode-se admitir uma classe de agressividade mais branda (um nível acima) em: obras de regiões de clima seco, com umidade relativa do ar menor ou igual a 65%, partes da estrutura protegidas de chuva em ambientes predominantemente secos, ou regiões onde chove raramente. 3) Ambientes quimicamente agressivos, tanques industriais, galvanoplastia, branqueamento em indústrias de celulose e papel, armazéns de fertilizantes, indústrias químicas.

Nos projetos das estruturas correntes, a agressividade ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na Tabela 1 e pode ser avaliada, simplificadamente, segundo as condições de exposição da estrutura ou de suas partes.

2.4 Critérios de Projeto que Visam a Durabilidade Segundo a NBR 6118

2.4.1.1 Simbologia específica desta seção De forma a simplificar a compreensão e, portanto, a aplicação dos conceitos estabelecidos nesta seção, os símbolos mais utilizados, ou que poderiam gerar dúvidas, encontram-se definidos:

minc - cobrimento mínimo nomc - cobrimento nominal (cobrimento mínimo acrescido da tolerância de

execução) UR - umidade relativa do ar ∆c - Tolerância de execução para o cobrimento

2.4.1.2 Drenagem Deve ser evitada a presença ou acumulação de água proveniente de chuva ou

decorrente de água de limpeza e lavagem, sobre as superfícies das estruturas de concreto;

As superfícies expostas que necessitem ser horizontal, tais como coberturas, pátios, garagens, estacionamentos e outras, devem ser convenientemente drenadas, com disposição de ralos e condutores;

Construções de Concreto Capítulo 2 – Critérios de Projeto - 18

Todas as juntas de movimento ou de dilatação, em superfícies sujeitas à ação de água, devem ser convenientemente seladas, de forma a torná-las estanques à passagem (percolação) de água;

Todos os topos de platibandas e paredes devem ser protegidos por chapins. Todos os beirais devem ter pingadeiras e os encontros a diferentes níveis devem ser protegidos por rufos.

2.4.1.3 Formas arquitetônicas e estruturais Disposições arquitetônicas ou construtivas que possam reduzir a durabilidade da

estrutura devem ser evitadas; Deve ser previsto em projeto o acesso para inspeção e manutenção de partes da

estrutura com vida útil inferior ao todo, tais como aparelhos de apoio, caixões, insertos, impermeabilizações e outros.

2.4.1.4 Qualidade do concreto de cobrimento da armadura Atendidas as demais condições estabelecidas nesta seção, a durabilidade das

estruturas é altamente dependente das características, como espessura e qualidade do concreto e cobrimento da armadura;

Ensaios comprobatórios de desempenho da durabilidade da estrutura frente ao tipo e nível de agressividade previsto em projeto devem estabelecer os parâmetros mínimos a serem atendidos. Na falta destes e devido à existência de uma forte correspondência entre a relação água/cimento, a resistência à compressão do concreto e sua durabilidade, permite-se adotar os requisitos mínimos expressos na Tabela 2.

Tabela 2: Correspondência entre classe de agressividade e qualidade do concreto (NBR 6118).

Classes de agressividade Concreto Tipo I II III IV CA ≤ 0,65 ≤ 0,60 ≤ 0,55 ≤ 0,45 Relação água/cimento

em massa CP ≤ 0,60 ≤ 0,55 ≤ 0,50 ≤ 0,45

CA ≥ C20 ≥ C25 ≥ C30 ≥ C40 Classe de concreto (NBR 8953) CP ≥ C25 ≥ C30 ≥ C35 ≥ C40

NOTAS 1 O concreto empregado na execução das estruturas deve cumprir os requisitos estabelecidos na NBR 12655. 2 CA corresponde a componentes e elementos estruturais de concreto armado. 3 CP corresponde a componentes e elementos estruturais de concreto protendido.

Para edificações, deverão ser seguidas recomendações para a escolha da espessura da camada de cobrimento da armadura de acordo com a Tabela 3 a serem exigidos para diferentes tipos de elementos estruturais, visando a garantir um grau adequado de durabilidade para a estrutura.

Construções de Concreto Capítulo 2 – Critérios de Projeto - 19

Tabela 3: Correspondência entre classe de agressividade ambiental e cobrimento nominal para ∆c = 10mm.

