Estruturas em concreto
breve histórico
O concreto é um dos materiais de construção mais antigos que a humanidade conhece. Desde o período romano era produzido um tipo de concreto com cinza vulcânica (pozolana natural) e cal que permitia a moldagem e a soldagem de peças formadas por grandes blocos de pedra. Pode-se afirmar que sua origem, em tempos mais recentes, no ano de 1756, quando John Smeaton utilizou pela primeira vez uma argamassa calcinada na construção do farol de Eddystone.
Foi somente a partir de 1824, com o advento do cimento Portland, que o concreto conquistou destaque entre os materiais de construção, graças à sua grande versatilidade, se comparada aos demais produtos, possibilitando a moldagem, com relativa facilidade, das mais diversas formas arquitetônicas. Surgiram assim as primeiras especificações para concreto baseadas no estudo científico de seus elementos constitutivos e das suas propriedades físicas.
O concreto, tem sido o material mais usado na construção civil, principalmente no Brasil, devido a suas inúmeras vantagens. Entre elas, podem ser citados o seu baixo custo relativo, a disponibilidade dos seus materiais componentes em quase todos os lugares, sua versatilidade e adaptabilidade, sua durabilidade e sua possibilidade de incorporar com vantagens, rejeitos industriais poluentes.
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CONCRETO CONVENCIONAL
CONCRETO CONVENCIONAL ARMADO
Caminhão betoneira de 7,5 m³ de concreto convencional em Uberlândia:
R$ 1.650 - R$220/m³
Vantagens:
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O concreto armado tem uma elevada resistência à compressão em comparação aos outros materiais de construção.
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Devido à armação, esse material estrutural também pode suportar uma boa quantidade de esforços de tração.
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O custo de manutenção do concreto armado é muito baixo.
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Uma estrutura em ‘armado’ pode ser moldada de diversas maneiras e formatos.
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Exige mão de obra menos qualificada para sua execução, em comparação com estruturas metálicas, por exemplo.
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Boa resistência ao fogo e ao tempo.
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Uma estrutura em ‘armado’ é mais durável do que qualquer outro sistema de construção.
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Boa resistência ao desgaste mecânico como choques e vibrações.
Desvantagens
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A resistência à tração do concreto armado é cerca de um décimo da sua resistência à compressão.
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Por ser muitas vezes produzido in loco, a resistência final pode ser afetada devido a erros durante os processos de mistura e cura.
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O ‘armado’ utiliza-se de formas de madeira ou metálicas, encarecendo o projeto.
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Uma estrutura com esse material gera muitos resíduos e lixos de construção.
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O concreto armado tem grande peso próprio (2.500 kg/m3).
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Tempo de execução maior do que outros sistemas de construção, devido ao tempo de cura (pode ser reduzido com uso de aditivos).
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A demolição de uma estrutura em concreto armado é de difícil execução, podendo ser inviáveis devido ao custo.
A técnica consiste em inserir cabos de aço de alta resistência no concreto – processo chamado ancoramento – com aplicações de tensões de compressão nas partes tracionadas pelas solicitações dos carregamentos. A compreensão prévia realizada na peça que venha a ser concretada permite um melhor desempenho da estrutura.
Oferece boa capacidade para a estrutura resistir aos esforços de flexão. Assim, o concreto protendido possibilita a construção de vãos livres maiores que os do concreto armado convencional. Os vãos podem ser ainda muito maiores se a técnica for utilizada em conjunto com uma a estrutura em laje nervurada ao invés de maciça.
Confira no vídeo ao lado as diferenças entre concreto convencional e concreto protendido:
O vídeo apresenta em animação 3D como são feitas as estruturas de concreto armado e protendida, alem de apresentar de forma comparativa as principais características de cada um.
CONCRETO BOMBEÁVEL
Basicamente, uma variação do concreto convencional. Por ter mais fluidez, é possível realizar sua colocação via bombeadoras. A tubulação pode variar de 3 a 5,5 polegadas de diâmetro, indo do caminhão betoneira ao local da aplicação final.
