Trabalho de Introdução a Engenharia Civil: Concreto Armado

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Trabalho de Introdução a Engenharia Civil: Concreto Armado

  1. 1. 1 1- INTRODUÇÃO A tecnologia do concreto reforçado com fibras de aço vem sendo estudada e aprimorada ao longo dos anos de uma maneira intensa. Sua utilização é indicada como alternativa técnica e economicamente viável para diversos tipos de aplicações, mesmo para casos de certas estruturas convencionais em concreto armado (FRANCO, 2008). O concreto armado surgiu da necessidade de aliar a durabilidade da pedra com a resistência do aço, com as vantagens do material composto poder assumir qualquer forma, com rapidez e facilidade, e com o aço envolvido e protegido pelo concreto para evitar a sua corrosão. Segundo, ANDRADE (2006) em qualquer lugar que estejamos se olharmos para os lados com certeza iremos nos deparar com este material. É um material que tem aceitação mundial, e no Brasil é utilizado em todo o território nacional. A tecnologia das estruturas de concreto armado também trouxe profundas alterações no comportamento das alvenarias, que deixaram de lado sua função principal de estruturar as edificações e passaram a ser adotadas como elementos de vedação. (MENACHE, 2008) Devido à abundância dos materiais constituintes do concreto armado na natureza, a facilidade de aplicação do material que se molda a qualquer forma e seu custo-benefício, que o torna praticamente imbatível no mercado da engenharia civil. (ANDRADE, 2006) No entanto, com a velocidade de execução das obras, o aumento dos vãos e a redução da rigidez, rupturas e infiltrações começaram a ser significativas, trazendo altos custos e, principalmente, o descrédito para as construtoras que não conseguem mais edificar sem o processo fissuratório, seja uma simples residência térrea seja um edifício de múltiplos andares. (MENACHE, 2008) No ano de 2007 foram publicadas, quase que simultaneamente, as duas novas normas focando o uso de fibras de aço para concreto. Uma delas é a nova especificação de fibras de aço, que foi publicada pela ABNT em 2007 juntamente com a revisão da norma NBR 8890. Com estes dois documentos foram dados um grande passo para o embasamento da futura normalização brasileira para o concreto reforçado com fibras de aço, sendo que ainda falta muito por fazer. (FARIA, NETO E FIGUEIREDO, 2008) Neste trabalho temos como objetivo explicar de forma sucinta a história e evolução do concreto armado, buscando embasamento em livros de grandes autores e artigos científicos, apresentando um trabalho de menor proporção, entretanto, com uma fácil didática, que facilita o entendimento do leitor iniciante.
  2. 2. 2 2 - DESENVOLVIMENTO 2.1 – O CONCEITO DE CONCRETO ARMADO De acordo com o Prof. Dr. DIRCEU(2008), o concreto armado como o conhecemos é um material novo. Até o final do século XIX os sistemas construtivos usuais eram as estruturas em madeira e em alvenaria. Como a madeira, embora abundante na época, apresentasse os problemas de durabilidade e combustão (muitas cidades sofreram sinistros de grandes proporções), já alvenaria de pedras ou de tijolos foi o sistema estrutural empregado nas obras mais importantes. De uma maneira geral, a alvenaria pode ser definida como um sistema construtivo que consiste na moldagem de unidades (pedras, tijolos ou blocos) unidas por um ligante (a argamassa). Segundo, (HENRIQUE,2006) o Concreto Armado e um material de construção composto, no qual a ligação entre o concreto e a armadura de aço é divida a aderência do cimento e a efeitos de natureza mecânica. As barras de armadura absorvem esforços de tração nos elementos submetidos à flexão ou tração, já que o concreto tem grande resistência à compressão (p.18). Para entendermos melhor estes esforços que atuam sobre estas superfícies (BOTELHO, 2006) explica que, só ocorre tração numa estrutura quando suas partes sofrem estiramento, e a compressão numa estrutura quando suas partes sofre encurtamento, aproximação (conforme exemplos na foto 1). Figura 1. Demonstração de atração e compressão (BOTELHO,2006). Esta fórmula revolucionou o modelo de construir, porque como cita (SANTOS, Roberto. 2006) A novidade está justamente na reunião da propriedade de resistência à tração do aço com a resistência à compressão do concreto, que permite vencer grandes vãos e alcançar alturas extraordinárias,
  3. 3. 3 além disso, o concreto é um material plástico, moldável, ao qual é possível impor os mais variados formatos. Diante do entendimento dos parágrafos anteriores, entendemos que para construção obtenha êxito, o engenheiro deve determinar alguns elementos como: a resistência do concreto, a bitola do aço, o espaçamento entre as barras e a dimensão das peças que farão parte das construções de casas de alvenaria, rodovias, pontes, edifícios, usinas hidrelétricas e nucleares, plataformas tenha mais resistência.
