Materiais e sistemas construtivos 02
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Materiais e sistemas construtivos 02 Materiais e sistemas construtivos 02 Document Transcript

  • Materiais e Sistemas ConstrutivosConcepção Estrutural: Histórico e ConceitosAlvenarias de Vedação e Alvenarias EstruturaisMateriais EstruturaisMateriais e Sistemas ConstrutivosHISTÓRICO DAS ESTRUTURASIntroduçãoHá cerca de 10000 anos, tendo descoberto a agricultura e a pecuária, o homem deixou de sernômade, passando a residir em um local fixo; surgiram então os primeiros edifícios permanentes eas primeiras aldeias.Provavelmente as primeiras estruturas construídas foram as pontes, quando o homem teve anecessidade de cruzar rios em busca de alimento.As primeiras pontes terão surgido de forma natural pela queda de troncos sobre os rios, processoprontamente imitado pelo Homem, surgindo então pontes feitas de troncos de árvores ou pranchas eeventualmente de pedras, usando suportes muito simples e traves mestras.A mais antiga estrutura chegada aos nossos dias é uma ponte de pedra, em arco, situada no RioMeles, na região de Esmirna, na Turquia, e datada do século IX a.C.Desde esta época, o homem vem erigindo construções que o abriguem, que permitam a reunião degrandes comunidades irmanadas por um objetivo religioso, político ou de lazer, que possibilitem atransposição de um rio ou a barragem de um curso d’água.Para que se entenda melhor a evolução dos sistemas construtivos é necessário entender a quaisesforços estes sistemas são submetidos.UniFIAM-FAAM 2011 1
  • Materiais e Sistemas ConstrutivosConceber uma estrutura é ter consciência da possibilidade de sua existência, é:- Perceber a sua relação com o espaço gerado;- Perceber o sistema ou sistemas de forças capazes de transmitir as cargas ao solo da forma mais natural;- Identificar os materiais que, de maneira mais adequada, se adaptam aesses sistemas.A Geometria dos Elementos EstruturaisOs elementos estruturais trabalham de forma associada, através dacontinuidade, fazendo com que as cargas sejam distribuídas pela estrutura atéa fundação, sendo que a fundação tem o papel de transmitir os esforços aosolo.UniFIAM-FAAM 2011 2
  • Materiais e Sistemas ConstrutivosUniFIAM-FAAM 2011 3
  • Materiais e Sistemas ConstrutivosForças que atuam nas estruturasForça é uma grandeza vetorial = quantificação + sentido + direçãoForças externas são denominadas cargas:- Cargas Permanentes – força gravitacional, peso próprio da estrutura;- Cargas Acidentais – pessoas, mobiliário, frenagem, ventos, etc.UniFIAM-FAAM 2011 4
  • Materiais e Sistemas ConstrutivosDistribuição das cargasA distribuição das cargas pode dar-se das seguintes formas:- Cargas Distribuídas;- Cargas Lineares;- Pontual ou concentrada.TensãoTENSÃO = FORÇA (se aumentarmos a área, diminuímos o valor da tensão). ÁREATécnicas Construtivas BrasileirasNo período colonial brasileiro vemos o emprego de fundações em pedra. Largamente utilizada afundação corrida, o baldrame, executado em pedras brutas, dispostas em uma cava de larguravariável com cerca de 1,50m de profundidade. Essas fundações eram aplicadas para receberparedes autoportantes, com cargas distribuídas.Os elementos verticais usados no período colonial podem ser classificados segundo suascaracterísticas estruturais:- Paredes autoportantes – que acumulam as funções de vedação e sustentação, recebendotodos os esforços da cobertura, descarregando-os de forma distribuída sobre as fundações;- Estrutura autônoma ou gaiola – com esteios (apoios) descarregando seus esforços de formaconcentrada, associada as paredes de vedação, executados em materiais diversos.Pedra Argamassada Adobe Taipa de PilãoUniFIAM-FAAM 2011 5
  • Materiais e Sistemas ConstrutivosExemplos de estrutura autônoma (sustentação) com alguns elementos utilizados para vedação:Madeira Terra e Madeira Taipa de MãoEstuque Adobe ou Tijolo em Estrutura MadeiraExemplos de paredes autoportantes de pedra:UniFIAM-FAAM 2011 6
  • Materiais e Sistemas ConstrutivosExemplos de paredes em taipa de mão:Exemplos de paredes em taipa de pilão:UniFIAM-FAAM 2011 7
