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2 2QUALIDADE DAS ESTRUTURAS

2.1 Condies gerais1 As estruturas de concreto devem atender aos requisitos mnimos de qualidade, durante sua

construo e servio, e aos requisitos adicionais estabelecidos em conjunto entre o autor do projeto estrutural e o contratante.

Os requisitos da qualidade de uma estrutura de concreto so classificados em trs grupos distintos:

capacidade resistente, que consiste basicamente na segurana ruptura; desempenho em servio, que consiste na capacidade da estrutura manter-se em

condies plenas de utilizao, no devendo apresentar danos que comprometam em parte ou totalmente o uso para o qual foi projetada; e

durabilidade, que consiste na capacidade da estrutura resistir s influncias ambientais previstas e definidas em conjunto pelo autor do projeto estrutural e o contratante, no incio dos trabalhos de elaborao do projeto.

A soluo estrutural adotada em projeto deve atender aos requisitos de qualidade estabelecidos nas normas tcnicas, relativos:

capacidade resistente (estado limite ltimo - ELU); ao desempenho em servio (estados limites de servio - ELS); e durabilidade da estrutura. A qualidade da soluo adotada deve ainda considerar as condies: arquitetnicas; funcionais; construtivas; estruturais; e de integrao com os demais projetos (eltrico, hidrulico, ar condicionado, etc.). Todas as condies 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 s estruturas de concreto, o projeto deve atender a todos os requisitos estabelecidos na ABNT NBR 6118 e em outras complementares e especficas, conforme o caso.

As exigncias relativas capacidade resistente e ao desempenho em servio deixam de ser satisfeitas quando so ultrapassados os respectivos estados limites. As exigncias de durabilidade deixam de ser atendidas quando no so observados os critrios de projeto definidos na seo 7 da ABNT NBR 6118.

Para tipos especiais de estruturas, devem ser atendidas exigncias particulares estabelecidas em Normas Brasileiras. Exigncias particulares podem, por exemplo, consistir em resistncia a exploses, ao impacto, aos sismos, ou ainda relativas a estanqueidade, ao isolamento trmico ou acstico.

2.2 Estados limites 2.2.1 Estado limite ltimo (ELU)

Estado limite relacionado ao colapso, ou a qualquer outra forma de runa estrutural, que determine a paralisao do uso da estrutura.

A segurana das estruturas de concreto deve sempre ser verificada em relao aos seguintes estados limites ltimos: 1 O texto relativo a esta seo , basicamente, uma cpia do captulo 5 da ABNT NBR 6118.

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estado limite ltimo da perda do equilbrio da estrutura, admitida como corpo rgido; estado limite ltimo de esgotamento da capacidade resistente da estrutura, no seu

todo ou em parte, devido s solicitaes normais e tangenciais, admitindo-se a redistribuio de esforos internos, desde que seja respeitada a capacidade de adaptao plstica, e admitindo-se, em geral, as verificaes separadas das solicitaes normais e tangenciais;

estado limite ltimo de esgotamento da capacidade resistente da estrutura, no seu todo ou em parte, considerando os efeitos de segunda ordem;

estado limite ltimo provocado por solicitaes dinmicas; estado limite de colapso progressivo; e outros estados limites ltimos que eventualmente possam ocorrer em casos especiais.

2.2.2 Estados limites de servio (ELS) Estados limites de servio so aqueles relacionados durabilidade das estruturas,

aparncia, conforto do usurio e a boa utilizao funcional das mesmas, seja em relao aos usurios, seja em relao s mquinas e aos equipamentos utilizados.

A segurana das estruturas de concreto pode exigir a verificao de alguns dos seguintes estados limites de servio:

estado limite de formao de fissuras (ELS-F) estado limite de abertura das fissuras (ELS-W) estado limite de deformaes excessivas (ELS-DEF) estado limite de vibraes excessivas (ELS-VE) Em construes especiais pode ser necessrio verificar a segurana em relao a outros

estados limites de servio diferentes dos acima definidos.

2.2.2.1 Estado limite de formao de fissuras (ELS-F) Estado em que se inicia a formao de fissuras. Admite-se que este estado limite atingido

quando a tenso de trao mxima na seo transversal for igual resistncia do concreto trao na flexo (13.4.2 e 17.3.1 da ABNT NBR 6118).