  4. 4. 4 2.2 - A HISTÓRIA DO CONCRETO ARMADO O ano de 1849 é considerado como a data do descobrimento do concreto armado. Joseph- Louis Lambot (1814-1887) um agricultor francês que construía tanques de cimento reforçado com ferros, construiu um barco usando o mesmo sistema e o testou em lagoas de sua propriedade agrícola. Esse barco foi patenteado em 1855 e, no mesmo ano, foi apresentado na Feira Mundial de Paris (o protótipo original é preservado no Museu de Brignoles, França – Figura 2). Observa-se, porém, que o tipo de concreto usado nesse barco, no início do século 20 passou a ser denominado ferro-cimento ou cimento armado, que no Brasil conhecemos como argamassa armada. (DIRCEU,2008) Figura 2. Primeiro registo de concreto armado (Lambot,1855). Monier em 1861 percebeu que o concreto juntamente com uma quantidade relativa de barra de ferro, era muito útil para dar formar a qualquer objeto. Suas primeiras realizações foram peças como: bacias, caixa d’agua, tubos para encanamentos. De acordo com (DIRCEU,2008) A grande importância de Monier foi entender as características, as vantagens e desvantagens dos materiais para combiná-los adequadamente, aproveitando as melhores características de cada material. Monier identificou que o concreto era facilmente obtido e moldado, tinha considerável resistência à compressão e ao esmagamento, porém apresentava deficiências em relação ao cisalhamento e à tração; por outro lado o aço era extremamente resistente à tração e era facilmente encontrado em formas simples como barras longas. Dessa forma, a grande colaboração de Monier ao concreto armado foi, mesmo que de forma empírica e intuitiva, dispor as armaduras corretamente de forma que seus elementos de concreto armado tivessem resistência à compressão, à tração e ao cisalhamento.
  5. 5. 5 Contudo em 1875, Monier construiu no castelo de Chazelet a primeira ponte de concreto armado, que pode ser visualizada na próxima página, figura 3. . Figura 3. Primeira ponte construída em concreto armado,( MONIER,1875.) Entretanto, (Franco, 2008) defende que “A idéia de reforçar compostos frágeis com elementos fibrosos perde-se no tempo. Existem registros onde se relata que, no antigo Egito, misturavam-se palhas nas argilas para se confeccionar tijolos, obtendo assim materiais de maior qualidade e durabilidade para aplicação nas construções daquela época”. Segundo, (HENRIQUE,2006) foi dessa maneira que Hyatt conseguiu descobrir o verdadeiro papel da armadura, no trabalho com o concreto como peça composta, compreendendo a necessidade de uma armadura transversal muito bem ancorada, exatamente com o atual estado do conhecimento do concreto do armado recomenda. Entre as conclusões temos: Material de construção resistente ao fogo Garantir a resistência do fogo envolvendo toda a armadura com concreto O funcionamento do aço com o concreto é perfeito. O coeficiente de dilatação térmica dos materiais é suficientemente igual. A relação do modulo de elasticidade deve ser adotado igual a 20. Concreto com ferro o lado tradicional não serve somente para construções de edifícios, como também para abrigo (p.24) Na França, Hennebique foi o primeiro após Hyatt a compreender a função das armaduras no concreto. “Percebeu a necessidade de dispor outras armaduras além da armadura reta de tração. Imaginou armaduras dobradas, prolongadas em diagonal e ancoradas na zona de compressão. Foi o primeiro a colocar estribos com a finalidade de absorver tensões oriundas da força cortante e o criador das vigas T, levando em conta a colaboração da laje como mesa de compressão”, (VASCONCELOS, 1985). Na Alemanha estabeleceu-se a teoria mais completa do novo material, toda ela baseada em experiências e ensaios. VASCONCELOS (1985) cita que “O verdadeiro desenvolvimento do concreto armado no mundo iniciou-se com
