Fundamentos do Concreto Armado e Armaduras
Introdução ao Concreto Armado
O concreto armado representa uma das inovações mais significativas da engenharia civil moderna, permitindo a execução de estruturas robustas, duráveis e adaptáveis às mais diversas exigências arquitetônicas e funcionais. Sua aplicação disseminada em obras de pequeno, médio e grande porte decorre de sua versatilidade e da eficiente combinação entre seus componentes: o concreto e o aço.
1. Conceito de
Concreto Armado
O termo
"concreto armado" designa um material compósito formado pela união de
dois elementos principais: o concreto e a armadura de aço. Essa combinação visa
explorar as melhores propriedades de cada material, garantindo resistência à
compressão, por parte do concreto, e à tração, por parte do aço. Trata-se de um
sistema estrutural que permite a construção de lajes, vigas, pilares,
fundações, reservatórios e diversos outros elementos estruturais, atendendo às
exigências de segurança, funcionalidade e durabilidade.
A origem do concreto armado remonta ao século XIX, com o francês Joseph Monier, que inicialmente utilizou barras de ferro para reforçar vasos de plantas. O desenvolvimento técnico e normativo subsequente consolidou o sistema como um dos pilares da construção civil contemporânea.
2. Importância na
Construção Civil
A relevância do
concreto armado na construção civil é multifacetada. Primeiramente, destaca-se
sua adaptabilidade a diferentes formas e dimensões, permitindo liberdade
arquitetônica e soluções econômicas e eficazes. Além disso, a matéria-prima
essencial – cimento, agregados, água e aço – é amplamente disponível,
contribuindo para a sua popularização.
Outros fatores
relevantes incluem:
A presença do concreto armado em edificações urbanas, obras de infraestrutura (pontes, viadutos, barragens) e equipamentos públicos (escolas, hospitais) evidencia seu papel central no desenvolvimento
urbano e social.
3. Componentes do
Concreto Armado
3.1 O Concreto
O concreto é um
material de construção composto por cimento Portland, agregados (areia e
brita), água e, em muitos casos, aditivos químicos. Ele apresenta excelente
resistência à compressão, mas é notoriamente fraco sob esforços de tração. Sua
função principal no concreto armado é resistir aos esforços compressivos que
atuam nos elementos estruturais.
A plasticidade do
concreto fresco permite sua moldagem em diferentes formatos, o que é
fundamental na construção de elementos estruturais diversos. Após o
endurecimento (processo de hidratação do cimento), o concreto atinge rigidez e
resistência adequadas à sua função estrutural.
3.2 O Aço
A armadura de aço
é inserida no interior do concreto para resistir aos esforços de tração e
cisalhamento, além de controlar fissuras. O aço empregado geralmente é do tipo
CA-50 ou CA-60, barras com superfície nervurada que promovem melhor aderência
ao concreto. A boa aderência entre concreto e aço é essencial para garantir o
comportamento conjunto do sistema.
Além de resistir à tração, o aço também contribui para o comportamento dúctil da estrutura, permitindo que ela suporte deformações significativas antes do colapso, o que é fundamental para a segurança estrutural, principalmente em situações de sobrecarga ou eventos sísmicos.
4. Interação entre
Concreto e Aço
A eficácia do
concreto armado depende da interação sinérgica entre o concreto e o aço. Para
que esse trabalho conjunto seja eficiente, três condições fundamentais devem
ser satisfeitas:
5. Considerações
Finais
O concreto armado é um sistema construtivo de amplo uso e enorme relevância na engenharia civil. Sua eficiência resulta da união entre o concreto, resistente à compressão, e o aço, resistente à tração, formando um material compósito que apresenta excelente desempenho estrutural. Com base em princípios bem definidos de mecânica dos materiais e em normas técnicas rigorosas, o concreto
concreto armado é um sistema construtivo de amplo uso e enorme relevância na engenharia civil. Sua eficiência resulta da união entre o concreto, resistente à compressão, e o aço, resistente à tração, formando um material compósito que apresenta excelente desempenho estrutural. Com base em princípios bem definidos de mecânica dos materiais e em normas técnicas rigorosas, o concreto armado permite soluções versáteis, econômicas e seguras para as demandas da sociedade contemporânea.
Referências
Bibliográficas
Vantagens e Limitações do
Concreto Armado
O concreto armado, amplamente utilizado na construção civil, é resultado da associação entre dois materiais com propriedades complementares: o concreto e o aço. Essa união forma um compósito que apresenta excelente desempenho estrutural e se adapta a uma ampla gama de aplicações. Contudo, como qualquer sistema construtivo, o concreto armado apresenta tanto vantagens quanto limitações, que devem ser consideradas desde a fase de projeto até a execução e manutenção das estruturas.