2.2.2.2 Estado limite de abertura das fissuras (ELS-W) Estado em que as fissuras se apresentam com aberturas iguais aos mximos estabelecidos

em 13.4.2 e 17.3.3 da ABNT NBR 6118.

2.2.2.3 Estado limite de deformaes excessivas (ELS-DEF) Estado em que as deformaes atingem os limites estabelecidos para a utilizao normal

dados em 13.3 e 17.3.2 da ABNT NBR 6118.

2.2.2.4 Estado limite de vibraes excessivas (ELS-VE) Estado em que as vibraes atingem os limites estabelecidos para a utilizao normal da

construo.

2.3 Durabilidade das estruturas de concreto1 As estruturas de concreto devem ser projetadas e construdas de modo que sob as

condies ambientais previstas na poca do projeto e quando utilizadas conforme preconizado em projeto conservem suas segurana, estabilidade e aptido em servio durante o perodo correspondente sua vida til.

Por vida til de projeto, entende-se o perodo de tempo durante o qual se mantm as caractersticas das estruturas de concreto, desde que atendidos os requisitos de uso e manuteno prescritos pelo projetista e pelo construtor, bem como de execuo de reparos necessrios decorrentes de danos acidentais.

O conceito de vida til aplica-se estrutura como um todo ou s suas partes. Desta forma, determinadas partes das estruturas podem merecer considerao especial com valor de vida til diferente do todo.

1 O texto relativo a esta seo , basicamente, uma cpia do captulo 6 da ABNT NBR 6118.

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A durabilidade das estruturas de concreto requer cooperao e esforos coordenados de todos os envolvidos nos processos de projeto, construo e utilizao, devendo, como mnimo, ser seguido o que estabelece a ABNT NBR 12655, sendo tambm obedecidas as disposies constantes de manual de utilizao, inspeo e manuteno.

O manual de utilizao, inspeo e manuteno deve ser produzido por profissional habilitado, devidamente contratado pelo contratante, de acordo com o porte da construo, a agressividade do meio, as condies de projeto, materiais e produtos utilizados na execuo da obra. Esse manual deve especificar de forma clara e sucinta, os requisitos bsicos para a utilizao e a manuteno preventiva, necessria para garantir a vida til prevista para a estrutura, conforme indicado na ABNT NBR 5674.

2.3.1 Mecanismos de envelhecimento e deteriorao Os mecanismos de envelhecimento e deteriorao so referentes ao concreto, a armadura e

a estrutura propriamente dita. Os mecanismos preponderantes de deteriorao relativos ao concreto so: lixiviao, por ao de guas puras, carbnicas agressivas ou cidas que dissolvem e

carreiam os compostos hidratados da pasta de cimento; expanso por ao de guas e solos que contenham ou estejam contaminados com

sulfatos, dando origem a reaes expansivas e deletrias com a pasta de cimento hidratado;

expanso por ao das reaes entre os lcalis do cimento e certos agregados reativos; e

reaes deletrias superficiais de certos agregados decorrentes de transformaes de produtos ferruginosos presentes na sua constituio mineralgica.

Os mecanismos preponderantes de deteriorao relativos armadura so: despassivao por carbonatao, ou seja, por ao do gs carbnico da atmosfera; e despassivao por elevado teor de on cloro (cloreto). Os mecanismos de deteriorao da estrutura propriamente dita so todos aqueles

relacionados s aes mecnicas, movimentaes de origem trmica, impactos, aes cclicas, retrao, fluncia e relaxao.

2.3.2 Agressividade do ambiente A agressividade do meio ambiente est relacionada s aes fsicas e qumicas que atuam

sobre as estruturas de concreto, independentemente das aes mecnicas, das variaes volumtricas de origem trmica, da retrao hidrulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de concreto.

Nos projetos das estruturas correntes, a agressividade ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na Tabela 2.1 e pode ser avaliada, simplificadamente, segundo as condies de exposio da estrutura ou de suas partes.

O responsvel pelo projeto estrutural, de posse de dados relativos ao ambiente em que ser construda a estrutura, pode considerar classificao mais agressiva que a estabelecida na Tabela 2.1.