Para chegar na fluidez necessária, aumenta-se o fator água, diminuindo a granulometria do agregado. Um aditivo pode ser aplicado para chegar às características necessárias.
CONCRETO LEVE
Esse tipo conta com agregado leve. Assim, sua massa específica é aproximadamente dois terços da densidade de um concreto tradicional.
Ele pode gerar redução de custos e ainda oferece baixa permeabilidade e redução de peso das estruturas. Em todo o momento, o objetivo deste concreto é diminuir a massa específica, não a resistência.
Apesar dos ganhos, o concreto leve possui maior porosidade em seus agregados, que gera um maior uso de água e riscos de segregação. A mistura é mais utilizada em peças pré-moldadas, fabricação de blocos, regularização de superfícies e enchimento de lajes.
CONCRETO PESADO
O concreto pesado utiliza agregados de maior massa específica para atingir valores superiores a 2.800 kg/m³. Esses materiais podem incluir hematita, magnetita e a barita.
CONCRETO PRÉ-FABRICADO
Como o nome diz, os blocos de concreto pré-fabricado são produzidos industrialmente, em local fora da obra. Assim, as peças são apenas encaixadas no local de execução da laje. A estrutura torna a obra mais ágil, já que as peças podem ir sendo fabricadas na medida em que surge a necessidade de uso.
Assim, como as peças vão surgindo com sua necessidade, cria-se demandas específicas para a obra, que envolvem a logística para recebimento e armazenamento das peças no canteiro, tempo de execução de cada piso, etc.
CONCRETO JATEADO
Outra variação muito usada no Brasil, o concreto projetado é também conhecido como jateado, já que é aplicado via mangueiras de ar comprimido.
Ele conta com aditivos que geram maior aderência, geralmente utilizados em encostas para evitar deslizamentos.
CONCRETO DE ALTA RESISTÊNCIA INICIAL
O concreto com alta resistência inicial adquire essa qualidade por meio do uso de aditivos especiais que garantem grande resistência em pouco tempo, agilizando obras e atendendo a situações de emergência.
O material é usado em indústrias de pré-fabricados, estruturas protendidas, entre outras situações.
seções típicas
É possível fazer diversos tipos de seções de vigas e pilares de concreto. No entando, as mais usuais no mecado são: seção retângular, seção quadrada, seção circular para pilares, seção I, seção L, seção T e seção U, conforme indicado na imagem.
tipos de concreto
Concreto é uma mistura de cimento Portland + agregados + água, que podem ser adicionados ou não de aditivos químicos, pigmentos, metacaulim, sílica ativa e outros materiais pozolânicos, o que gera diversos tipos de concretos com variáveis diferentes. Estes, podem ou não se associar ao aço, seja ele protendido ou não.
O tipo mais usado de concreto é o mais comum utilizado em obras. Pode ser utilizado diretamente no solo, para fundações, ou ser lançado em fôrmas, para lajes e pisos. A mistura deve ser feita com vibrador, para garantir o adensamento correto da mistura.
Como o nome diz, ele é convencional por utilizar a mistura padrão de água, cimento, areia e brita, sem aditivos. A resistência pode variar de 10 a 40 MPa (Mega Pascal).
O concreto convencional muitas vezes é associado com armaduras para melhorar a resistência aos esforços de tração e flexão, formando o concreto armado.
Vantagens e desvantagens da utilização de concreto armado em estruturas:
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VÃOS IDEAIS:
O Vigas seções retangulares:
vãos entre 5m e 15m
I Vigas seções I:
Vãos entre 10m e 25m
SEÇÕES DE MERCADO:
O Vigas seções retangulares:
largura entre 20cm e 60cm; altura entre 40cm e 150cm
I Vigas seções I:
40x80cm, 40x100cm
- O comprimento máximo dos pilares de concreto deve ser de aproximadamente até de 20m, devido aos custos econômicos.
Clique para ter acesso a apostilas de pré dimensionamento de estruturas de concreto:
REFERÊNCIAS PROJETUAIS EM ESTRUTURA DE CONCRETO.
