Aos para Concreto Armado - ??Aos para Concreto Armado 16 Figura 13 Degradao das armaduras em ponte de concreto armado por ao de cloretos em ambiente marinho.

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    07-Feb-2018

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Aos para Concreto Armado 14 Aos para Concreto Armado 3) Generalidades e Mecanismos de Deteriorao O ao empregado em barras nas peas de concreto armado uma liga constituda principalmente de ferro e carbono, qual so incorporados outros elementos para melhoria das propriedades. O ao usado em conjunto com o concreto com a finalidade principal de resistir aos esforos de trao, que no so suportados pelo concreto. Segundo a NBR 6118:2014, a massa especfica dos aos para concreto armado pode ser tomada como =7850kg/m3. O valor do coeficiente de dilatao trmica do ao, para intervalos de temperatura entre 20oC e 150oC, pode ser considerado de =10-5/oC. Alguns mecanismos de deteriorao das armaduras de concreto armado so apontados pela NBR 6118:2014 dentre os quais podem-se destacar: Lixiviao por ao de guas que dissolvem e carreiam os compostos hidratados da pasta de cimento. Trata-se de um fenmeno mais comum em lajes de concreto armado com impermeabilizao deficiente segundo ilustra a Figura 10. Figura 10 Processo de lixiviao em laje de concreto armado. 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; Aos para Concreto Armado 15 Expanso por ao das reaes entre os lcalis do cimento e certos agregados reativos; Trata-se da chamada reao lcali-agregado (RAA) que consiste numa reao qumica lenta entre constituintes do agregado e hidrxidos alcalinos, na presena de gua. Esta reao provoca o surgimento de um gel expansvel causador de alto processo de fissurao em estruturas de concreto armado conforme ilustra a Figura 11. Figura 11 Presena de reaes lcali-agregado em blocos de fundao de edifcios. Segundo a NBR 6118:2014 os mecanismos preponderantes de deteriorao relativos armadura so: Despassivao por carbonatao, ou seja, por ao do gs carbnico da atmosfera; O teste de carbontao pode ser facilmente realizado atravs da aplicao de fenolftalena que reage formando-se cores distintas segundo o tipo de ambiente (cido incolor, neutro incolor ou bsico (10 Aos para Concreto Armado 16 Figura 13 Degradao das armaduras em ponte de concreto armado por ao de cloretos em ambiente marinho. Visando-se garantir a durabilidade, qualidade e proteo adequada das estruturas de concreto armado, a NBR 6118:2014 estipula algumas diretrizes a serem seguidas pelo projetista, iniciando-se pela determinao da classe de agressividade ambiental conforme a Tabela 1. Tabela 1 Classes de agressividade ambiental segundo a NBR 6118:2014. Classe de agressividade ambiental Agressividade Classificao geral do tipo de ambiente para efeito de projeto Risco de deteriorao da estrutura I Fraca Rural Insignificante Submersa II Moderada Urbana1,2 Pequeno III Forte Marinha1 Grande Industrial1,2 IV Muito Forte Industrial1,3 Elevado Respingos de mar 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 da estrutura protegidas de chuva em ambientes predominantemente secos, ou regies onde chove raramente. 3) Ambientes quimicamente agressivos, tanques industriais, galvanoplastia, branqueamento em indstrias de celulose e papel, armazns de fertilizantes, indstrias qumicas. Frente a classe de agressividade, deve-se garantir uma quantidade mnima de relao gua/cimento, resistncia compresso e cobrimento segundo as tabelas abaixo: Tabela 2 Qualidade do concreto frente a classe de agressividade segundo a NBR 6118:2014. Concreto Tipo Classe de Agressividade I II III IV Relao a/c em massa CA 0,65 0,60 0,55 0,45 CP 0,60 0,55 0,50 0,45 Classe do concreto CA C20 C25 C30 C40 CP C25 C30 C35 C40 Aos para Concreto Armado 17 Tabela 3 Cobrimento do concreto frente a classe de agressividade segundo a NBR 6118:2014. Tipo de Estrutura Elemento Classe de agressividade ambiental I II III IV Cobrimento nominal (mm) Concreto Armado Laje 20 25 35 45 Viga/Pilar 25 30 40 50 Contato com o Solo 30 40 50 Concreto Protendido Laje 25 30 40 50 Viga/Pilar 30 35 45 55 O clculo do cobrimento nominal estipulado na Tabela 3 leva-se em considerao uma tolerncia de execuo: = + onde: representa o cobrimento nominal, o cobrimento mnimo e a tolerncia de execuo para o cobrimento cujo valor estipulado por norma igual a 10mm. Para garantir o cobrimento mnimo (), o projeto e a execuo devem considerar o cobrimento nominal (), que o cobrimento mnimo acrescido da tolerncia de execuo (). Assim, as dimenses das armaduras e os espaadores devem respeitar os cobrimentos nominais, estabelecidos na Tabela 3, para = 10 mm. Quando houver um controle adequado de qualidade e limites rgidos de tolerncia da variabilidade das medidas durante a execuo, pode ser adotado o valor = 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 3, em 5 mm. Os cobrimentos nominais e mnimos esto sempre referidos superfcie da armadura externa, em geral face externa do estribo. O cobrimento nominal de uma determinada barra deve sempre ser: = = . onde: corresponde ao dimetro da armadura longitudinal de trao e corresponde ao dimetro considerado do feixe de barras igual ao produto entre o dimetro de uma barra pela raiz quadrada do nmero de barras que compoem o feixe. 