  6. 6. 6 Gustavo Adolpho Wayss” que fundou sua firma em 1875, após comprar as patentes de Mounier para empregar no norte da Alemanha”. Até cerca do ano de 1920 o concreto armado era chamado de “cimento armado. Desde então segundo GORETTI,Camila vários estudos foram realizados até que a desconfiança em relação ao material fosse superada. Hoje sabe-se que a alcalinidade do cimento hidratado protege o aço contra a corrosão, que a aderência do aço e do concreto é boa (melhor ainda nas barras com nervuras), e que o concreto e o aço têm o mesmo coeficiente de dilatação e de contração térmica. Em 1902 foi erguido o primeiro prédio comercial de grande altura (64 metros), o Ingalls Building em Ohio, Estados Unidos. A construção gerou polêmica na época, devido aos comentários de que o edifício poderia não resistir às ações do vento e à retração do concreto. Figura 4 Ingalls Building em Ohio Contudo, em nenhum país desse mundo modernizado a tecnologia do concreto armado foi tão predominante quanto no Brasil. Ele é o material estrutural absolutamente hegemônico nas construções das cidades brasileiras, sejam elas formais ou informais. (SANTOS, 2006) O uso tão amplo, diverso e por vezes indiscriminado do concreto armado em nossas cidades parece resultar daquilo que se denomina “tecnologia formal adaptada”, isto é, uma tecnologia que importa materiais, procedimentos, normas e tipologias dos países centrais, porém aplica-os de modo apenas parcial e incompleto (Cf. PELLI, 1989). SANTOS (2006) completa ainda este assunto dizendo que esse modelo teórico, trata-se de uma situação típica de “culturas periféricas”, cujas opções tecnológicas estariam essencialmente determinadas por sua subordinação à cultura dos países centrais. Mas, ainda que o modelo de Pelli possa soar plausível para explicar a difusão do concreto armado no Brasil, ele simplifica em demasia a relação entre cultura central e cultura periférica, análoga à relação entre cidade formal e informal.
  7. 7. 7 Segundo (SANTOS, 2008) Em 1904 foram construídos casas e sobrados em Copacabana, no Rio de Janeiro. Em 1901, ocorreram construções de galerias de água em cimento armado, com 47 m e 74 m de comprimento. O primeiro edifício em São Paulo data de 1907/1908, sendo um dos mais antigos do Brasil em “cimento armado”, com três pavimentos. A partir de 1924 quase todos os cálculos estruturais passaram a serem feitos no Brasil, com destaque para o engenheiro estrutural Emílio Baumgart. VASCONCELOS (2006) refere-se a Emílio Baumgart como o responsável pelo desenvolvimento do concreto armado no Brasil. Foi dele o primeiro escritório de calculo de concreto armado no Brasil na cidade do Rio de Janeiro em 1925. Foi passando todo o seu conhecimento e genialidade e seus colaboradores que chegamos num patamar elevado no que se trata de concreto armado.
