Estruturas de concreto armado i

Estruturas de concreto armado i

(Parte 4 de 10)

1969 Garagem San Siro, em São Paulo: o mais alto edifício –garagem do mundo, com altura de 90,3 m acima da calçada, esbeltez 10:1, 36 andares; interessante solução estrutural de Mario Franco; projeto arquitetônico e construção de A. Danilovic;

1969 Museu de Arte de São Paulo (MASP), com laje de 30 x 70 m livres, recorde mundial de vão, na época, projeto estrutural da equipe técnica do Prof. Figueiredo Ferraz, projeto arquitetônico de Lina Bo Bardi, construção de Heleno & Fonseca;

1975 Ponte Colombo Salles em Florianópolis, a maior viga contínua protendida do mundo (1.227 m), projeto da equipe técnica do Prof. Figueiredo Ferraz, construída pela Construtora Norberto Odebrecht;

1982 Usina Hidrelétrica de Itaipu, é a maior do mundo na modalidade de barragem de gravidade aliviada, com 190 m de altura e mais do que 10 milhões de metros cúbicos de concreto; foi projetada por quatro consórcios de firmas brasileiras e paraguaias e construída do mesmo modo com coordenação americano-italiana.

19?? Edifício World Trade Center, em São Paulo, projeto de Aflalo & Gasperini Arquitetos e construído pela Construtora OAS; possui 177.0 m2 de área

Estruturas de Concreto Armado I – ENG 118 12 construída, que engloba: duas torres, uma de 26 e outra de 17 andares; estrutura em laje lisa protendida com 25 cm de altura e vãos de 10 m, com vigas de bordo.

19?? Edifício Suarez Trade, em Salvador, projeto da Leite & Miranda, com 3 andares e 40.000m2, com concreto de 60MPa nas colunas da torre, andarestipo com 600m2 totalmente livres, sem pilares intermediários, estrutura protendida nervurada no tipo, com 15m de vão e espessura total de somente 400mm, laje plana (sem vigas) em concreto armado nos andares de garagem.

19?? Edifício Manhattan Tower, no Rio de Janeiro, projeto da Leite & Miranda, é um recorde mundial em esbeltez para edifícios, para 114m de altura, são somente 8m de largura, uma relação de 14 para 1, com a torre principal com 3 andares.

1.2. NOÇÕES GERAIS

A característica mais importante que se pode ressaltar em relação ao concreto armado é que ele se constitui na combinação de um material que resiste muito bem à compressão, o concreto, com um material que resiste muito bem à tração, o aço. De maneira geral, pode-se dizer que, nas peças de concreto armado, o concreto é o responsável por resistir aos esforços de compressão e o aço aos de tração. Nas peças essencialmente comprimidas, o aço aumenta a capacidade resistente do elemento.

Separadamente, o aço resiste tanto à tração como à compressão, porém o concreto possui uma baixa resistência à tração, da ordem de 10% da sua resistência à compressão, para os concretos de baixa resistência. Para resistências à compressão mais altas, essa porcentagem diminui.

A junção desses dois materiais – aço e concreto - forma um terceiro, o concreto armado, que se apresenta como uma excelente opção para quase todo tipo de estrutura.

1.2.1. Definição de concreto armado

Como já foi dito, o concreto armado é o material de construção resultante da ação conjunta de dois outros materiais: o concreto e o aço.

O concreto por sua vez é um material composto da mistura de um aglomerante hidráulico (o cimento), da água, de agregados miúdo (em geral a areia) e graúdo (em geral a brita), e ainda, quando for o caso, de aditivos. Estes últimos servem para melhorar ou fornecer alguma propriedade específica ao concreto, como por exemplo, os incorporadores de ar, que servem para melhorar a trabalhabilidade do mesmo.

Em função dos materiais utilizados na mistura, é importante conhecer a seguinte terminologia:

• Pasta: mistura do cimento e da água;

• Argamassa: mistura da pasta com o agregado miúdo;

• Concreto: mistura da argamassa com o agregado graúdo;

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• Concreto armado: junção do concreto com a armadura (aço).

Para a caracterização do concreto armado é importante a definição de dois valores básicos: a resistência do concreto à compressão e a resistência do aço à tração. Para as peças comumente em utilização no mercado, a resistência do concreto à compressão (fc) varia de 20MPa a

50MPa. Já a resistência do aço à tração (fs) é de 500MPa e 600MPa. Esse assunto será tratado mais detalhadamente nos capítulos referentes às propriedades dos materiais concreto e aço.

