O principal componente de base do concreto é o seu aglomerante; o cimento.

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1 CONCRETO COMPONENTES BÁSICOS O principal componente de base do concreto é o seu aglomerante; o cimento. O cimento é um material seco, finamente puverizado, que por si só não é um aglomerante (no estado seco o pó é inerte), mas desenvolve propriedades aglomerantes como resultado da reação química da hidratação. O cimento hidráulico é chamado de hidráulico porque é ativado apenas na presença da água, quando inicia sua reações físico-química, e após a etapa da hidratação, este cimento fica estável no ambiente aquoso, ou seja, ele passa a ser resistente à água após seu período de cura ( lembrar dos aquedutos de Roma, que resistem à água a anos). Hoje em dia, o uso do concreto para barragens e revestimentos de canais de água é algo comum de se encontrar em quase todos os lugares do mundo. Segundo Metha, no ano de 2007, o consumo mundial total do concreto foi estimado em 3 bilhões de toneladas, ou seja, mais ou menos 1 tonelada para cada ser humano vivo. O único material mais consumido pelo homem do que o concreto é a água. Em muitos países, a proporção do consumo do concreto sobre o aço é de 10 para 1. O cimento hidráulico mais comumente usado para fazer concreto é o cimento Portland.

2 COMPOSIÇÕES COM O AGLOMERANTE CIMENTO Pasta Argamassa Concreto? Pasta = Aglomerante (cimento) + água Argamassa = areia + Aglomerante (cimento) + água Proporções = (3 a 9) (1) (o mínimo para a trabalhabilidade) Traço = relação de proporções entre os materiais. Concreto = Aglomerante (cimento) + água + agregados (areia e brita e outros agregados) Aglomerante: é um material ativado na presença da água, em geral pulverulento (pó), que promove a ligação entre os grãos do material inerte (agregado). aditivos - são os materiais adicionados que não sejam os agregados, cimento ou água. São adicionados ao concreto imediatamente antes ou durante a mistura dos componentes para conferir diversas características desejadas.

3 Aglomerante (cimento) Agregado miúdo (areia) < 4,75 mm Agregado graúdo > 4,75mm (pedra/ brita) Pasta (cimento e água) Argamassa (pasta e areia) Concreto simples (argamassa e brita)

4 CONCRETO ETAPAS DA CURA HIDRATAÇÃO primeiras reações químicas da cura, entre os minerais do cimento e a água. Qdo o cimento é disperso em água, o sulfato de cálcio e os compostos de cálcio formados a alta temperatura começam a entrar em reação e logo começam a aparecer os cristais conhecidos como etringita.

5 Os cristais fruto da fase de hidratação do cimento se desenvolvem ao redor das superfícies dos agregados. Estas superfícies dos agregados, em contato com a pasta de cimento, são conhecidas como a zona de transição (transição entre agregado e pasta). Os cristais presentes na zona de transição, nas primeiras horas da cura, ainda estão cheios de água e frágeis. Por este motivo, a zona de transição é a mais frágil nas primeiras horas da cura. À medida que o nível de umidade vai baixando na zona de transição, também os cristais vão se endurecendo e equiparando sua resistência à resistência alcançada na pasta de concreto. Os concretos, aos 28 dias de cura atingem sua resistência e dureza pretendida. No entanto, um concreto vai cada vez mais, ao longo do tempo, adquirindo mais resistência e dureza, aproximando suas características cada vez mais às caracetrísticas da rocha, ao longo de sua vida útil.

6 Zonas: A pasta de concreto; B agregados; C- zona de transição (em amarelo) Abaixo, detalhe de fratura no concreto pela zona de transição:

7 PEGA É o processo inicial de cura do concreto. O início da pega é a partir de 3hs do lançamento da mistura e o fim da pega é a partir de 8 hs, qdo já posso pisar em cima, pois o concreto já estará minimamente resistente. CURA ÚMIDA Um mínimo de 7 dias de cura úmida é geralmente recomendado para concretos de cimento comum. A cura úmida deve ser o método preferencial quando for importante controlar a fissuração devido à retração por perda de umidade, pois durante a cura úmida mantém-se o concreto protegido da secagem rápida, através dos recursos: - regar a superfície do concreto com água; - proteger a superfície com plásticos, para evitar a evaporação da água. CURA O termo cura do concreto envolve uma combinação de condições que promovem a hidratação do concreto, como tempo, temperatura, umidade, consideradas imediatamente depois do lançamento de uma mistura de concreto na forma até o prazo de 28 dias, quando o concreto deve atingir a resistência mínima pretendida.

