Estruturas de Concreto Armado I e II, Notas de aula de Teoria das Estruturas

Baixe Estruturas de Concreto Armado I e II e outras Notas de aula em PDF para Teoria das Estruturas, somente na Docsity! 2-1 2016 tc037 2 QUALIDADE DA ESTRUTURA CONFORMIDADE DO PROJETO DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS CRITÉRIOS DE PROJETO VISANDO A DURABILIDADE 2.1 Requisitos gerais de qualidade da estrutura e avaliação da conformidade do projeto1 2.1.1 Requisitos da qualidade da estrutura 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. 2.1.1.1 Capacidade resistente Consiste basicamente na segurança à ruptura. 2.1.1.2 Desempenho em serviço Consiste na capacidade da estrutura manter-se em condições plenas de utilização durante sua vida útil, não podendo apresentar danos que comprometam em parte ou totalmente o uso para o qual foi projetada. 2.1.1.3 Durabilidade Consiste na capacidade da estrutura resistir às influências ambientais previstas e definidas em conjunto pelo autor do projeto estrutural e o contratante, no início dos trabalhos de elaboração do projeto. 2.1.2 Requisitos da qualidade do projeto 2.1.2.1 Qualidade da solução adotada A solução estrutural adotada em projeto deve atender aos requisitos de qualidade estabelecidos 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 (ver ABNT NBR 14931), estruturais, e de integração com os demais projetos (elétrico, hidráulico, ar-condicionado e outros), explicitadas pelos responsáveis técnicos de cada especialidade, com a anuência do contratante. 2.1.2.2 Condições impostas ao projeto Todas as condições impostas ao projeto 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 ABNT 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. As exigências de durabilidade deixam de ser atendidas quando não são observados os critérios de projeto definidos na ABNT NBR 6118 - 7. 1 Como apresentados na ABNT NBR 6118 - 5. 2-2 2016 tc037 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, ao impacto, aos sismos, ou ainda relativas à estanqueidade, ao isolamento térmico ou acústico Exigências suplementares podem ser fixadas em projeto. 2.1.2.3 Documentação da solução adotada O produto final do projeto estrutural é constituído por desenhos, especificações e critérios de projeto. As especificações e os critérios de projeto podem constar nos próprios desenhos ou constituir documento separado. Os documentos relacionados devem conter informações claras, corretas, consistentes entre si e com as exigências estabelecidas na ABNT NBR 6118. O projeto estrutural deve proporcionar as informações necessárias para a execução da estrutura. São necessários projetos complementares de escoramento e fôrmas, que não fazem parte do projeto estrutural. 2.1.3 Avaliação da conformidade do projeto A avaliação da conformidade do projeto deve ser realizada por profissional habilitado, independente e diferente do projetista, requerida e contratada pelo contratante, e registrada em documento específico, que acompanhará a documentação do projeto como citada em 2.1.2.3. Entende-se que o contratante pode ser o proprietário da obra, em uma primeira instância, desde que este tenha condições de compreender o que está se propondo e acertado neste contrato, cujo conteúdo pode versa sobre termos técnicos, específicos da linguagem do engenheiro. Nesse caso, entende-se que o proprietário tenha conhecimentos técnicos e compreenda todo o teor do contrato e o autorize. O contratante pode ser também um representante ou preposto do proprietário, respondendo tecnicamente pelo eu há de cunho técnico neste contrato, substituindo este último nas questões exigidas, ou seja, nas responsabilidades próprias e definidas pela ABNT NBR 6118. O contratante também definirá em comum acordo com o projetista, as demais prerrogativas, exigências e necessidades para o atendimento a ABNT NBR 6118, sempre que alguma tomada de decisão resultar em responsabilidades presentes e futuras de ambas as partes. A avaliação da conformidade do projeto deve ser realizada antes da fase de construção e, de preferência, simultaneamente com a fase de projeto. A ABNT NBR 6118 - 5 estabelece os critérios do projeto, do recebimento do concreto e aço e da confecção do manual de utilização, inspeção e manutenção. 2.2 Diretrizes para durabilidade das estruturas de concreto2 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 prazo correspondente à sua vida útil. 2.2.1 Vida útil do projeto Por vida útil de projeto, entende-se o período de tempo durante o qual se mantêm as características das estruturas de concreto, sem intervenções significativas, desde que atendidos os requisitos de uso e manutenção prescritos pelo projetista e pelo construtor, conforme 7.8 e 25.3 da ABNT NBR 6118, 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. Desta forma, determinadas partes das estruturas podem merecer consideração especial com valor de vida útil diferente do todo, com, por exemplo, aparelhos de apoio e juntas de movimentação. A durabilidade das estruturas de concreto requer cooperação e atitudes coordenadas de todos os envolvidos nos processos de projeto, construção e utilização, devendo, como mínimo, ser seguido o que estabelece a ABNT NBR 12655, sendo também obedecidas as disposições da ABNT NBR 6118 - 25.3 com relação às condições de uso, inspeção e manutenção. 2 Como apresentadas na ABNT NBR 6118 - 6. 