  8. 8. 8 2.3 - RECORDES BRASILEIRO EM CONSTRUÇÕES DE CONCRETO ARMADO De acordo com (VASCONSELOS e CECHELLA, 2006; HENRIQUE,2006) o Brasil teve alguns recorde em construções usando como material o concreto Armado, a seguir, segue alguns registros de grandes projetos em concreto armado. Marquise da tribuna do Jockey Clube do Rio de Janeiro, com balanço de 22,4 m (recorde mundial em 1926),; Figura 5. Jockey Clube Ponte Presidente Feliciano Sodré em Cabo Frio, em 1926, com arco de 67 m de vão (recorde na América do Sul); Figura 6. Ponte presidente Feliciano Sodré
  9. 9. 9 Edifício Martinelli em São Paulo em 1925, com 106,5 m de altura (30 pavimentos – recorde mundial). Figura 7 Edifício Martinelli Elevador Lacerda em Salvador em 1930, com altura total de 73 m. Figura 8 Elevador Lacerda
  10. 10. 10 Edifício “A Noite” no Rio de Janeiro em 1928, com 22 pavimentos, o mais alto do mundo em concreto armado, com 102,8 m de altura, projeto de Emílio Baumgart. Figura 9 Edifício “A Noite” Ponte Emílio Baumgart em Santa Catarina em 1930, com o maior vão do mundo em viga reta (68 m), onde foi utilizado pela primeira vez o processo de balanço sucessivo. Figura 10 Ponte Emílio Baumgart
  11. 11. 11 Ponte da Amizade em Foz do Iguaçu em 1965, com extensão de 552 m e o maior arco de concreto armado do mundo, com 290 m de vão. Figura 11 Ponte da Amizade Museu de Arte de São Paulo em 1969, com laje de 30 x 70 m livres, recorde mundial de vão, com projeto estrutural de Figueiredo Ferraz. Figura 12 Museu de Arte de São Paulo
  12. 12. 12 Edifício Itália em São Paulo em 1962, o mais alto edifício em concreto armado do mundo durante alguns meses. Figura 13 Edifício Itália Ponte Colombo Salles em Florianópolis em 1975, a maior viga contínua protendida do mundo, com 1.227 m de comprimento, projeto estrutural de Figueiredo Ferraz. Figura 14 Ponte Colombo Salles Usina Hidroelétrica de Itaipu em 1982, a maior do mundo com 190 m de altura, projetada e construída por brasileiros e paraguaios, com coordenação americano-italiana. Figura 15 Usina Hidroelétrica de Itaipu
  13. 13. 13 2.4 - VANTAGENS E DESVANTAGEM DO USO DO CONCRETO ARMADO Para FRANCO (2008, p. 15) o concreto armado é um material que vem sendo largamente usado em todos os países do mundo, em todos tipos de construção, em função de várias características positivas, como por exemplo: “a) Economia: especialmente no Brasil, os seus componentes são facilmente encontrados e relativamente a baixo custo; b) Conservação: em geral, o concreto apresenta boa durabilidade, desde que tenha a dosagem correta e seja bem misturado, lançado e adensado. É também muito importante que os cobrimentos mínimos das armaduras sejam rigorosamente obedecidos; c) Adaptabilidade: favorece à arquitetura pela sua fácil modelagem; d) Rapidez de construção: a execução e o recobrimento são relativamente rápidos; e) Segurança contra o fogo: desde que a armadura seja protegida por um cobrimento mínimo adequado de concreto; f) Impermeabilidade: desde que dosado e executado de forma correta; g) Resistência a choques e vibrações: os problemas de fadiga são menores”. FRANCO (2008) ainda continua dizendo que por outro lado, o concreto armado também apresenta desvantagens, sendo as principais as seguintes: “a) Peso próprio elevado, relativamente à resistência: peso específico γconc = 25 kN/m3 = 2,5 tf/m3; b) Reformas e adaptações são de difícil execução; c) Fissuração (existe, ocorre e deve ser controlada); d) Transmite calor e som”.