  • Materiais e Sistemas ConstrutivosUniFIAM-FAAM 2011 8
  • Materiais e Sistemas ConstrutivosExemplos de paredes em adobe:UniFIAM-FAAM 2011 9
  • Materiais e Sistemas ConstrutivosCaracterísticas das casas coloniais brasileirasUniFIAM-FAAM 2011 10
  • Materiais e Sistemas ConstrutivosUniFIAM-FAAM 2011 11
  • Materiais e Sistemas ConstrutivosAlvenarias de Vedação e Alvenarias EstruturaisALVENARIASDefinição de alvenarias:As alvenarias são maciços construídos de pedras ou blocos, naturais ou artificiais, ligadas entre side modo estável pela combinação de juntas e interposição de Argamassa ou somente por umdesses meios.Finalidades das Alvenarias:- Divisão, vedação e proteção;- Estrutural (paredes que recebem esforços verticais e horizontais);- Resistência mecânica;- Isolamento térmico;- Isolamento acústico.Blocos e Tijolos Mais Usados:BLOCO DE CONCRETO ESTRUTURALAplicação em alvenaria estrutural armada e parcialmente armada.Permite que as instalações elétricas e hidráulicas fiquem embutidas já na fase de levantamento daalvenaria.BLOCO DE CONCRETO DE VEDAÇÃOPara fechamento de vãos em prédios estruturados.Devem ser observados os vãos entre vigas e pilares, de modo a propor vãos modulados em funçãodas dimensões dos blocos.BLOCO CERÂMICO DE VEDAÇÃOÉ a lajota furada. Também deve-se procurar a modulação dos vãos, apesar de ser mais fácil o corteneste tipo de bloco.Dimensões mais encontradas (cm): 9x19x19 e 9x19x29.TIJOLO CERÂMICO MACIÇOEmpregado geralmente para alvenaria de vedação ou como estrutural para casas térreas.Devido às suas dimensões, a produtividade da mão-de-obra na execução dos serviços é mais baixa.Os tijolos maciços também são usados em alvenaria aparente.Dimensões (cm): 5x10x20 aproximadamente.UniFIAM-FAAM 2011 12
  • Materiais e Sistemas ConstrutivosBLOCO SILICO-CALCÁREOEmpregado como bloco estrutural ou de vedação.Mistura de cal e areia silicosa, curadas em autoclaves, com vapor e alta pressão e temperatura.Também conhecidos como blocos de concreto celular autoclavados.Alvenarias de Tijolos Cerâmicos:CARACTERÍSTICAS ESSENCIAIS AOS TIJOLOS- Regularidade na forma e dimensões;- Arestas vivas e cantos resistentes;- Som "claro" quando percutido;- Resistência suficiente para resistir esforços de compressão;- Ausência de fendas e cavidades;- Facilidade no corte;- Homogeneidade da massa e cor uniforme;- Pouca porosidade (baixa absorção).VANTAGENS DO USO DO TIJOLO FURADO SOBRE O MACIÇO- Alvenaria com aspecto mais uniforme;- Menor peso por unidade de volume de alvenaria;- Dificulta a propagação de umidade;- Melhor isolante térmico e acústico.ALVENARIA ESTRUTURALRecebimentoO manuseio e o transporte dos blocos deverão ser executados de forma racionalizada, por meio decarrinhos ou equipamentos apropriados, aumentando a eficiência da mão-de-obra e evitandoquebras do material (descarga por grua e caminhão com paletes).Argamassa de assentamento e grauteArgamassa de assentamento A argamassa de assentamento desempenha diversas funções naalvenaria estrutural, dentre as quais destacam-se:a) Solidarização dos blocos;b) Absorção dos esforços originados pela movimentação da estrutura;c) Distribuição uniforme dos esforços nas paredes, impedindo a transmissão de cargasconcentradas originadas pelas variações dimensionais dos blocos;d) Acomodação das armaduras horizontais.UniFIAM-FAAM 2011 13
  • Materiais e Sistemas ConstrutivosConcreto grauteO graute é um microconcreto que serve para preencher as cavidades dos blocos, onde sãoacomodadas as armaduras verticais e as amarrações das paredes através de grampos. Servetambém para suprir as deficiências locais da argamassa de assentamento ou dos blocos.AssentamentoA colocação da argamassa nos blocos pode ser feita de duas maneiras, segundo observação doprojetista:Ferramentas utilizadas: bisnaga, colher meia cana ou a tradicional colher de pedreiro.Nos extremos das paredes podem ser assentadas várias fiadas para facilitar a colocação das linhas.Os blocos dos cantos deverão ser assentados com o auxílio do escantilhão e régua técnica deprumo e nível.UniFIAM-FAAM 2011 14