4) Comportamento Mecnico e Classificao O comportamento mecnico do ao usado em armaduras de concreto armado pode ser avaliado segundo o procedimento experimental determinado pela NBR 6892-1:2013 (Materiais metlicos Ensaio de trao temperatura ambiente). Aos para Concreto Armado 18 Basicamente utiliza-se um ensaio de trao direta efetuado em uma mquina de ensaios universal cujos valores de alongamento da barra so representados por um relgio comparador (extensmetro) ligado diretamente barra conforme ilustra a Figura 14 abaixo. O comportamento mecnico tenso-deslocamento pode ser verificado na Figura 15. Nota-se que o comportamento mecnico pr-pico (antes que a tenso de escoamento seja atingida) basicamente elstico-linear e, portanto, condizente com a Lei de Hooke. Uma vez atingida a tenso de escoamento, percebe-se a formao de um patamar de escoamento cujos valores de deslocamento so acrescidos para um mesmo nvel de carga e tenso. O trecho ps-pico caracteriza-se por um pequeno acrscimo de tenso sob grande variao de deslocamentos. Na Figura 15, o valor corresponde a tenso de escoamento mdia obtida em ensaio. Figura 14 Ensaio de trao direta em barras do tipo CA com dimetro de 20mm. Figura 15 Resultado de ensaio de trao direta em barras do tipo CA-60. O diagrama simplificado tenso-deformao usado em projeto pode ser visualizado na Figura 16. 01020304050607080900 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50Deslocamento (mm)Tenso (kN/cm2)cp 01cp 02cp 03Trecho elstico-linear (pr-pico) Patamar de escoamento Trecho ps-pico fy Aos para Concreto Armado 19 Figura 16 Diagrama tenso-deformao simplificado usado em projeto. Onde: = tenso normal nas armaduras; = deformao normal nas armaduras; = tenso de escoamento caracterstica das armaduras levando-se em considerao que 95% das amostras possuam resistncia mnima condizente com o valor caracterstico; = 10 (dez por mil) corresponde a deformao de ruptura utilizada em projeto; = () o mdulo de elasticidade longitudinal das armaduras cujo valor assumido pela NBR 6118:2007, na falta de ensaios de caracterizao, de 210000MPa; A norma brasileira NBR 7480:2007 (Ao destinado a armaduras para estruturas de concreto armado Especificao) informa as diretrizes relacionadas classificao das armaduras usadas em concreto armado. Segundo as prescries da norma, a tenso de escoamento caracterstica varia entre varia entre 250 MPa (25 kN/cm2) e 600MPa (60 kN/cm2), sendo sua nomenclatura baseada neste limite de escoamentosendo feita a notao da seguinte forma: CA25, CA-50 ou CA-60 em que: CA: Tipo de concreto no qual ser aplicado, sendo CA correspondente a concreto armado; 50: Limite de escoamento (fyk) em kN/cm2; O ao vendido em forma de barras (para aos com 5mm) e fios ( 10mm). Os fios so vendidos em rolos e as barras possuem comprimento variando entre 10 e 12 m, sendo limitado por norma o valor de 11,00 m 9%. As Tabelas 4 e 5 apresentam as caractersticas dos fios e barras mais utilizados no mercado brasileiro. 10 Aos para Concreto Armado 20 Tabela 4 Caractersticas dos fios usados em estruturas de concreto armado segundo a NBR 7480:2007. Dimetro nominal (mm) rea de seo (mm2) Massa nominal (kg/m) Permetro (mm) 2,4 4,5 0,036 7,5 3,4 9,1 0,071 10,7 3,8 11,3 0,089 11,9 4,2 13,9 0,109 13,2 4,6 16,6 0,130 14,5 5,0 19,6 0,154 15,7 5,5 23,8 0,187 17,3 6,0 28,3 0,222 18,8 6,4 32,2 0,253 20,1 7,0 38,5 0,302 22,0 8,0 50,3 0,395 25,1 9,0 70,9 0,558 29,8 10,0 78,5 0,617 31,4 Tabela 5 Caractersticas das barras usadas em estruturas de concreto armado segundo a NBR 7480:2007. Dimetro nominal (mm) rea de seo (mm2) Massa nominal (kg/m) Permetro (mm) 6,3 31,2 0,245 19,8 8,0 50,3 0,395 25,1 10 78,5 0,617 31,4 12,5 122,7 0,963 39,3 16 201,1 1,578 50,3 20 314,2 2,466 62,8 22 380,1 2,984 69,1 25 490,9 3,853 78,5 32 804,2 6,313 100,5 40 1256,6 9,865 125,7 BIBLIOGRAFIA CONSULTADA ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto: procedimento. Rio de Janeiro, 2014. 238 p. ______. NBR 7480: Ao destinado a armaduras para estruturas de concreto armado - Especificao. Rio de Janeiro, 2007. 13 p. ______. NBR 6892-1: Materiais metlicos Ensaio de trao temperatura ambiente. Rio de Janeiro, 2013. 70 p. GAMINO, A.L., Modelagem fsica e computacional de estruturas de concreto reforadas com CFRP. Tese de Doutorado, Escola Politcnica da Universidade de So Paulo, 2007, 259p.