2-5 2016 tc037 água/cimento e a resistência à compressão do concreto e sua durabilidade, permite-se que sejam adotados os requisitos mínimos expressos na Tabela 2.24. Concreto a Classe de agressividade (Tabela 2.1) I II III IV Relação água/cimento em massa  0,65  0,60  0,55  0,45 Classe de concreto (ABNT NBR 8953)  C20  C25  C30  C40 a O concreto empregado na execução das estruturas deve cumprir com os requisitos estabelecidos na ABNT NBR 12655. Tabela 2.2 - Correspondência entre classe de agressividade e qualidade do concreto Não é permitido o uso de aditivos à base de cloreto em estruturas de concreto, devendo ser obedecidos os limites estabelecidos na ABNT NBR 12655. O cobrimento mínimo da armadura é o menor valor que deve ser respeitado ao longo de todo o elemento considerado. Isto constitui num critério de aceitação. Para garantir o cobrimento mínimo (cmin) o projeto e a execução devem considerar o cobrimento nominal (cnom), 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 2.35 para c = 10 mm. Nas obras correntes o valor de c deve ser maior ou igual a 10 mm. Componente ou elemento Classe de agressividade ambiental (Tabela 2.1) I II III IV c Cobrimento nominal (cnom) Laje b 20 mm 25 mm 35 mm 45 mm Viga / Pilar 25 mm 30 mm 40 mm 50 mm Contato com o solo d 30 mm 30 mm 40 mm 50 mm b 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, como pisos de elevado desempenho, pisos cerâmicos, pisos asfálticos e outros, as exigências desta tabela podem ser substituídas pelo cobrimento nominal referente à barra ou feixe (cnom  barra ou cnom  feixe), respeitado um cobrimento nominal maior ou igual a 15 mm (cnom  15 mm). c Nas superfícies expostas a ambientes agressivos, como reservatórios, estações de tratamento de água e esgoto, condutos de esgoto, canaletas de efluentes e outras obras em ambientes química e intensamente agressivos, devem ser atendidos os cobrimentos da classe de agressividade IV. d No trecho dos pilares em contato com o solo junto aos elementos de fundação, a armadura deve ter cobrimento nominal maior ou igual a 45 mm (cnom  45 mm). Tabela 2.3 - Correspondência entre a classe de agressividade ambiental e o cobrimento nominal para c = 10 mm Os requisitos das Tabela 2.2 e Tabela 2.3 são válidos para concretos executados com cimento Portland que atenda, conforme seu tipo e classe, às especificações das ABNT NBR 5732, ABNT NBR 5733, ABNT NBR 5735, ABNT NBR 5736, ABNT NBR 5737, ABNT NBR 11578, ABNT NBR 12989 ou ABNT NBR 13116, com consumos mínimos de cimento por metro cúbico de concreto de acordo com a ABNT NBR 12655. 4 Tabela válida somente para estruturas de concreto armado. 5 Tabela válida somente para estruturas de concreto armado. 2-6 2016 tc037 Quando houver um controle adequado de qualidade e limites rígidos 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 2.3, em 5 mm. Os cobrimentos nominais e mínimos estão sempre referidos à superfície da armadura externa, em geral à face externa do estribo (Figura 2.1). Figura 2.1 - Cobrimentos de barras longitudinais e transversais O cobrimento nominal de uma determinada barra ( ou t da Figura 2.1) ou de um feixe de barras (Figura 2.2) deve sempre ser: nc c nfeixenom barranom   Equação 2.1 Figura 2.2 - Feixe de barras A dimensão máxima característica do agregado graúdo utilizado no concreto não pode superar em 20% a espessura nominal do cobrimento (Figura 2.3). Figura 2.3 - Dimensão máxima do agregado nommax c 1,2d  Equação 2.2 c t c  cnom   ct  cnom  t  ct  = barra n = feixe n = 3 n =  3 cnom  n n cnom  n dmax Cnom 2-7 2016 tc037 No caso de elementos estruturais pré-fabricados, os valores relativos ao cobrimento das armaduras (Tabela 2.3, página 2-4) devem seguir o disposto na ABNT NBR 9062. 2.3.4 Detalhamento da armadura 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 bom adensamento, é necessário prever no detalhamento da disposição das armaduras espaço suficiente para entrada da agulha do vibrador. 2.3.5 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 na ABNT NBR 6118 - 13.4.2, em componentes ou elementos de concreto armado, são satisfatórias para as exigências de durabilidade. 2.3.6 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 de concreto, revestimentos de argamassas, de cerâmicas ou outros sobre a superfície do concreto, galvanização da armadura, proteção catódica da armadura e outros. 2.3.7 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 consta na ABNT NBR 6118 - 25.3. 2.4 Simbologia específica 2.4.1 Símbolos base c cobrimento de barra de armadura longitudinal cmin cobrimento mínimo de armadura cnom cobrimento nominal de armadura (cobrimento mínimo acrescido da tolerância de execução) ct cobrimento de barra de armadura transversal (estribo) dmax dimensão máxima característica do agregado graúdo n número de barras que constituem um feixe  diâmetro das barras que constituem um feixe barra diâmetro da barra feixe diâmetro equivalente de um feixe de barras  diâmetro da barra de armadura longitudinal n diâmetro equivalente de um feixe de barras (diâmetro nominal) t diâmetro da barra de armadura transversal (estribo) c tolerância de execução para o cobrimento da armadura 2.5 Exercícios Ex. 2.1: Determinar a menor classe possível de concreto (menor fck), bem como o maior fator possível água/cimento (maior A/C) para as seguintes construções: - construção urbana, ambiente interno seco; - construção industrial, ambiente externo seco; e - construção marinha, ambiente externo. Ex. 2.2: Determinar o cobrimento nominal a ser adotado para as barras das vigas e pilares das seguintes construções: - construção urbana, ambiente interno seco; - construção industrial, ambiente externo seco; e - construção marinha, ambiente externo.