1. Vantagens do
Concreto Armado
1.1 Versatilidade
de aplicação
Uma das maiores
qualidades do concreto armado é sua versatilidade. Ele pode ser moldado em
praticamente qualquer forma, permitindo liberdade arquitetônica. Essa
característica o torna ideal para construções que requerem elementos
estruturais personalizados, como lajes curvas, pilares inclinados ou formas
esculturais. Além disso, é aplicável a obras residenciais, comerciais,
industriais, de infraestrutura e urbanas.
1.2 Alta
resistência à compressão
O concreto apresenta excelente resistência à compressão, sendo ideal para resistir aos esforços normais que atuam sobre pilares, fundações e outras partes comprimidas das estruturas. Quando aliado ao aço, que é resistente à tração, compensa-se uma das principais deficiências do concreto simples.
1.3 Durabilidade e
resistência ao fogo
Se bem projetado e executado, o concreto armado pode apresentar elevada durabilidade,
bem projetado e
executado, o concreto armado pode apresentar elevada durabilidade, resistindo a
intempéries, agentes agressivos e abrasão. Ele também é um material
incombustível, oferecendo boa resistência ao fogo, o que aumenta a segurança
estrutural em caso de incêndios.
1.4 Boa aderência
entre concreto e aço
A aderência entre
os materiais é eficiente devido às propriedades físico-químicas da interface e
à rugosidade superficial das barras de aço (nervuras). Isso permite que os
esforços sejam transmitidos com eficácia entre os dois materiais, garantindo o
comportamento solidário da estrutura.
1.5
Disponibilidade de materiais
O concreto armado
utiliza materiais amplamente disponíveis: cimento, areia, brita, água e aço.
Isso reduz os custos logísticos e torna sua aplicação viável em diferentes
regiões, inclusive em locais remotos.
1.6 Baixo custo
inicial
Em comparação com outros sistemas estruturais, como aço estrutural ou madeira tratada, o concreto armado costuma apresentar custo inicial competitivo, especialmente quando se consideram a mão de obra local e a disponibilidade dos materiais.
2. Limitações do
Concreto Armado
2.1 Baixa
resistência à tração do concreto
O concreto, por
natureza, possui baixa resistência à tração, sendo incapaz de resistir a
esforços trativos sem o auxílio do aço. Por isso, ele depende das armaduras
metálicas para garantir a integridade em regiões tracionadas, como nas faces
inferiores de vigas e lajes.
2.2 Peso elevado
O concreto armado
é um material estrutural relativamente pesado. Isso implica em maiores cargas
permanentes sobre fundações, o que pode exigir soluções estruturais mais
robustas e onerar o projeto. Em estruturas verticais altas, esse fator também
afeta o dimensionamento dos sistemas de sustentação e transporte de cargas.
2.3 Tempo de cura
e desforma
A construção com
concreto armado exige tempo para a cura do concreto antes que a estrutura
atinja a resistência desejada. Isso pode impactar o cronograma de obras,
especialmente em situações em que se requerem resultados rápidos. O tempo de
desforma e escoramento deve seguir normas específicas para evitar deformações
excessivas ou fissuração.
2.4 Exige controle
rigoroso de execução
A qualidade do concreto armado depende fortemente da correta execução em obra. Proporções inadequadas, falhas de compactação, posicionamento incorreto das armaduras ou uso de concretos com baixa resistência podem comprometer seriamente a segurança e a durabilidade da
estrutura.
2.5
Susceptibilidade à corrosão da armadura
Em ambientes
agressivos, como regiões costeiras ou industriais, o aço dentro do concreto
pode sofrer corrosão caso o cobrimento mínimo não seja respeitado ou se houver
entrada de agentes agressivos (como cloretos). A corrosão das armaduras leva à
perda de seção resistente e fissuração do concreto, comprometendo a estrutura.
2.6 Dificuldade de
modificações posteriores
Ao contrário de
estruturas metálicas ou de madeira, as alterações em elementos de concreto
armado existentes são mais complexas e dispendiosas. A demolição parcial, a
abertura de passagens e a realocação de elementos estruturais geralmente exigem
cálculos específicos e intervenções técnicas sofisticadas.
3. Avaliação
Crítica e Aplicação Consciente
A decisão pelo uso
do concreto armado deve considerar as características do projeto, as exigências
normativas, as condições locais e a mão de obra disponível. Embora suas
vantagens o tornem o sistema preferencial na maior parte das edificações, as
limitações apontadas exigem atenção técnica rigorosa.