CLIQUE E CONFIRA:
-MUSEU DE ARTE MODERNA (MAM)
- MASP
-FAU USP
Clique aqui e confira na íntegra a NBR 6118 - Projeto de estrutura de concreto
NBR
NBR
CONCRETO AUTO ADENSÁVEL
CONCRETO AUTO DESEMPENHO
O concreto auto adensável é utilizado quando há necessidade de alta fluidez, como concretagem de peças armadas, estruturas pré-moldadas, fôrmas em alto relevo e acabamentos em concreto aparente.
Seu aspecto físico é obtido pela ação de aditivos superplastificantes que facilitam o bombeamento. Ele ainda conta com a vantagem de se auto nivelar, eliminando a necessidade de vibradores e equipe envolvida na concretagem. Contudo, suas propriedades são de menor homogeneidade, resistência e durabilidade.
O Concreto de Alto Desempenho (CAD) é utilizado em obras que demandam elevada resistência e durabilidade. Ele se usa de aditivos especiais para diminuir os índices de porosidade e permeabilidade. Assim, as estruturas se tornam mais resistentes a ação de cloretos, sulfatos, gás carbônico e maresia.
O material apresenta resistência superior a 40 Mpa, nível necessário para peças menores. Além de aumentar a vida útil da estrutura, o CAD possibilita desfôrmas rápidas e mais agilidade na obra.
CONCRETO ROLADO
O concreto rolado é usado principalmente como base inferior em obras como pisos de estacionamento e barragens. Como o nome indica, a aplicação é realizada com a compactação via rolos compressores, devido aos baixos consumos de cimento e trabalhabilidade.
Por não ter um acabamento tão bom, ele é utilizado como sub-base para os concretos que apresentam melhor aparência.
CONCRETO GFRC (GLASS FIBER REINFORCED CONCRETE)
O Glass Fiber Reinforced Concrete (GFRC) é um microconcreto composto à base de cimento reforçado com fibras de vidro álcali resistentes. O material proporciona efeitos arquitetônicos de alto e baixo relevo que seriam impossíveis de serem obtidos com outros concretos, possibilitando moldar painéis de fachada exatamente de acordo com o projeto de arquitetura.
As principais características do material estão relacionadas à leveza, elevada resistência e durabilidade. O desenvolvimento do GFRC ocorreu na década de 1960, com o propósito de reforçar compósitos de concreto e cimento.
As fibras atuam no concreto para controlar as rachaduras devido à retração plástica e pela secagem e reduzem a permeabilidade do concreto. Quando a estrutura sofre a ação de cargas externas, mudanças na temperatura ou umidade do ambiente, as fibras não permitem que as fissuras cresçam tanto, atravessando-as e criando micros reforços estruturais. Em suma, as fibras melhoram substancialmente o comportamento dos concretos e argamassas frente a tensões de tração e de cisalhamento, nos quais o concreto apresenta baixa resistência.
Vantagens:
O GFRC tem a plasticidade como uma das qualidades mais marcantes. Essa plasticidade proporciona efeitos arquitetônicos de alto e baixo relevo que seriam impossíveis de serem obtidos com outros concretos. Isso possibilita moldar painéis de fachada exatamente de acordo com o projeto de arquitetura.
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A capacidade do material para ser moldado em placas finas, com uma ampla variedade de formas e acabamentos da superfície.
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Se comparado à alvenaria convencional, o Glass Fiber Reinforced Concrete pode agregar beleza, qualidade e velocidade na instalação devido a pré fabricação.
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Os painéis pré-fabricados em GFRC podem conter isolantes térmicos e acústicos, conforme as condicionantes do projeto, o que favorece a questão da sustentabilidade.
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Leveza em comparação ao concreto convencional.
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Por serem leves e fáceis de transportar, além de oferecerem resistência, os painéis de GFRC são propícios para a área de construção modular.
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Tais produtos podem ter a seção transversal relativamente reduzida, devido ao ganho de resistência à tração e à flexão que as fibras de vidro proporcionam. Esse ganho acarreta em redução de peso, facilitando o transporte, armazenamento e instalação.