  • Materiais e Sistemas ConstrutivosJuntasTratando-se de alvenaria aparente, recomenda-se que o frisamento seja executado antes doendurecimento total da argamassa de assentamento.A limpeza pode ser efetuada após o frisamento utilizando-se pano grosso ou esponja seca,evitando-se com isso produzir manchas (esbranquiçamentos) sobre os blocos. Permanecendorestos de argamassa endurecida que venham a formar crostas sobre a alvenaria, recomenda-se autilização de escova de aço com cerdas finas.Colocação das armaduras e grauteQuando o projeto estrutural prevê a utilização de enrijecedores verticais (pontos de graute), acolocação das armaduras deve ser precedida da limpeza das rebarbas de argamassa dos furos eabertura das espias na base das paredes, para controle da chegada do graute até o fundo do furo.O lançamento do graute, efetuado após a limpeza do furo, deve ser feito no mínimo após 24 horasdo assentamento dos blocos. A altura máxima de lançamento é de 3 m. Recomenda-se, no entanto,lançamento de alturas não superiores a 1,40 m com graute auto-adensável.UniFIAM-FAAM 2011 15
  • Materiais e Sistemas ConstrutivosAmarração das paredesPode ser de três tipos: direta, com ferros em formato "L" e com ferros em gancho.Amarração diretaExecutada através do entrelaçamento dos blocos, este tipo de amarração só é possível em blocoscuja espessura tenha o valor da metade do comprimento utilizado na modulação. Exemplos: blocosda linha 15 x 20 x 30, linha 20 x 20 x 40.OBS.: Nas alvenarias com ferragem vertical, este tipo de amarração proporciona economia de graute, ferragem vertical e grampos.Amarração com ferros em "L” ou com ganchosA amarração com ferros em "L" ou com ganchos é usada quando o bloco a ser utilizado não permiteamarração direta. Os ferros utilizados são do tipo CA-50 e bitola de 5 mm; essas amarraçõesdeverão ser feitas alternadamente a cada duas fiadas, entre as juntas.UniFIAM-FAAM 2011 16
  • Materiais e Sistemas ConstrutivosVergas e contravergasNas aberturas de portas são colocadas vergas, e nas janelas, vergas e contravergas (recomenda-seapoio lateral maior ou igual a 40 cm).Cintas de amarração (apoio de lajes)São utilizadas em toda extensão das paredes estruturais. Nos casos de lajes pré-fabricadas ou lajespainel, recomenda-se enrijecer as canaletas com concreto até a altura das mesmas, garantindo asolidarização com a parte superior através de estribos ou arranques.Tubulações embutidasRecomenda-se não realizar cortes horizontais e transversais. Para as instalações elétricas deve-seutilizar o próprio furo dos blocos.UniFIAM-FAAM 2011 17
  • Materiais e Sistemas ConstrutivosFixações de parafusosA sustentação de diferentes esforços pontuais de tração aplicados à alvenaria pode ser resolvidapela fixação de buchas de nylon e químicas.Juntas de dilataçãoDevem ser contínuas e verticais para possibilitar movimentos relativos, proporcionando completaseparação entre dois blocos. Devem ser previstas onde se conhece a máxima variação detemperatura ou a máxima expansão devido à umidade.RevestimentosA absorção superficial dos blocos cerâmicos resulta em ótima aderência aos mais diversos tipos derevestimentos existentes no mercado, além da possibilidade de deixar a alvenaria aparente, comsimples tratamento superficial. Dentre algumas opções de revestimentos, destacam-se:Tipo UtilizaçãoConvencional (chapisco+emboço+reboco) externa e internaMassa única (chapisco+reboco) externa e internaMassa sem chapisco exclusivamente internaGesso exclusivamente internaPintura direta interna e externaNormas TécnicasA ABNT dispõe das seguintes normas sobre o uso de cerâmica em alvenaria;NBR 7171/92 - Bloco Cerâmico para alvenaria. Especificação;NBR 8042/83 - Bloco Cerâmico para alvenaria. Formas e dimensões. Padronização;NBR 6461/83 - Bloco Cerâmico para alvenaria. Verificação da resistência à compressão. Método de ensaio;NBR 8043/83 - Bloco Cerâmico portante para alvenaria. Determinação da área líquida. Método de ensaio.UniFIAM-FAAM 2011 18