Classe de Agressividade I II III IV 3) Tipo de Estrutura Elemento Cobrimento Nominal (mm)

Laje 2) 20 25 35 45 Concreto Armado Viga/Pilar 25 30 40 50 Concreto Protendido 1) Todos 30 35 45 55

1) Cobrimento nominal da armadura passiva que envolve a bainha ou os fios, cabos e cordoalhas sempre superiores ao especificado para o elemento de concreto armado, devido aos riscos de corrosão fragilizante sob tensão. 2) Para a face superior de lajes e vigas que serão revestidas com argamassa de contrapiso, com revestimentos finais secos tipo carpete e madeira, com argamassa de revestimento e acabamento tais como pisos de elevado desempenho, pisos cerâmicos, pisos asfálticos e outros tantos, as exigências desta tabela podem ser substituídas por 7.4.7.5, respeitado um cobrimento nominal ≥ 15 mm. 3) Nas faces inferiores de lajes e vigas de reservatórios, estações de tratamento de água e esgoto, condutos de esgoto, canaletas de efluentes e outras obras em ambientes químicos são intensamente agressivos, a armadura deve ter cobrimento nominal ≥ 45 mm.

Os requisitos das tabelas 2 e 3 são válidos para concretos executados com cimento Portland que atenda, conforme seu tipo e classe, às especificações das NBR 5732, NBR 5733, NBR 5735, NBR 5736, NBR 5737, NBR 11578, NBR 12989 ou NBR 13116, com consumos mínimos de cimento por metro cúbico de concreto de acordo com a NBR 12655;

Não é permitido o uso de aditivos contendo cloreto na sua composição em estruturas de concreto armado ou protendido;

A proteção das armaduras ativas externas deve ser garantida pela bainha, completada por graute, calda de cimento Portland sem adições, ou graxa especialmente formulada para esse fim;

Atenção especial deve ser dedicada à proteção contra a corrosão das ancoragens das armaduras ativas;

Para o cobrimento deve ser observado: o Para atender aos requisitos estabelecidos na NBR 6118, o cobrimento

mínimo da armadura é o menor valor que deve ser respeitado ao longo de todo o elemento considerado e que se constitui num critério de aceitação;

o Para garantir o cobrimento mínimo ( minc ) o projeto e a execução devem considerar o cobrimento nominal ( nomc ), que é o cobrimento mínimo acrescido da tolerância de execução (∆c). Assim, as dimensões das armaduras e os espaçadores devem respeitar os cobrimentos nominais, estabelecidos na Tabela 3, para ∆c = 10 mm;

o Nas obras correntes o valor de ∆c deve ser maior ou igual a 10 mm; o Quando houver um adequado controle de qualidade e rígidos limites de

tolerância da variabilidade das medidas durante a execução pode ser adotado o valor ∆c = 5 mm, mas a exigência de controle rigoroso deve ser explicitada nos desenhos de projeto. Permite-se, então, a redução dos cobrimentos nominais prescritos na Tabela 3 em 5 mm;

Construções de Concreto Capítulo 2 – Critérios de Projeto - 20

o Os cobrimentos nominais e mínimos estão sempre referidos à superfície da armadura externa, em geral à face externa do estribo. O cobrimento nominal de uma determinada barra deve sempre ser:

a) φ≥nomc barra (armadura passiva);

b) φ≥nomc feixe = nφ = nφ (feixe de armadura passiva); c) φ5,0≥nomc bainha (armadura ativa).

o A dimensão máxima característica do agregado graúdo utilizado no concreto não pode superar em 20% a espessura nominal do cobrimento,

ou seja, dmáx ≤ 1,2 nomc ; o No caso de elementos estruturais pré-fabricados, os valores relativos ao

cobrimento das armaduras (Tabela 3) devem seguir o disposto na NBR 9062.

2.4.1.5 Detalhamento das armaduras As barras devem ser dispostas dentro do componente ou elemento estrutural, de

modo a permitir e facilitar a boa qualidade das operações de lançamento e adensamento do concreto;

Para garantir um bom adensamento é vital prever no detalhamento da disposição das armaduras espaço suficiente para entrada da agulha do vibrador.

2.4.1.6 Controle da fissuração O risco e a evolução da corrosão do aço na região das fissuras de flexão

transversais à armadura principal dependem essencialmente da qualidade e da espessura do concreto de cobrimento da armadura. Aberturas características limites de fissuras na superfície do concreto dadas pela seção 13.4.2 da NBR 6118, em componentes ou elementos de concreto armado, são satisfatórias para as exigências de durabilidade;

Devido à sua maior sensibilidade à corrosão sob tensão, o controle de fissuras na superfície do concreto na região das armaduras ativas deve obedecer ao disposto na seção 13.4.2 da NBR 6118.

2.4.1.7 Medidas especiais Em condições de exposição adversas devem ser tomadas medidas especiais de

proteção e conservação do tipo: aplicação de revestimentos hidrofugantes e pinturas impermeabilizantes sobre as superfícies do concreto, revestimentos de argamassas, de cerâmicas ou outros sobre a superfície do concreto, galvanização da armadura, proteção catódica da armadura e outros.