O grande problema que as peças de concreto armado apresentam é a fissuração. Uma fissuração elevada do concreto pode levar a uma série de problemas, onde se destacam os seguintes:

• Comprometimento da estética da estrutura;

• Sensação de desconforto e insegurança dos usuários;

• Redução da inércia da peça (Figura 1.4), podendo levá-la a grandes deformações, ou até mesmo à ruína;

Figura 1.4 – Redução de inércia devido à fissuração.

• Corrosão das armaduras (Figura 1.5), que num estágio avançado também pode comprometer a estabilidade e segurança da estrutura.

Figura 1.5 – Exemplos de corrosão de armadura.

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Algumas providências podem ser tomadas para minimizar o problema da fissuração, como o uso de fibras no concreto, ou ainda, a utilização do concreto protendido.

1.2.2. Viabilidade do concreto armado

De acordo com SÜSSEKIND (1981), a existência do material concreto armado só é possível devido a três fatores básicos. São eles:

a) Aderência entre o concreto e o aço.

Para que o concreto armado trabalhe como um material único, é fundamental garantir que haja uma perfeita aderência entre o aço e o concreto, o que significa que os dois materiais possuam a mesma deformação em todos os pontos (εs=εc). Caso contrário, estaria havendo um escorregamento de um material em relação ao outro (εs≠εc). A aderência entre os dois materiais também garante que haja a transferência de esforços de um para o outro, fazendo com que o aço ajude o concreto e vice-versa.

b) Coeficientes de dilatação térmica (α) do concreto e do aço praticamente iguais, à temperatura ambiente.

O coeficiente de dilatação térmica do aço é de α=1,2x10-5/oC, e o do concreto varia de α=0,9x10-5/oC à α=1,4x10-5/oC, com valor mais freqüente em torno de α=10-5/oC. Para as temperaturas usuais das estruturas de concreto armado, essa diferença não é significativa.

Adota-se, portanto, para o concreto armado um coeficiente de dilatação térmica de α=10-5/oC. Essa diferença passa a ter importância quando as estruturas atingem temperaturas elevadas, como no caso de incêndios, o que não é uma situação corriqueira para a grande maioria das obras. Nas estruturas onde o risco de incêndio é significativo, pode-se tomar algumas providências para minimizar o problema, tais como: a utilização de cimentos mais resistentes ao fogo e o aumento do cobrimento das peças. As peças de concreto armado quando submetidas a grandes diferenças de temperatura (∆T) sofrem deformações (ε), que são calculadas da seguinte maneira:

ε = α . ∆T ε = ∆L / L ∆L = α . ∆T . L c) Proteção contra a corrosão, que o concreto fornece à armadura.

O concreto fornece dois tipos de proteção contra a corrosão às armaduras de concreto:

• Proteção física: devido ao cobrimento; as armaduras não ficam expostas ao meio ambiente, o que as levaria à oxidação; por isso, atenção especial deve ser dada ao cobrimento das peças, que deve ser o mais uniforme e homogêneo possível.

• Proteção química: o concreto, por ser um meio alcalino, inibe a oxidação das armaduras.

A proteção das armaduras quanto à corrosão é um fator determinante na durabilidade da peça, ou seja, na garantia da sua vida útil. Para que seja garantida esta proteção das armaduras, deve-se atentar a dois aspectos:

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• Deve-se fixar um valor mínimo para o cobrimento da armadura, e mante-lo o mais uniforme possível, a fim de não ocorrer maior perigo de corrosão numa região.

• Os cimentos, agregados, água de amassamento e aditivos não devem conter uma quantidade de materiais passíveis de favorecer a corrosão, em percentuais superiores a limites estabelecidos em norma (Ver Tabela I no Anexo A).

1.2.3. Tipos de concreto

Atualmente, quando se fala em concreto, deve-se definir a qual se refere, pois existe uma enorme variedade de tipos de concreto, tais como: concreto armado, concreto protendido, concreto compactado com rolo, concreto projetado, concreto massa, concreto leve, concreto pesado, concreto com fibras, etc. Cada um deles tem características e aplicações próprias. Nos parágrafos seguintes, será feita uma breve descrição de alguns dos tipos mais usados, citando suas principais características e aplicações.

• Concreto simples: concreto utilizado sem armadura, ou com armadura menor que a mínima, que resiste basicamente às tensões de compressão e possui um peso específico da ordem de 24 kN/m3; utilizado principalmente nas fundações, como os blocos de concreto ciclópico, os tubulões e as estacas de concreto;

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