Projetistas devem
prever, por exemplo, a proteção adequada das armaduras, o uso de aditivos para
controle de retração e durabilidade, e o detalhamento conforme normas
atualizadas (como a ABNT NBR 6118). Já os executores precisam garantir a
conformidade na moldagem, cura, posicionamento das armaduras e controle
tecnológico do concreto.
Em certos casos, pode ser vantajoso recorrer a sistemas híbridos, como estruturas mistas de aço e concreto, especialmente quando se busca redução de peso ou maior rapidez na execução.
Referências
Bibliográficas
Tipos de Armaduras no
Concreto Armado
O concreto armado é um sistema estrutural composto pela associação entre concreto, resistente à compressão, e armaduras de aço, responsáveis por resistirem às forças de tração, cisalhamento e outras tensões internas que atuam sobre os elementos
estruturais. O correto dimensionamento e detalhamento das armaduras é essencial para garantir a integridade, a segurança e a durabilidade das estruturas. Neste contexto, as armaduras são classificadas de acordo com sua função estrutural e sua orientação geométrica dentro do elemento de concreto.
1. Armaduras
Longitudinais e Transversais
1.1 Armadura
Longitudinal
As armaduras
longitudinais são aquelas dispostas ao longo do comprimento dos elementos
estruturais. São essenciais para resistir às solicitações normais, seja de
tração ou de compressão, que ocorrem em vigas, pilares e lajes.
Nas vigas,
as armaduras longitudinais localizam-se principalmente na parte inferior, onde
o momento fletor gera tração. Quando o momento se inverte, como em estruturas
hiperestáticas, também é comum a presença de armadura na parte superior.
Nos pilares,
as armaduras longitudinais resistem principalmente aos esforços de compressão,
mas também devem estar preparadas para eventuais efeitos de tração devido a
cargas excêntricas ou ações horizontais, como o vento.
Em lajes,
as armaduras longitudinais são dispostas nas direções principais de flexão e
geralmente organizadas em malhas ortogonais.
1.2 Armadura
Transversal
As armaduras
transversais são colocadas perpendicularmente às armaduras longitudinais e têm
como função principal resistir aos esforços cortantes e de torção, além de
garantir o confinamento das armaduras longitudinais e o controle da fissuração.
Nos pilares,
as armaduras transversais são compostas por estribos ou espirais que envolvem
as barras longitudinais, conferindo estabilidade e promovendo o confinamento do
concreto, especialmente importante em situações de elevada carga ou em zonas
sísmicas.
Nas vigas, os estribos também atuam como armadura transversal, resistindo ao cisalhamento induzido pelos esforços internos, sendo posicionados com espaçamento regular ao longo do vão.
2. Armaduras de
Tração, Compressão e Cisalhamento
2.1 Armadura de
Tração
A armadura de
tração é projetada para resistir aos esforços trativos que o concreto, por si
só, não suporta de maneira eficaz. A tração pode ocorrer na parte inferior de
vigas submetidas à flexão positiva ou em regiões de lajes e fundações. Essas
armaduras devem ser bem ancoradas e dispostas de modo a garantir a
transferência dos esforços entre aço e concreto.
A correta posição da armadura de tração é crítica, devendo respeitar os cobrimentos mínimos exigidos pelas normas para proteger o aço contra
correta posição da armadura de tração é crítica, devendo respeitar os cobrimentos mínimos exigidos pelas normas para proteger o aço contra corrosão e garantir aderência adequada.
2.2 Armadura de
Compressão
Embora o concreto
resista bem à compressão, em situações em que os esforços são muito elevados ou
onde se busca otimização do uso de concreto, utiliza-se a armadura de
compressão. Tais armaduras ajudam a reduzir a seção necessária do elemento
estrutural, aumentam a capacidade resistente e proporcionam maior ductilidade.
Essa armadura
também atua para impedir a flambagem das barras comprimidas e para melhorar o
comportamento pós-fissuração do concreto.
2.3 Armadura de
Cisalhamento
A armadura de
cisalhamento, comumente constituída por estribos, tem como objetivo resistir
aos esforços cortantes que tendem a provocar fissuras inclinadas nas vigas. Os
estribos absorvem essas tensões transversais, colaborando com a resistência da
estrutura e prevenindo colapsos frágeis.
A necessidade e o espaçamento das armaduras de cisalhamento são determinados com base nos diagramas de esforço cortante e nas especificações da NBR 6118.
3. Estribos e
Grampos
3.1 Estribos
Os estribos são
barras dobradas em formato fechado, normalmente quadrado, retangular ou
circular, utilizadas para envolver as armaduras longitudinais em pilares e
vigas. Nos pilares, os estribos são essenciais para o confinamento das
barras longitudinais, promovendo a integridade da seção transversal e
aumentando a resistência à flambagem.
