Estruturas de concreto armado i

Estruturas de concreto armado i

(Parte 1 de 10)

ENG 118 – ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO I

× Notas de Aula Ø

Tatiana Bittencourt Dumêt

Salvador, Fevereiro/ 2008 i APRESENTAÇÃO

Este material foi elaborado com o objetivo de auxiliar no acompanhamento da disciplina ENG 118 – Estruturas de Concreto Armado I. Ele não é, e nem tem a intenção de ser, um substituto dos livros de concreto armado. Além da bibliografia sugerida para o curso, indicada neste material, no final de cada capítulo estão listadas as referências bibliográficas e a bibliografia complementar de cada um deles. É altamente recomendável que os alunos utilizem um, dois ou mais livros para que obtenham um aprendizado mais completo.

Este trabalho foi dividido em oito capítulos, seguindo o programa do curso. A seqüência adotada visa seguir o caminho de raciocínio que normalmente é utilizado pelos projetistas de concreto.

O horário de aula das turmas é o seguinte: T01P01 – 7:0 às 8:40hs, terças e quintas; e T02P02 – 13:0 às 14:40hs, terças e quintas. Nos dias de prova, os horários são T01P01 – 7:0 às 8:45hs e T02P02 – 13:0 às 14:45hs, inclusive para as provas finais. As provas terão duração de 1:45hs (uma hora e quarenta e cinco minutos).

O curso é divido em quatro unidades: a primeira engloba os capítulos 1 a 4; a segunda estuda os capítulos 5 e 6; a terceira o capítulo 7 e a quarta o capítulo 8. Ao final de cada unidade será feita uma prova. A nota final do curso será a média das quatro provas. As datas das provas estão indicadas no cronograma do curso, apresentado a seguir. As provas serão SEM CONSULTA LIVRE. Serão entregues aos alunos, junto com as provas, o material de consulta, que constará das tabelas e fórmulas necessárias para a sua realização. Nas provas é proibida a utilização de calculadoras programáveis (como as hps, por exemplo), de palmtop´s e de telefones celulares.

A freqüência nesta disciplina é obrigatória e será cobrada. O aluno que ultrapassar o limite de faltas estabelecido pela Universidade estará REPROVADO POR FALTA, independentemente de qualquer nota que já tenha obtido.

O aluno que deixar de fazer alguma das provas, só terá direito a 2ª CHAMADA mediante entrada com o pedido de 2ª chamada, independentemente de ter motivo justificado (atestado), junto ao Departamento de Construção e Estruturas, que se localiza no 5º andar da Escola Politécnica, dentro do prazo de 48hs. Os alunos que tiverem a falta justificada terão direito a fazer a 2ª chamada do assunto referente, apenas, à prova que faltou, desde que feito o pedido dentro do prazo com a justificativa em anexo. Os alunos que não tiverem a falta justificada, se entrarem com o pedido de 2ª chamada dentro do prazo, terão direito a fazer uma avaliação, com todo o assunto do curso, no final do semestre, em dia e hora indicados no cronograma do curso apresentado a seguir.

Um bom semestre a todos, Tatiana Dumêt

CRONOGRAMA DO CURSO – 2008/1

26/02 Terça 1 Apresentação do curso
28/02 Quinta 2 Introdução ao Concreto Estrutural
04/03 T 3 Materiais: Concreto
06/03 Q 4 Materiais: Concreto, Aço e Concreto Armado
1/03 T 5 Ações e Solicitações
13/03 Q 6 Ações e Solicitações
18/03 T 7 Introdução ao Projeto Estrutural
25/03 T 8 Introdução ao Projeto Estrutural; Pré-dimensionamento
27/03 Q 9 Revisão para a prova
01/04 T 10 1a Prova
03/04 Q 1 Aderência
08/04 T 12 Bases para o dimensionamento
10/04 Q 13 Bases para o dimensionamento
15/04 T 14 Revisão para a prova
17/04 Q 15 2a Prova
2/04 T 16 Laje – Introdução, tipos, ocorrência, Cálculo de esforços

20/03 Q ----- FERIADO SEMANA SANTA 24/04 Q 17 Laje – Determinação de h, carregamento, dimensionamento (R, M e X)

29/04 T 18 Laje – Cálculo de As, correções, novo dimensionamento, detalhamento 01/05 Q ----- FERIADO DIA DO TRABALHO

06/05 T ----- VIAGEM 08/05 Q ----- VIAGEM

13/05 T 19 Laje – Detalhamento, laje corredor e verificação do cortante
15/05 Q 20 Laje – Exercício
20/05 T 21 Revisão para a prova
27/05 T 2 3a Prova

2/05 Q ----- FERIADO CORPUS CHRISTI 29/05 Q 23 Viga – Introdução, cálculo dos esforços, seções simplesmente armadas

