NBR : Estudo De Caso De Uma Viga Isostática Com Concreto Grupo II

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Oswaldo Oliveira Amaro
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1 39 NBR : Estudo De Caso De Uma Viga Isostática Com Concreto Grupo II Luis Fernando Maschietto Junior Graduando em Engenharia Civil pelo Centro Universitário Estácio Ribeirão Preto. Lucas Rodrigo Miranda Prof. Ms. docente do Centro Universitário Estácio de Ribeirão Preto Resumo Analise das alterações ocorridas com a atualização da NBR 6118 no ano de 2014 com a inclusão das classes de resistência de concreto do Grupo II, e como se comporta o dimensionamento da área de aço de uma viga isostática com essa nova classe. A partir das mudanças ocorridas foram realizados comparativos do cálculo de área de aço de uma viga isostática, bi-apoiada, para diferentes resistências de concreto pertencentes a ambos os Grupos. Neste estudo foram apresentados resultados de forma que foi possível analisar a efetiva diminuição da área de aço ao se aumentar a resistência a compressão do concreto. Palavras-chave: concreto armado, NBR 6118, concreto de alto desempenho. Abstract Analysis of the changes that occurred with the update of NBR 6118 in 2014 with the inclusion of the Group II resistance classes of concrete, and how the steel size area on a isostatic beam behaves with this new class. With the upgrades study, the steel area of a isostatic beam was calculated for different concrete strengths, belonging to both groups. In this case study, results were presented in a way that it was possible to analyze the effective steel area decrease by increasing the concrete compressive strength. Keywords: reinforced concrete, NBR 6118, high performance concrete. Introdução Com objetivo de unir a durabilidade do concreto com as características do aço, o concreto armado atualmente é uma das estruturas mais utilizadas na construção civil no Brasil. E essa preferência é justificada, uma vez que o material possui diversas vantagens, como por exemplo: Elevada resistência à compressão em comparação aos outros materiais de construção. Devido à armação, o concreto armado possui boa resistência a esforços de tração.

2 40 Uma estrutura em concreto armado pode ser moldada de diversas maneiras e formatos, sendo possível assim, executar peças únicas e otimizadas. Por esse mesmo motivo também aumenta as possibilidades arquitetônicas de um projeto. Exige mão de obra menos qualificada para sua execução, em comparação com estruturas metálicas, por exemplo. Resistência ao fogo e ao tempo. Ótima durabilidade. Sendo utilizado para execução de obras das mais diversas finalidades, como pontes, viadutos, rodovias, edifícios, aeroportos, entre outros, surgiu-se a necessidade de vencer vãos e resistir a esforços cada vez maiores, e para isso, um concreto armado cada vez mais resistente. Hoje é possível fabricar o concreto armado com resistências, medida pelo fck, cada vez maiores, porém até o ano de 2014 só era normatizado o projeto de estruturas utilizando no máximo o concreto armado de classe de resistência 50 fck. Apesar disso, já era possível encontrar obras utilizando concretos com classes de resistência maiores, chamados de concreto de alta resistência. A NBR-6118 Projeto de estruturas de concreto Procedimento trata, como escrito em seu próprio texto, de estabelecer os requisitos básicos exigíveis para o projeto de estruturas de concreto simples, armado e protendido. A norma tem grande importância para o setor da construção civil no país e foi reconhecida pela ISO (International Organization for Standardization) atendendo às exigências internacionais, portanto pode ser utilizada em qualquer local do planeta para o projeto de estruturas de concreto. No ano de 2014 a NBR 6118 sofreu um processo de revisão onde foram incluídas normas para os concretos com classes de resistência compreendidas no Grupo II C55 a C90, que então apresentam fórmulas e normas bem distintas das classes de resistência do Grupo I ( C20 a C50). Este trabalho tem como objetivo analisar as alterações ocorridas na atualização da NBR 6118 no ano de 2014, com a inclusão das classes de resistência do Grupo II. Para então realizar um estudo, de forma comparativa, da influência que o aumento na resistência a compressão do concreto armado tem na área de aço necessária para resistir a um esforço de flexão simples. Todo o estudo foi feito a partir de uma viga isostática, bi-apoiada, alterando apenas a classe de resistência do concreto utilizada. Com a análise dos resultados obtidos foi