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Classe de agressividade

ambiental Agressividade

Classificao geral do tipo de ambiente para

efeito de projeto

Risco de deteriorao 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 mar

Elevado

1) Pode-se admitir um microclima com uma classe de agressividade mais branda (um nvel acima) para ambientes internos secos (salas, dormitrios, banheiros, cozinhas e reas de servio 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 nvel acima) em: obras em regies de clima seco, com umidade relativa do ar menor ou igual a 65%, partes de estrutura protegidas de chuva em ambientes predominantemente secos, ou regies onde chove raramente.

3) Ambientes quimicamente agressivos, tanques industriais, galvanoplastia, branqueamento em industrias de celulose e papel, armazns de fertilizantes, industrias qumicas.

Tabela 2.1 - Classes de agressividade ambiental

2.4 Critrios de projeto visando a durabilidade1 2.4.1 Drenagem

Deve ser evitada a presena ou acumulao de gua proveniente de chuva ou decorrente de gua de limpeza e lavagem, sobre as superfcies das estruturas de concreto.

As superfcies expostas que necessitam ser horizontais, tais como coberturas, ptios, garagens, estacionamentos, e outras, devem ser convenientemente drenadas, com disposio de ralos e condutores.

Todas as juntas de movimento ou de dilatao, em superfcies sujeitas ao de gua, devem ser convenientemente seladas, de forma a torn-las estanques passagem (percolao) de gua.

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

2.4.2 Formas arquitetnicas e estruturais Disposies arquitetnicas ou construtivas que possam reduzir a durabilidade da estrutura

devem ser evitadas. Deve ser previsto em projeto o acesso para inspeo e manuteno de partes da estrutura

com vida til inferior ao todo, tais como aparelhos de apoio, caixes, insertos, impermeabilizaes e outros.

2.4.3 Qualidade do concreto de cobrimento A durabilidade das estruturas altamente dependente das caractersticas do concreto e da

espessura e qualidade do concreto do cobrimento da armadura. Ensaios comprobatrios de desempenho da durabilidade da estrutura frente ao tipo e nvel

de agressividade previsto em projeto devem estabelecer os parmetros mnimos a serem atendidos. Na falta destes e devido existncia de uma forte correspondncia entre a relao gua/cimento, a resistncia compresso do concreto e sua durabilidade, permite-se adotar os requisitos mnimos expressos na Tabela 2.2.

1 O texto relativo a esta seo , basicamente, uma cpia do captulo 7 da ABNT NBR 6118.

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Classe de agressividade (Tabela 2.1) Concreto I II III IV

Relao gua/cimento em

massa 0,65 0,60 0,55 0,45

Classe de concreto (ABNT NBR 8953) C20 C25 C30 C40

Tabela 2.2 - Correspondncia entre classe de agressividade e qualidade do concreto

Os requisitos das Tabela 2.2 e Tabela 2.3 so vlidos para concretos executados com cimento Portland que atenda, conforme seu tipo e classe, s especificaes 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 mnimos de cimento por metro cbico de concreto de acordo com a ABNT NBR 12655.

No permitido o uso de aditivos contendo cloreto na sua composio em estruturas de concreto armado.

2.4.3.1 Cobrimento O cobrimento mnimo da armadura o menor valor que deve ser respeitado ao longo de

todo o elemento considerado e que se constitui num critrio de aceitao. Para garantir o cobrimento mnimo (cmin) o projeto e a execuo devem considerar o

cobrimento nominal (cnom), que o cobrimento mnimo acrescido da tolerncia de execuo (c). Assim as dimenses das armaduras e os espaadores devem respeitar os cobrimentos nominais, estabelecidos na Tabela 2.3 para c = 10 mm. Nas obras correntes o valor de c deve ser maior ou igual a 10 mm.

Classe de agressividade ambiental (Tabela 2.1) I II III IV2) Componente ou elemento

Cobrimento nominal (cnom) Laje1) 20 mm 25 mm 35 mm 45 mm

Viga1) e Pilar 25 mm 30 mm 40 mm 50 mm 1) Para a face superior de lajes e vigas que sero 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 cermicos, pisos asflticos, e outros tantos, as exigncias desta tabela podem ser substitudas pelo cobrimento nominal referente barra ou feixe (cnom barra ou cnom feixe), respeitado um cobrimento nominal de no mnimo 15 mm (cnom 15 mm).