03/06 T 24 Viga – Seção duplamente armada e Seção T
05/06 Q 25 Viga – Solicitações Tangenciais: Cortante
10/06 T 26 Viga – Solicitações Tangenciais: Torção
12/06 Q 27 Viga – Detalhamento
17/06 T 28 Viga – exercício EESC
19/06 Q 29 Revisão para a prova
26/06 Q 30 4a Prova
01/07 T ----- Provas de 2a Chamada (Geral) – Turma única das 7:0 às 8:45hs

24/06 T ----- FERIADO SÃO JOÃO 10/07 Q ----- FINAL

1. INTRODUÇÃO AO CONCRETO ARMADO2
1.1. Histórico2
1.1.1. Desenvolvimento dos materiais de construção3
1.1.2. Breve história das construções3
1.1.3. Histórico do concreto5
1.1.4. O concreto no Brasil8
1.2. Noções Gerais12
1.2.1. Definição de concreto armado12
1.2.2. Viabilidade do concreto armado14
1.2.3. Tipos de concreto15
1.2.4. Aplicações do concreto19
1.3. Vantagens e Desvantagens21
1.3.1. Vantagens do concreto armado21
1.3.2. Desvantagens do concreto armado2
2. MATERIAIS25
2.1. Concreto25
2.1.1. Resistência à compressão25
2.1.2. Resistência à tração32
2.1.3. Retração / expansão3
2.1.4. Variação de temperatura34
2.1.5. Fluência (deformação lenta)34
2.1.6. Estanqueidade, isolamento térmico e acústico35
2.1.7. O comportamento do concreto36
2.2. Aço39
2.2.1. Processos de fabricação e diagramas Tensão versus Deformação39
2.2.2. Classificação quanto ao limite de escoamento41
2.2.3. Dim ensões41
2.2.4. Classificação quanto à conformação superficial42
2.2.5. Exigências de qualidade43
2.2.6. Fadiga do aço4
2.3. Concreto Armado4
2.3.1. Comportamento elétrico45
2.3.2. Defesa contra agentes químicos45
2.3.3. Resistência às altas temperaturas45
3. AÇÕES E SOLICITAÇÕES47
3.1. Introdução47

PARTE I 3.2. Ações a Considerar em uma Estrutura .................................................................47

3.2.1. Ações diretas47
3.2.2. Ações indiretas48
3.2.3. Ações excepcionais48
3.3. Teoria da Segurança48
3.3.1. Requisitos para garantir a economia48
3.3.2. Conceitos de segurança49
3.4. Introdução ao Método dos Estados Limites50
3.4.1. Estados limites últimos50
3.4.2. Estados limites de serviço51
3.4.3. Processo de dimensionamento51
3.5. Princípios para Verificação da Segurança52
3.5.1. Estado limite último54
3.5.2. Estado limite de serviço56
3.5.3. Segurança dos cálculos56
3.6. Carregamento das Estruturas56
3.6.1. Determinação dos carregamentos57
3.6.2. Carregamento das lajes57
3.6.3. Carregamento das vigas57
3.6.4. Carregamento dos pilares58
4. INTRODUÇÃO AO PROJETO ESTRUTURAL61
4.1. Elementos Estruturais61
4.2. Partes Constituintes de um Projeto Estrutural63
4.2.1. Projeto arquitetônico63
4.2.2. Projeto estrutural63
4.2.3. Projeto de fôrmas64
4.2.4. Projetos de instalações64
4.2.5. Projeto de revestimento de fachada64
4.2.6. Informações do projeto estrutural64
4.3. Seqüência de um Projeto Estrutural76
4.4. Apresentação do Projeto do Curso76
4.5. Prescrições Normativas76
4.6. Pré-dimensionamento das Estruturas84
4.6.1. Pilares84
4.6.2. Vigas87
4.6.3. Lajes90
5. ADERÊNCIA93
5.1. Tipos de Aderência95
5.2. O Estudo da Tensão de Aderência96
5.2.1. Viga à flexão97
5.2.2. Prisma tracionado axialmente98
5.2.3. Ensaio de arrancamento padrão9

3.4.4. Vantagens principais do dimensionamento pelo método dos estados limites . 52 5.3. Representação da Aderência .................................................................................. 9

5.4. Modos de Ruptura por Perda de Aderência100
5.5. Os Comprimentos de Ancoragem104
5.6. Cálculo do Comprimento de Ancoragem pela NBR 6118 (2004)105
6. BASES PARA O DIMENSIONAMENTO110
6.1. Hipóteses de Cálculo113
6.2. Domínios da Flexão115
6.3. Problemas de Análise120
6.4. Problemas de Dimensionamento122

vi

7. LAJES128
7.1. Introdução128
7.2. Tipos de Laje128
7.3. Análise de Esforços nas Lajes132
7.4. Determinação da Altura das Lajes137
7.5. Carregamento das Lajes Para o Projeto em Estudo140
7.6. Dimensionamento e Detalhamento das Lajes143
7.6.1. Cálculo das reações e momentos atuantes143
7.6.2. Cálculo dos momentos finais147
7.6.3. Dimensionamento e detalhamento das armaduras149
7.7. Verificação ao Esforço Cortante165
8. VIGAS168
8.1. Introdução168
8.2. Nomenclatura182
8.3. Solicitações Normais183
8.3.1. Seções simplesmente armadas183
8.3.2. Seções duplamente armadas186
8.3.3. Vigas de seção T192
8.4. Solicitações Tangenciais198
8.4.1. Esforço cortante199
8.4.2. Momento torçor211
8.5. Detalhamento227
ANEXO A (Tabelas)239