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Com relação ao acabamento, o GFRC oferece boa redução de custos, já que a face exterior de cada painel já sai da fábrica com o acabamento final. Além disso, esses painéis já poderão contar internamente com as tubulações das redes hidráulicas e elétricas previstas no projeto.
Ao contrário do que acontece na Europa, o GFRC ainda é pouco utilizado no Brasil. Aliás, alguns dos maiores estádios de futebol europeus já utilizaram esses painéis em reformas, visando a não alteração das estruturas. Dois exemplos clássicos são o Estádio Santiago Bernabéu, do Real Madrid, na Espanha, e o Estádio San Siro, em Milão, na Itália.
esse é o material utilizado na envoltória do Centro Heydar Aliyev, de Zaha Hadid Architects e vem sendo utilizado para executar as complexas formas da Igreja da Sagrada Família, de Gaudí.
CONCRETO PIGMENTADO
Quando pensamos em concreto, a cor cinza geralmente nos vem à cabeça. O traço tradicional do concreto, que leva cimento, brita, areia e água pode apresentar variações por conta dos seus elementos compositivos, mas sempre varia entre o cinza claro e o escuro. No entanto, um recurso que vem sendo cada vez mais utilizado é o de agregar pigmentos a essa mistura, para se alcançar cores variadas na aparência final da obra.
Essas tonalidades decorrem da adição de óxidos: as cores amarelo, vermelho e suas derivações (marrons) são obtidas com a adição do óxido de ferro, enquanto que o óxido de cromo e de cobalto criam o efeito de cor verde e azul, respectivamente. Para o concreto preto, geralmente inclui-se óxido de ferro preto e óxido de carbono, combinados com cimento pozolânico.
Biblioteca de Ciencias, Ingenieria y Arquitectura PUCP / Llosa Cortegana Arquitectos. Image © Juan Solano Ojasi
Curno Public Library and Auditorium / Archea Associati. Image © Pietro Savorelli
Fornecedor brasileiro de fibras para concreto: https://mmfibras.com.br/ no site você pode conferir também os tipos de fibras para concreto disponíveis no mercado
LAJE NERVURADA
As lajes nervuradas são uma boa opção para otimizar as cargas estruturais do edifício e permitir maiores vãos. Segundo a NBR 6118:2003, lajes nervuradas são "lajes moldadas no local ou com nervuras pré-moldadas, cuja zona de tração é constituída por nervuras entre as quais pode ser colocado material inerte." Resultantes da eliminação do concreto abaixo da linha neutra, elas propiciam uma redução no peso próprio e um melhor aproveitamento do aço e do concreto. Assim, as lajes nervuradas podem chegar a vencer vãos de até 20m.
Além do formato tradicional de modulação quadrada, é possível fazer lajes nervuradas com outros formatos.
Confira a seguir a seção típica e dimensões mínimas para lajes nervuradas, assim como seu diagrama de esforços.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
CUNHA, Jesiel. Estruturas de concreto: Notas de aula da disciplina. Universidade Federal de Uberlândia, FECIV. Outubro, 2018.
GFRC, O QUE É ESSA NOVIDADE DO RAMO CIVIL E QUAIS SUAS GRANDES VANTAGENS. Disponível em: <https://www.tecnosilbr.com.br/gfrc-o-que-e-essa-novidade-do-ramo-civil-e-quais-suas-grandes-vantagens/>.
MM FIBRAS. Disponível em: <https://mmfibras.com.br/>.
CONCRETO REFORÇADO COM FIBRAS RESISTÊNCIA E LEVEZA. Disponível em: <https://www.archdaily.com.br/br/919851/concreto-reforcado-com-fibras-resistencia-e-leveza?ad_medium=gallery>.
CONHEÇA OS PRINCIPAIS TIPOS DE CONCRETO UTILIZADO NA CONSTRUÇÃO CIVIL. Disponível em: <https://www.atex.com.br/blog/materiais/conheca-os-principais-tipos-de-concreto-utilizado-na-construcao-civil/>.