3 41 possível verificar se há algum ganho na economia de área de aço conforme se aumenta a resistência a compressão do concreto. 1. Métodos e Procedimentos Foi feita a análise crítica da NBR 6618 (ABNT, 2014) e por meio de pesquisa bibliográfica foram levantadas as principais mudanças relativas ao cálculo de dimensionamento de estruturas de concreto armado. Dentre elas estão: Deformação específica: Para concretos de classes até C50: ε c2 = 2,0 ; ε cu = 3,5 Para concretos de classes C55 até C90: ε c2 = 2,0 + 0,085 (fck 50) 0,53 ; ε cu = 2, [(90 fck)/100] 4 Resistência à tração do concreto: Para concretos de classes até C50: fct,m = 0,3 fck 2/3 Para concretos de classes C55 até C90: fct,m = 2,12 ln (1 + 0,11 fck) Diagrama tensão x deformação (compressão): Figura 1 - Diagrama tensão-deformação idealizado (ABNT, 2014 )

4 42 Em seguida foram realizados os cálculos para dimensionamento da área de aço de uma viga isostática, bi-apoiada, para diferentes classes de resistência de contrato, pertencentes a ambos os Grupos. Os cálculos foram realizados utilizando grandezas adimensionais. Utilizar esse método é muito prático e usual, pois possibilita a confecção de tabelas e ábacos que otimizam o processo de cálculo. O primeiro passo é calcular a grandeza KMD, que se obtém com as relações entre momento de cálculo, dimensões da peça e resistência de cálculo do concreto. Em seguida é possível a partir de um ábaco encontrar as grandezas correspondentes Kx e Kz. Essa última utilizada para realizar o cálculo da área de aço, seguem a baixo fórmulas extraídos do livro Cálculo e Detalhamento de Estruturas Usuais de Concreto Armado (CARVALHO; FIGUEIREDO FILHO, 2014) onde também é possível encontrar os ábacos que relacionam as grandezas, sendo que para o Grupo I de classes de resistência o ábaco é único, já para o Grupo II existe um ábaco para cada classe de resistência. Figura 2- Equações adimensionais (CARVALHO; FIGUEIREDO FILHO, 2014). A peça utilizada para o estudo comparativo foi uma viga isostática, bi-apoiada, com 19 centímetros de largura, 50 centímetros de altura e um comprimento de 3 metros. Foi aplicada uma carga distribuída de 50 kn/m que resultou em um momento máximo de aproximadamente 60 kn.m. Esses dados se mantiveram constantes, apenas foi alterado a resistência a compressão do concreto utilizado para cada cálculo e para este estudo não foram consideradas a resistência ao esforço de cisalhamento (armadura transversal, estribos) e também ancoragem da peça.

5 43 Figura 3 - Características e situação das peças adotadas Definidos o método de cálculo, dimensões da peça e momento máximo resultante, foi montada uma planilha para facilitar os cálculos, utilizando o software Microsoft Office Excel A coluna referente ao KMD é calculada de forma automatizada com os dados previamente inseridos ( Md, resistência a compressão e dimensões da viga ). As duas colunas seguintes, Kx e Kz, foram alimentadas de forma manual consultando ábacos disponíveis no livro citado acima. Por fim a área de aço é calcula pela planilha utilizando o Kz informado e demais informações previamente inseridas.

6 44 Figura 4 - Planilha de Cálculo 2. Resultados seguir: Para facilitar a análise visual dos resultados, foi gerado o gráfico de linhas a

7 45 Figura 5- Gráfico de Variação de As em função do fck Ao observar o gráfico é possível perceber que há uma considerável diminuição da área de aço (As) conforme a resistência a compressão do concreto aumenta dentro do Grupo I. Entretanto a variação é cada vez menor próxima da classe de resistência C50, e a partir desse ponto o decréscimo muda de proporção e se mantém assim com as classes de resistência do Grupo II. As variações ocorridas principalmente a partir do C40 praticamente nulas, principalmente ao se levar em considerações os diâmetros comerciais de barras de aço, que iria limitar o detalhamento da peça, não fazendo então diferença real para o objetivo deste trabalho que é observar a diminuição da área de aço. Conclusões A alteração da NBR:6118 trouxe um grande avanço ao incluir os concretos do Grupo II trazendo novas possibilidades para as estruturas ao fazer uso de um concreto de alto desempenho, que até então já eram utilizados no Brasil, porém não normatizados. Porém é preciso fazer um estudo criterioso de custo benefício antes de utilizar o concreto de alta resistência que para o caso estudado apresentou resultados insatisfatórios. Ainda são necessários novos estudos no tema, entretanto, levando em consideração a peça escolhida para

8 46 os cálculos, a normatização das classes de alta resistência pode não trazer impacto para projetos de pequeno e médio porte. Referências ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto - Procedimento. Rio de Janeiro, CARVALHO, R. C.; FIGUEIREDO FILHO, J. R. Cálculo e Detalhamento de Estruturas Usuais de Concreto Armado. EdUFSCar, 2014.

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