8 UTILIZAÇÃO O concreto, apesar de não ser tão duro nem tão resistente qto ao aço, é bastante utilizado por 4 razões principais; 1. sua excelente resistência à água - usado como aqueduto desde os romanos; 2. possue alta capacidade plástica de se moldar na forma e tamanho necessários aos mais diferentes projetos ex pesquisar na internet as imagens das estruturas de Nervi. Esta alta capacidade plástica se dá pelo fato do concreto fresco apresentar consistência plástica, que favorece o fluxo do material para o interior das formas; 3. seu baixo custo e a alta disponibilidade de seus componentes; 4. sua característica de aceitar qualquer condição de composição, alterando-se: traço, agregados, aditivos, etc, ou seja, pode-se criar várias composições de pastas de concreto diferentes. Não existe a receita de concreto ideal. Existe a composição mais adequada para cada aplicação necessária, a ser discutida com o engenheiro responsável pelo dimensionamento do concreto.

9 Outras boas características do concreto dizem respeito à sua manutenção, resistência ao fogo e resistência ao carregamento cíclico: MANUTENÇÃO o concreto não corrói, não precisa de tratamento superficial e sua resistência aumenta com o tempo, necessitando de muito menos manutenção se comparado ao aço; O concreto apresenta elevada RESISTÊNCIA AO FOGO. No entanto é necessário o recobrimento adequado das armaduras ou dos cabos, para proteger o aço das deformações em função do aquecimento excessivo; RESISTÊNCIA AO CARREGAMENTO CÍCLICO, também chamada de RESISTÊNCIA À FADIGA. Por regras de dimensionamento de concreto as tensões no concreto são limitadas a cerca de 50% da tensão máxima, e com isso o concretos não sofrem riscos de exposição à fadiga. O que isto quer dizer? Quer dizer que o concreto nunca é dimensionado com proporções delgadas que possam fazer o concreto sofrer esforços repetitivos de elasticidade que o levariam à ruptura. Para entender o que é a ruptura por fadiga lembre-se dos movimentos repetitivos feitos em um clipes. Após algumas repetições o aço do clipes entra em fadiga e rompe-se.

10 EXEMPLOS DE LONGEVIDADE DO CONCRETO aqueduto romano que ia das Lagoas de Salomão para Jerusalém

11 Declividade constante no percurso da água Dutos de concreto Arcos em pedra e concreto Os aquedutos romanos tinham que percorrer longas distâncias mantendo declividades constantes para provocar o curso normal da água. Para isto os trajetos dos aquedutos costumavam ser retos, perfurando montanhas com os dutos de concreto ou atravessando os vales com a construção dos arcos feitos em pedra (unidas pela pasta de concreto).

12 Durante a construção dos arcos, os romanos escoravam a forma de arco com estruturas de madeira que só eram retiradas após a colocação da pedra final, denominada pedra chave, também conhecida como a pedra fundamental. Esta pedra trava a estrutura, que a partir do fechamento desta forma de arco torna-se estável e passa a distribuir as cargas estruturais atuantes para seus pontos de apoio laterais.

13 Arcos do aqueduto romano - francês Pont du Gard

14 Outro exemplo do sistema de abastecimento e saneamento hidráulico do império romano era o sistema de esgôto criado, batizado de cloaca máxima, que também foi construído com arcos de pedra e concreto.