  • Materiais e Sistemas ConstrutivosMateriais EstruturaisTRAÇÃO E COMPRESSÃOFinalidade das EstruturasA finalidade da estrutura é transmitir para o solo as cargas que atuam no edifício. Essa ação podeser simplificada através de duas ações elementares: puxar e empurrar, ou seja, tracionar ecomprimir.Por mais que as cargas sejam numerosas e variadas e a estrutura seja geometricamentecomplicada, seus elementos são puxados pelas cargas e se esticam, ou são empurrados e seencurtam. Em linguagem estrutural, as cargas tensionam a estrutura, que sofre desgaste sobtensão.Os materiais estruturais sofrem alongamento sob tração e encurtamento sob compressão. Essasdeformações são variáveis em função das propriedades desses materiais e do carregamentoaplicado.Já que todas as ações estruturais consistem em tração e/ou compressão, todos os materiaisestruturais têm de ser resistentes a uma ou a ambas. A resistência tem valores bem diferentes namadeira, no concreto armado e no aço, mas os três materiais possuem a capacidade de resistir àtração e à compressão, isto é, de serem tracionados ou comprimidos por forças maiores oumenores, antes de se romperem devido à carga.Elasticidade e PlasticidadeA resistência não é a única propriedade necessária a todos os materiais estruturais. As cargaspodem agir sobre uma estrutura de forma permanente, intermitente ou apenas por um breveperíodo, mas os elementos estruturais não devem alongar-se e encurtar-se indefinidamente, e asdeformações devem desaparecer quando a ação da carga termina. A primeira condição garante queo material não se estique ou se retraia a ponto de se romper sob a ação das cargas. A segundaassegura que o material e, portanto, a estrutura, retorne à forma original quando livre da carga.Sempre que caminhamos sobre uma ponte de madeira notamos que as tábuas cedem, ainda queminimamente, sob nosso peso. Assim que o peso do nosso corpo é retirado da tábua, essa volta aoseu estado original.A propriedade elástica de um material relaciona-se com o fato desse material retornar ao estadooriginal após a retirada de um carregamento.Elasticidade – É a capacidade de voltar à forma original após sucessivos ciclos de carga edescarga. A deformação elástica é reversível, ou seja, desaparece quando a tensão é removida.UniFIAM-FAAM 2011 19
  • Materiais e Sistemas ConstrutivosTodos os materiais estruturais comportam-se com elasticidade se as cargas forem mantidas dentrode valores limitados específicos. Quando as cargas ultrapassarem tais valores, os materiaisapresentam deformações maiores, que estão fora de proporção com as cargas. Tais deformações,que não desaparecem quando as cargas cessam, são chamadas de deformações permanentes ouresiduais. Quando isso acontece, diz-se que o material comporta-se plasticamente. Se as cargascontinuam a aumentar depois do aparecimento de comportamento plástico, os materiais logo entramem colapso.Plasticidade – É a propriedade do material de não voltar à forma original após a ação dedeterminada carga e descarga. A deformação plástica não é reversível, ou seja, não desaparecequando a tensão é removida.A propriedade plástica é útil para fins de análise estrutural. Por exemplo, se carregarmos umaestrutura progressivamente e medirmos as deformações crescentes, teremos o aviso de que aestrutura corre risco de colapso logo que constatarmos que as deformações aumentam mais que ascargas. Os materiais que se comportam elasticamente sob cargas relativamente pequenas eplasticamente sob cargas mais altas não atingem o ponto de ruptura de repente. Quando taismateriais param de se comportar elasticamente, prosseguem se deformando sob cargas crescentesaté que passam a fazê-lo mesmo sem um aumento de carga, ou seja, quando atingem o patamar deescoamento.Os materiais que não sofrem escoamento são chamados de frágeis e não podem ser utilizados emestruturas porque se comportam elasticamente até o ponto de ruptura e rompem-se subitamente,sem nenhum aviso. Essa é a razão pelas quais o vidro não pode ser usado em estruturas, emboraalguns tipos de vidro apresentem maior resistência a tração e a compressão que o aço.Portanto resistência, elasticidade e plasticidade são propriedades necessárias para umcomportamento estrutural adequado.AÇOMaterial EstruturalO aço é uma liga metálica, com propriedades específicas, sobretudo de resistência e de ductilidade,constituída basicamente de ferro e carbono (de 0,002% até 2,00%), obtida pelo refino do ferro gusa,sendo que o refino é o processo onde se obtém a redução dos teores de carbono, silício e enxofrecontidos no ferro gusa.São produzidos aços para a indústria em forma de perfis, chapas, vergalhões e fios.O processo siderúrgico é o processo para a obtenção do aço. Este processo se inicia com achegada do minério de ferro na siderúrgica até a obtenção do produto final (aço).UniFIAM-FAAM 2011 20