PARTE I ANEXO B (Transparências de Exercícios) ..................................................................... 252 vii BIBLIOGRAFIA

ARAÚJO, J. M. (2003) – Curso de concreto armado. Rio Grande: Dunas, 2003. Vols. 1 a 4, 2.ed.

CARVALHO, R. C.; FIGUEIREDO FILHO, J. R. (2004) – Cálculo e detalhamento de estruturas usuais de concreto armado: segundo a NBR 6118:2003. São Carlos: EdUFSCar, 2001, 2004. 374p. (w.ufscar.br/~editora) (edufscar@power.ufscar.br)

GIONGO, J.S. (1993). – Concreto armado: ancoragem por aderência. São Carlos, EESC-USP;

GIONGO, J. S.; TOTTI Jr., F. – Concreto Armado: Resistência de Elementos Fletidos Submetidos à Força Cortante. São Carlos, EESC-USP, 1994;

FERGUSON, P. M; BREEN, J. E; JIRSA, J. O. (1988) – Reinforced concrete fundamentals. John Wiley & Sons, 5th edition, 1988;

FUSCO, P. B. - Estruturas de concreto: solicitações normais. Ed. Guanabara Dois S.A., Rio de Janeiro, 1981;

FUSCO, P. B. - Estruturas de Concreto: solicitações tangenciais. São Paulo, EPUSP, 1981; FUSCO, P. B. (1995) – Técnica de armar as estruturas de concreto. São Paulo: PINI;

MACGREGOR, J. G. (1988) – Reinforced concrete: mechanics and design. Englewood Cliffs, New Jersey, Prentice-Hall;

MEHTA, P. K.; MONTEIRO, P. J. M. (1994) – Concreto: estrutura, propriedades e materiais. São Paulo: PINI;

LEONHARDT, F.; MONNING, E. (1977/78) - Construções de concreto. Rio de Janeiro, Interciência. v. 1 a 6;

PFEIL, W. (1978) – Concreto Armado. São Paulo, 3a edição; PINHEIRO, L. M. (1986). Concreto armado: tabelas e ábacos. São Carlos: EESC-USP. 66p.; ROCHA, A. M. (1987/8) – Concreto armado. São Paulo, v. 1 a 4; SÜSSEKIND, J. C. (1980) - Curso de concreto: concreto armado. Porto Alegre: Globo. v.1 e 2.

Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) - NBR 6118 (2004) – Projeto de estruturas de concreto – Procedimento. Rio de Janeiro, Março/ 2004;

ABNT - NBR 6120 (1980) – Cargas para o cálculo de estruturas de edificações – Procedimento. Rio de Janeiro, Novembro/ 1980;

ABNT - NBR 7480 (1996) – Barras e fios de aço destinados a armaduras para concreto armado – Especificação; viii

ABNT - NBR 8681 (2004) – Ações e segurança nas estruturas – Procedimento. Rio de Janeiro, Março/ 2004;

ABNT - NBR 14931 (2004) – Execução de estruturas de concreto – Procedimento. Rio de Janeiro, Março/ 2004.

• ABECE – w.abece.com.br – Associação Brasileira de Engenharia e Consultoria Estrutural;

• ABCP – w.abcp.org.br – Associação Brasileira de Cimento Portland;

• ABESC – w.abesc.org.br - Associação Brasileira das Empresas de Serviço de Concretagem;

• ACI – w.concrete.org – American Concrete Institute;

• CREA – w.creaba.org.br – Conselho Regional de Engenharia, Arquitetura e Agronomia da Bahia;

• Comunidade da Construção – w.comunidadedaconstrucao.com.br – Reunião de entidades voltadas para a melhoria da qualidade da construção de obras com cimento;

• IBRACON – w.ibracon.org.br – Instituto Brasileiro do Concreto;

• PINI – w.piniweb.com – Editora de livros técnicos;

concreto; etc

• Vídeos – w.youtube.com – busca por concrete forms; concrete pour;

• DCE – w.dptoce.ufba.br – Departamento de Construção e Estruturas da EPUFBA;

• EPUFBA – w.eng.ufba.br – Escola Politécnica da Universidade Federal da Bahia;

• Livros de Engenharia – w.livrosdeengenharia.com.br – site de venda de livros de engenharia;

• LMC – w.lmc.ep.usp.br/pesquisas/tecedu – Laboratório de Mecânica

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