15 O Panteão atravessou os séculos e chegou à atualidade em bom estado de conservação. O local, cujo diâmetro da planta baixa (45m) é igual à altura da cúpula, erguido para servir de morada dos deuses, representa um dos marcos da engenharia e arquitetura romanas. Permaneceu por 18 séculos como o maior vão aberto em concreto. Observe-se o tamanho das pessoas em relação à altura. Como executaram tal cúpula apenas com um concreto que não era armado? - As cúpulas, proporcionalmente estáveis, assim como os arcos, conseguem transferir as cargas estruturais atuantes para as bases laterais; -As peças moldadas inferiores eram mais espessas. À medida que subiam, as espessuras das peças moldadas iam diminuindo para adquirir mais leveza; - os moldes criavam espaços quadrados ocos, simulando nervuras, que além de decorarem o teto da cúpula a deixava mais leve; - o ponto central, de maior instabilidade da cúpula, não recebia concreto, mas uma abertura de 9 metros de diâmetro, que ilumina o espaço.

16 CLASSIFICAÇÕES O concreto pode ser classificado em 3 amplas categorias, com base em sua massa específica: concreto de densidade normal - com areia natural e pedregulhos ou agregados britados, com massa específica na ordem de kg/m3. É o mais comumente usado para fins estruturais. concreto leve - para aplicações aonde é desejado uma relação mais alta entre resistência e peso. É possível reduzir a densidade do concreto pelo uso de agregados naturais ou processados termicamente com menor densidade de massa. No conjunto o concreto leve fica com massa menor do que 1800 kg/m3 concreto pesado - usado em blindagem contra radiação. Produzido com agregados de alta densidade e geralmente possue massa específica maior do que 3200 kg/m3

17 O concreto classificado em função da resistência à compressão: concreto de baixa resistência - menos de 20 Mpa; concreto de resistência moderada - de 20 Mpa a 40 Mpa - usado para a maioria das obras estruturais; concreto de alta resistência - maior de 40 Mpa - usado para aplicações especiais

18 CONCRETO ARMADO O concreto armado pode ter surgido da necessidade de se aliar as qualidades do concreto (resistência à compressão e durabilidade) com as do aço (resistências à tração), com as vantagens de poder assumir qualquer forma, com rapidez e facilidade, conferindo a necessária resistência à tração ao concreto e proporcionando a necessária proteção do aço contra a corrosão. O concreto é um material que apresenta alta resistência às tensões de compressão, porém, apresenta baixa resistência à tração (cerca de 10 % da sua resistência à compressão). Assim sendo, é necessário juntar ao concreto um material com alta resistência à tração, com o objetivo deste material, disposto convenientemente, resistir às tensões de tração atuantes. Com esse material composto (concreto e armadura barras de aço), surge então o chamado concreto armado, onde as barras da armadura absorvem as tensões de tração e o concreto absorve as tensões de compressão.

19 CONCRETO ARMADO O conceito de concreto armado envolve ainda o fenômeno da aderência, que é essencial e deve obrigatoriamente existir entre o concreto e a armadura, pois não basta apenas juntar os dois materiais para se ter o concreto armado. Para a existência do concreto armado é imprescindível que haja real solidariedade entre ambos o concreto e o aço, e que o trabalho seja realizado de forma conjunta. Em resumo, pode-se definir o concreto armado como a união do concreto simples e de um material resistente à tração (envolvido pelo concreto) de tal modo que ambos resistam solidariamente aos esforços solicitantes. Concreto armado = concreto simples (pasta + agregados + água) + armadura + aderência.

20 MEIOS DE ADERÊNCIA Pode-se citar três tipos de aderência no concreto armado: Adesão: é a colagem natural entre o concreto e o aço; Atrito: é a resistência ao escorregamento após a ruptura da adesão, sendo provocado pela rugosidade superficial natural das barras; Mecânica: é provocada pelas modificações feitas na superfície das barras de aços de elevada resistência (mossas ou saliências). Rem Koolhaas Casa da Musica Portugal 2005

21 RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO + RESISTÊNCIA À TRAÇÃO O trabalho conjunto, solidário entre o concreto e a armadura fica bem caracterizado na análise de uma viga de concreto simples (sem armadura), que rompe bruscamente tão logo surge a primeira fissura, após a tensão de tração atuante alcançar e superar a resistência do concreto à tração. Entretanto, colocando-se uma armadura convenientemente posicionada na região das tensões de tração, eleva-se significativamente a capacidade resistente da viga.