2) Nas faces inferiores de lajes e vigas de reservatrios, estaes de tratamento de gua e esgoto, condutos de esgoto, canaletas de efluentes e outras obras em ambientes qumica e intensamente agressivos a armadura deve ter cobrimento nominal igual ou maior que 45 mm (cnom 45 mm).

Tabela 2.3 - Correspondncia entre classe de agressividade ambiental e cobrimento nominal para c = 10 mm

Quando houver um adequado controle de qualidade e rgidos limites de tolerncia da variabilidade das medidas durante a execuo pode ser adotado o valor c = 5 mm, mas a exigncia de controle rigoroso deve ser explicitada nos desenhos de projeto. Permite-se, ento, a reduo dos cobrimentos nominais prescritos na Tabela 2.3. em 5 mm.

Os cobrimentos nominais e mnimos esto sempre referidos superfcie da armadura externa, em geral face externa do estribo (Figura 2.1).

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Figura 2.1 - Cobrimentos de barras longitudinais e transversais

O cobrimento nominal de uma barra ou de um feixe de barras (Figura 2.2) deve sempre ser:

ncc

nfeixenom

barranom

==

Equao 2.1

Figura 2.2 - Feixe de barras A dimenso mxima caracterstica do agregado grado utilizado no concreto no pode

superar em 20% a espessura nominal do cobrimento, ou seja:

nommax c 1,2d Equao 2.2

2.4.4 Controle da fissurao O risco e a evoluo da corroso do ao na regio das fissuras de flexo transversais

armadura principal depende essencialmente da qualidade e da espessura do concreto de cobrimento da armadura. Aberturas caractersticas limites de fissuras na superfcie do concreto estabelecidas no item 13.4.2 da ABNT NBR 6118, em componentes ou elementos de concreto armado, so satisfatrias para as exigncias de durabilidade.

2.5 Simbologia especfica 2.5.1 Smbolos base

cl cobrimento da barra longitudinal cmin cobrimento mnimo cnom cobrimento nominal (cobrimento mnimo acrescido da tolerncia de execuo) ct cobrimento da barra transversal (estribo) dmax dimenso mxima caracterstica do agregado grado n nmero de barras que constituem um feixe dimetro das barras que constituem um feixe barra dimetro da barra feixe dimetro equivalente de um feixe de barras l dimetro da barra longitudinal

cl

t cl cnom l ct cnom t

l ct

= barra

n = feixe

n = 3 n = 3

cnom n

n cnom n

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n dimetro equivalente de um feixe de barras (dimetro nominal) t dimetro da barra transversal (estribo) c tolerncia de execuo para o cobrimento

2.5.2 Smbolos subscritos barra barra feixe feixe max mximo min mnimo nom nominal

2.6 Exerccios Ex. 2.1: Determinar a menor classe possvel de concreto (menor fck), bem como o maior

fator possvel gua/cimento (maior A/C) para as seguintes construes: construo urbana, ambiente interno seco; construo industrial, ambiente externo seco; e construo marinha, ambiente externo. Ex. 2.2: Determinar o cobrimento nominal a ser adotado para as barras das vigas e pilares

das seguintes construes: construo urbana, ambiente interno seco; construo industrial, ambiente externo seco; e construo marinha, ambiente externo. Ex. 2.3: Determinar os valores de a e b do estribo abaixo representado. A viga ser

construda em local de classe de agressividade ambiental II, as barras longitudinais superiores tem dimetro 10 mm, as barras longitudinais inferiores tem dimetro 16 mm e o estribo ser constitudo por barras de 6,3 mm. Considerar valores inteiros (em centmetros) para as dimenses a e b, barras mais prximas possvel das faces e ignorar as curvaturas dos cantos do estribo.

Ex. 2.4: Determinar as coordenadas dos eixos das barras longitudinais mostradas na figura abaixo. A viga ser construda em local de classe de agressividade ambiental I, as barras longitudinais superiores tem dimetro 16 mm, as barras longitudinais inferiores tem dimetro 25 mm e o estribo ser constitudo por barras de 8 mm. Considerar as barras mais prximas possvel das faces.

x

30 cm

50 cm

y

20 cm

40 cm

a

b