  14. 14. 14 2.5 - Normas para o uso do concreto armado O concreto Armado é um material que quando utilizado de acordo com os procedimentos executivos e quando bem projetado consegue uma longa vida útil, um dos pontos contestáveis até hoje nesse meio. Já tivemos diversas experiências ruins de execução de obras mal executadas onde o meio esterno afetou a estrutura e por fim deu-se a obra uma vida útil pequena, é o caso de uma ponte que veio a ruína em Santos no ano de 1991, onde o laudo pontou como causa a falta de cobrimento necessário acarretando na corrosão da armadura. (HENRIQUE,2006) Devido a busco por melhoras e normalizar as construções a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) foi fundada em 1937, pela iniciativa privada, sendo essa entidade autorizada para a regulamentação e impressão das normas técnicas no Brasil. A ABNT produz os seguintes tipos de normas técnicas: Procedimento (NB), Especificação (EB), Método de ensaio (MB), Padronização (PB), Termologia (TB), Simbologia (SB) e classificação (CB), (Filho, 2006). Para o Engenheiro de estrutura de concreto armado, são de maior interesse as seguintes normas: NBR-6118: Projeto de estruturas de concreto (2003) NBR-14931: Execução e estruturas de concreto (2003) NBR-9062: Projeto e execução de estruturas de concreto pré-moldado (2001) NBR-7187: Cálculo e execução de pontes de concreto armado; NBR-6122: Projeto e execução de fundações (1996); NBR-6119: Calculo e execução de lajes mistas (antiga NB-4); NBR-6120: Cargas para o calculo de estrutura de edificações (1980); NBR-6123: Forças devidas ao vento em edificações (1988); NBR-7480: Barras e fios de aço destinados a armaduras para concreto armado (1996); NBR-8681: Ações e segurança nas estruturas (2003).
  15. 15. 15 3 – CONCLUSÃO Concluímos que com o aperfeiçoamento da tecnologia e as transformações sócias econômicas, podemos usufruir de todas as conquistas que obtivemos com a evolução do concreto armado. Conquista que possibilitaram realizar projetos com os mais variados tipos de arquitetura, beneficiando vários setores na sociedade como na área de habitação, saneamento entre outras. Apesar de possuir algumas desvantagens como já foi descrito em nosso trabalho, o cimento armado quando associado a profissionais capacitados e tecnologia acaba se tornando umas das melhores formas para se executar um projeto, não podendo esquecer-se de citar que o mesmo é ecologicamente correto, pois a maioria de seus materiais de produção é composta de origem natural, tornando um dos materiais da construção civil com melhor custo beneficio em curto espaço de tempo.
  16. 16. 16 4 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BOTELHO, Manoel Henrique Campos. Concreto Aramado, eu te amo, para arquitetos. São Paulo: Edgard Blucher, 2006. 2 ed. V.1. Botelho, Manoel Henrique Campos e Marchetti, Osvaldemar. Concreto armado eu te amo, São Paulo: Edgard Blucher, 2011.3 ed. V.2. Andrade, Paulo Henrique de. Evolução do concreto armado, São Paulo: 2006 Vasconcelos, Agustos carlos de. O concreto no Brasil. São Paulo:Pini, 1992. 