22 CASAMENTO PERFEITO O trabalho conjunto do concreto e do aço é possível porque os coeficientes de dilatação térmica dos dois materiais são praticamente iguais. Outro aspecto positivo neste casamento perfeito é que o concreto protege o aço da oxidação (corrosão), garantindo a durabilidade do conjunto. Porém, a proteção da armadura contra a corrosão só é garantida com a existência de uma espessura de concreto entre a barra de aço e a superfície externa da peça (denominado recobrimento MÍNIMO DE 3CM), entre outros fatores também importantes relativos à durabilidade, como a qualidade do concreto, por exemplo. Em contrapartida, o aço garante ao concreto à resistência à tração.

23 Pier Luigi Nervi cúpula da Catedral St Mary California laje de concreto armado nervurada

24 Pier Luigi Nervi cobertura do Hangar da Forca Aérea Italiana Laje de concreto armado nervurada

25 SERVIÇOS A EXECUTAR EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO - FORMAS - confecção e montagem de formas de madeira popularmente chamadas em obra de caixarias; - REDES EMBUTIDAS conduites e tubulações que ficarão embutidos no concreto armado devem ser instalados na caixaria antes da concretagem; - ARMADURAS - corte, dobra, montagem e colocação antes da concretagem observar o recobrimento mínimo das ferragens; - CONCRETO - preparo, aplicação, cura e controle tecnológico de acordo com o dimensionamento estipulado por engenheiros para cada aplicação a que se destina;

26 SERVIÇOS A EXECUTAR EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO - LANÇAMENTO DO CONCRETO NAS FORMAS após lançar a pasta de concreto nas formas é necessário garantir que esta pasta preencha todos os espaços da fôrma, inclusive atrás das ferragens, para evitar patologias de concretagem conhecidas como BICHEIRAS. Utiliza-se o recurso dos vibradores para forçar a distribuição da pasta de concreto. O processo que se utiliza dos vibradores para espalhar bem o concreto entre as ferragens é chamado de ADENSAMENTO, e consiste em compactar a pasta de concreto com o vibrador, diminuindo os espaços de ar no meio da pasta; Exemplo de bicheira em pé de parede, causada pela falta de um correto adensamento no momento de lançamento do concreto na caixaria.

27 O adensamento do concreto na caixaria é feito vibrando-se uma haste que faz com que o concreto se espalhe corretamente pela fôrma desta caixaria. A vibração desta haste pode ser manual ou por intermédio de vibradores elétricos (que produzem um melhor adensamento) - RETIRADA E LIMPEZA DAS FORMAS existe possibilidade de aplicar-se desmoldantes nas caixarias para facilitar o desmolde após a cura. Também há formas metálicas reaproveitáveis; - CONSERTO DE FALHAS DA ESTRUTURA. Após o desmolde deve-se reparar imediatamente os buracos de falhas de concretagem conhecidos como bicheiras e outras patologias decorrentes da concretagem, como por exemplo falhas formais em função de caxarias mal reforçadas (o concreto lançado é pesado e violento), etc

28 CONCRETO PROTENDIDO Concreto armado é o concreto que normalmente contém barras de aço, projetado sobre a premissa de que os dois materiais atuam juntos na resistência às forças de tração, possuindo inclusive os mesmos coeficientes de dilatação. No concreto protendido, há um pré tensionamento das cordoalhas de aço, criando tensões nestas cordoalhas de aço que irão oferecer resistências à cargas atuantes sobre a estrutura de concreto protendido. Exemplos de aplicação do concreto protendido: 1. Grandes muros de arrimo em concreto protendido; 2. Sistema estrutural do museo Masp; 3. Pontes com sistema estrutural protendido, como as pontes estaiadas, por exemplo.

29 CONCRETO PROTENDIDO Exemplos de aplicação do concreto protendido: Grandes muros de arrimo em concreto protendido (observar as botoeiras criadas pelas amarrações das cordoalhas pré-tensionadas);

30 CONCRETO PROTENDIDO Exemplos de aplicação do concreto protendido: Sistema estrutural do museo Masp;

31 CONCRETO PROTENDIDO Exemplos de aplicação do concreto protendido: Pontes com sistema estrutural protendido, como as pontes estaiadas, por exemplo.