2.4.1.8 Inspeção e manutenção preventiva O conjunto de projetos relativos a uma obra deve orientar-se sob uma estratégia

explícita que facilite procedimentos de inspeção e manutenção preventiva da construção;

O manual de utilização, inspeção e manutenção deve ser produzido conforme seção 25.4 da NBR 6118.

Construções de Concreto Capítulo 2 – Critérios de Projeto - 21

2.5 Estados Limites (NBR 6118)

O estado limite é definido como aquele em que a estrutura se apresenta em condições inadequadas para seu uso. Os estados limites se apresentam em dois grupos: Estados Limites Últimos e Estados Limites de Utilização.

2.5.1 Estados Limites Últimos (ELU)

Estados Limites Últimos são aqueles relacionados ao colapso, ou a qualquer outra forma de ruína estrutural, que determine a paralisação do uso da estrutura. Como a ocorrência de um estado limite último, pode envolver perda de vidas humanas, portanto, sua probabilidade de ocorrência deve ser muito baixa. A segurança das estruturas de concreto deve sempre ser verificada em relação aos seguintes estados limites últimos:

Resistência: quando a resistência de uma ou mais regiões da estrutura é atingida, resultando no colapso parcial ou total;

Perda de Equilíbrio: estado limite último da perda do equilíbrio da estrutura, admitida como corpo rígido (esse estado limite não depende das resistências dos materiais e corresponde ao início da movimentação das estruturas, ou parte dela , como corpo rígido);

Formação de um mecanismo: ocorre quando a estrutura se transforma num mecanismo devido à formação de rótulas plásticas em número suficiente de regiões, tornando a estrutura instável;

Flambagem: flambagem local ou parcial da estrutura causada por deformações; Fadiga: ocorre em estruturas sujeitas a tensões cíclicas. Embora ocorra em

situações de cargas de serviço, a fadiga é considerada como estado limite último porque ela causa a ruptura do material;

outros estados limites últimos que eventualmente possam ocorrer em casos especiais.

2.5.2 Estados Limites de Utilização (Serviço)

Estados Limites de Serviço são aqueles relacionados à durabilidade das estruturas, aparência, conforto do usuário e da boa utilização funcional da mesma, seja em relação aos usuários, seja as máquinas e aos equipamentos utilizados. A segurança das estruturas de concreto pode exigir a verificação de alguns dos seguintes estados limites de serviço:

Estado de deformação excessiva: estado em que as deformações ultrapassam os limites aceitáveis para a utilização da estrutura. Estas deformações podem causar danos inaceitáveis em elementos não estruturais ou uma aparência indesejável à estrutura.

Estado de fissuração inaceitável: estado em que as fissuras se apresentam com abertura prejudicial ao uso ou a durabilidade da estrutura.

Vibrações excessivas: ocorre quando as vibrações atingem intensidade inaceitável, podendo causar desconforto ou perda da utilidade da estrutura.

Construções de Concreto Capítulo 2 – Critérios de Projeto - 22

2.6 Ações (NBR 6118)

As ações (F) são qualquer causa capaz de provocar esforços ou deformações nas estruturas. Na análise estrutural deve-se levar em conta todas as ações que possam produzir efeitos significativos para a segurança da estrutura em exame, levando-se em conta os possíveis estados limites últimos e serviço. As ações podem ser :

Diretas: constituída por forças; Indiretas: oriundas de deformações impostas.

Segundo a variabilidade no tempo, as ações são classificam de acordo com a NBR 8681 em permanentes, variáveis e excepcionais.

2.6.1 Ações Permanentes

Ações permanentes são aquelas que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a vida útil da construção. Também são consideradas como permanentes as ações que crescem no tempo, tendendo a um valor limite constante. As ações permanentes devem ser consideradas com seus valores representativos mais desfavoráveis para a segurança.

2.6.1.1 Ações permanentes diretas (Fg) As ações permanentes diretas são constituídas pelo peso próprio dos elementos construtivos permanentes, peso próprio da estrutura, equipamentos fixos, empuxos devido ao peso próprio de terras e hidrostático em casos particulares.

2.6.1.2 Ações permanentes indiretas (Fε) As ações permanentes indiretas são constituídas pelas deformações impostas por retração e fluência do concreto, deslocamentos de apoio, imperfeições geométricas e protensão.

2.6.2 Ações Variáveis (Fq)

São as ações que ocorrem com valores que apresentam variações significativas em torno de sua média, durante a vida da construção, tais como:

Cargas acidentais (pessoas, mobiliário, veículos, etc.); Forças de frenagem, de impacto e centrífugas; Variações de temperatura; Atrito nos aparelhos de apoio; Pressão do vento; Pressões hidrostáticas e aerodinâmicas (em geral).

Em função de sua probabilidade de ocorrência se classificam em:

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