1ed. V.2. FILHO, Júlio de Mesquita. Introdução Ao estudo do concreto Armado, Ilha Solteira/ SP: 2006. PP.5-6. SANTOS, Roberto Eustáquio dos. A cultura do concreto armado no Brasil: educação e deseducação dos produtores do espaço construído. In: Anais do IV Congresso Brasileiro de História da Educação. Goiania: Universidade Católica de Goiânia, 2006. BASTOS, Paulo Sérgio Dos Santos. ESTRUTURAS DE CONCRETO I: Fundamentos do concreto armado. Bauru/SP: 2006 BASTOS, Paulo Sérgio Dos Santos. Sistemas Estruturais I: Histórico e Principais Elementos Estruturais de Concreto Armado. Bauru/SP: 2006 FRANCO, Bruno Luiz Marson. A tecnologia do concreto reforçado com fibras de aço. Concreto e construções. Nº 50, p.42-47, Abr./Mai ./Jun., 2008 FIGUEIREDO, Antonio Domingues de; NETO, Pedro Jorge Chama e FARIA, Hernando Macedo . A nova normalização brasileira sobre fibras de aço. Concreto e construções. Nº 50, p.67-75, Abr./Mai ./Jun., 2008 MENACHE, Alberto. Aços para construção civil – alvenarias. Concreto e construções. Nº 50, p. 15-22, Abr./Mai ./Jun., 2008 Site de busca sobre a revista Concreto e construções: <www.ibracon.org.br >. Acesso em 06 de fevereiro de 2014 Goretti, Camila. Uma breve história do concreto armado. Disponível em: <http://blogdopetcivil.com/2013/07/31/a-historia-do-concreto-armado/> Acessado em: 06 de fevereiro de 2014 Site de busca sobre o concreto armado: <http://www.portaldoconcreto.com.br/cimento/concreto/armados.html>. Acesso em 06 de fevereiro de 2014
  17. 17. 17 Figura1: BOTELHO, Manoel Henrique Campos. Concreto Aramado, eu te amo, para arquitetos. Figura 2:Disponível em: < http://1.bp.blogspot.com/-hZwft1NMfiQ/T2Eg1- hzSUI/AAAAAAAABvg/cqV-pFErbPM/s1600/Documento1.JPG> Acessado em: 07 de fevereiro de 2014 Figura 3: Disponível em: < http://petcivilufjf.files.wordpress.com/2013/07/monier_bridge_chazelet.jpg?w=5 60> Acessado em: 10 de fevereiro de 2014 Figura 4: Disponível em: < http://thisisbuildingmaterials.blogspot.com.br/2012/03/examples-of-famous- concrete-buildings.html> Acessado em:10 de fevereiro de 2014 Figura 5: Disponível em: <httpwww.riodejaneiroaqui.comfigurasjockey-club- arquibancadas.jpg> Acessado em: 08 de fevereiro de 2014 Figura 6: Disponível em: < http2.bp.blogspot.com- 0PHVHA36C1IUYHsuuHVeVIAAAAAAAAL0I3j1DSVvS9BAs1600cidade_cabo_ frio_ponte.jpg> Acessado em: 08 de fevereiro de 2014 Figura 7: Disponível em: <httpupload.wikimedia.orgwikipediacommons33fEdif%C3%ADcio_Martinelli_01 .JPG> Acessado em: 07 de fevereiro de 2014 Figura 8: Disponível em: <httpwww.baixaki.com.brimagenswpapersBXK31904_elevador-lacerda- salvador800.jpg> cessado em: 08 de fevereiro de 2014 Figura 9: Disponível em: <httpwww.eliomar.com.brwp- contentuploads201303avenida-central-01.jpg> Acessado em: 08 de fevereiro de 2014 Figura 10: Disponível em: <httpederluiz.comarquivos_noticiasfotos1341668088_3.JPG> Acessado em: 08 de fevereiro de 2014 Figura 11: Disponível em: http://g1.globo.com/Noticias/Brasil/foto/0,,39006069- EX,00.jpg Acessado em: 9 de fevereiro de 2014 Figura 12: Disponível em: <httpwww.portalraj.com.brwp- contentuploads201208masp11.jpg> Acessado em: 07 de fevereiro de 2014 Figura 13: Disponível em: <httpstatic.panoramio.comphotoslarge25606725.jpg> Acessado em: 07 de fevereiro de 2014
  18. 18. 18 Figura 14: Disponível em: <httpsaopaulo.com.brwp- contentuploads201312terraco-italia-1.jpg> Acessado em: 08 de fevereiro de 2014 Figura 15: Disponível em: < http2.bp.blogspot.com-H3C8t-dyKUkT-o3- 4ScLCIAAAAAAAAACQgh8xocm9kSss1600usina.jpg> Acessado em: 08 de fevereiro de 2014

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