  • Materiais e Sistemas ConstrutivosAs propriedades mecânicas definem o comportamento dos aços quando sujeitos a esforçosmecânicos e correspondem às propriedades que determinam a sua capacidade de resistir etransmitir esforços que lhe são aplicados, sem que rompam ou tenham deformações excessivas.Os tratamentos térmicos dos aços são feitos por alterações da velocidade de esfriamento e datemperatura de aquecimento, ou da queda de temperatura na qual são esfriados os materiais.O aço é utilizado em estruturas principalmente para suprir a baixa resistência à tração apresentadapelo concreto. No entanto, como o aço resiste bem tanto a tração quanto à compressão, poderáabsorver esforços também em regiões comprimidas do concreto. Os aços para concreto armado sãofornecidos sob a forma de barras e fios de seção circular, com propriedades e dimensõespadronizadas por norma.O aço sofre um processo de fadiga quando é submetido sucessivamente à tração e à compressão eesse ciclo é repetido várias vezes. Fazemos uso de tal fenômeno para quebrar um fio de arame, aodobrá-lo para frente e para trás várias vezes.CONCRETO ARMADOMaterial EstruturalCombinando a resistência à compressão do concreto e a resistência à tração do aço, obtemos omaterial estrutural chamado de concreto armado. Entre suas características, podemos destacar ofato de o concreto armado poder ser moldado facilmente através de formas adequadas, é disponívela relativo baixo custo e é a prova de fogo.Esquematicamente pode-se indicar que a pasta é o cimento misturado com a água, a argamassa éa pasta misturada com a areia, e o concreto é a argamassa misturada com a pedra ou brita,também chamado concreto simples (concreto sem armaduras).Concreto armado = concreto simples (pasta + agregados) + armadura + aderência.UniFIAM-FAAM 2011 21
  • Materiais e Sistemas ConstrutivosO trabalho conjunto do concreto e do aço é possível porque os coeficientes de dilatação térmica dosdois materiais são praticamente iguais. Outro aspecto positivo é que o concreto protege o aço daoxidação (corrosão), garantindo a durabilidade do conjunto. Porém, a proteção da armadura contra acorrosão só é garantida com a existência de uma espessura de concreto entre a barra de aço e asuperfície externa da peça (denominado cobrimento), entre outros fatores também importantesrelativos à durabilidade, como a qualidade do concreto, por exemplo.MADEIRAMaterial EstruturalA madeira tem resistências diferentes à tração e à compressão e, além disso, se comporta dediferentes maneiras conforme é submetida a forças na direção do veio ou em ângulo reto em relaçãoa ele. Para superar essa peculiaridade, lâminas de madeira com fibras orientadas em direçõesdiferentes podem ser aderidas com colas plásticas, formando o compensado laminado, que temaproximadamente as mesmas propriedades de resistência me todas as direções. A madeira é umdos poucos materiais naturais com alta resistência à tração e foi usada no decorrer da história emvigas e outros elementos submetidos a forças de tração. Entretanto, a madeira queima atemperaturas baixas e deve receber tratamento contra o fogo, embora tal tratamento diminua a suaresistência.BIBLIOGRAFIAAZEREDO, H. A. O Edifício até sua Cobertura. São Paulo: Editora Edgard Blücher, 1997.YAZIGI, Walid. A Técnica de Edificar. São Paulo: SindusCon-SP: Pini, 2003.THOMAZ, Ercio. Tecnologia, Gerenciamento e Qualidade na Construção. São Paulo: EditoraPINI, 2001.BORGES, A. C. Práticas das pequenas construções. São Paulo: Editora Edgard Blücher, 1981,vol. 1 e 2.SALVADORI, Mario. Por que os Edifícios Ficam em Pé. São Paulo: Editora Martins Fontes, 2006.UniFIAM-FAAM 2011 22