Nas vigas,
os estribos exercem função crucial no combate aos esforços cortantes e de
torção, sendo dispostos com espaçamento uniforme, geralmente reduzido em
regiões próximas aos apoios onde o esforço cortante é maior.
Além de sua função
estrutural, os estribos contribuem para a fixação da posição das barras
longitudinais, evitando seu deslocamento durante o lançamento do concreto.
3.2 Grampos
Os grampos são
elementos de armadura complementar utilizados para amarração e ancoragem de
barras longitudinais. São frequentemente empregados para dar continuidade às
armaduras em regiões de emenda ou mudança de direção, como em cantos de vigas,
interseções ou apoios.
Também podem ser
utilizados para reforçar regiões localizadas onde ocorrem concentrações de
tensões, como em furos, reentrâncias ou mudanças bruscas de seção.
O correto detalhamento e posicionamento dos grampos garante o adequado comportamento da estrutura, especialmente nas zonas críticas onde o
risco de fissuração é maior.
Considerações
Finais
O entendimento dos
diversos tipos de armaduras no concreto armado é essencial para projetistas,
engenheiros, técnicos e operários envolvidos na execução de estruturas. Cada
tipo de armadura desempenha um papel específico e complementar no comportamento
global do elemento estrutural.
O uso correto das armaduras longitudinais, transversais, de tração, compressão e cisalhamento, bem como a aplicação adequada de estribos e grampos, garante que a estrutura seja segura, eficiente e durável. O detalhamento preciso e o respeito às normas técnicas, especialmente à ABNT NBR 6118, são fatores determinantes para o sucesso da obra.
Referências
Bibliográficas
Propriedades do Aço para
Armaduras no Concreto Armado
O aço é um dos elementos essenciais no sistema estrutural do concreto armado, desempenhando papel crucial no enfrentamento dos esforços de tração, compressão e cisalhamento aos quais as estruturas estão submetidas. Para garantir a segurança, durabilidade e desempenho adequado das obras em concreto armado, é fundamental compreender as propriedades mecânicas e geométricas do aço utilizado como armadura, além de conhecer os tipos disponíveis no mercado brasileiro, os procedimentos de controle de qualidade e os ensaios normativos aplicáveis.
1. Tipos de Aço
Utilizados em Armaduras
No Brasil, os aços
utilizados como armaduras para concreto armado estão padronizados
principalmente pelas normas ABNT NBR 7480 e ABNT NBR 6118. Os tipos mais comuns
são os denominados CA-50 e CA-60, onde “CA” significa “concreto
armado” e o número representa o limite de escoamento mínimo do aço, em
megapascais (MPa).
1.1 Aço CA-50
O aço CA-50 é o
mais utilizado em armaduras longitudinais e estruturais. Ele apresenta:
Por sua
sua combinação
entre resistência mecânica, aderência e capacidade de deformação, é adequado
para estruturas de médio e grande porte, onde a segurança contra colapso frágil
é fundamental.
1.2 Aço CA-60
O aço CA-60 é
caracterizado por:
É mais empregado
em armaduras secundárias, como estribos, telas soldadas para lajes e fundações,
e em situações em que a ductilidade não é o parâmetro predominante de projeto.
Sua principal vantagem é o menor consumo de aço por unidade de resistência.
Além dos tipos mencionados, ainda se utiliza o CA-25 (aço liso), especialmente em obras antigas ou em elementos que não requerem aderência intensa, como grampos e ligadores, mas seu uso tem sido progressivamente substituído pelos aços nervurados.
2. Diâmetros
Comerciais das Barras
Os aços para
armadura são comercializados em diâmetros padronizados, definidos pela ABNT NBR
7480. Esses diâmetros são importantes para o cálculo de área de aço (As) nos
projetos estruturais, bem como para compatibilização com os espaçamentos
mínimos e cobrimentos exigidos.
Os diâmetros
comerciais mais comuns são: 4,2 mm; 5 mm; 6,3 mm; 8 mm; 10 mm; 12,5 mm;
16 mm; 20 mm; 25 mm e 32 mm. Cada diâmetro corresponde a uma área de seção
transversal específica, utilizada diretamente nas fórmulas de cálculo da
resistência das armaduras.
Os vergalhões são
fornecidos em barras retas de 12 metros ou em bobinas,
especialmente os de menor diâmetro (até 10 mm), facilitando o transporte e o
corte em obra.
A escolha do
diâmetro adequado deve considerar:
3. Ensaios e
Controle de Qualidade
O desempenho do
aço empregado em armaduras depende não apenas de suas propriedades mecânicas,
mas também da garantia de que tais propriedades sejam mantidas durante o
processo de fabricação e fornecimento. Para isso, são exigidos ensaios
mecânicos e procedimentos de controle de qualidade em conformidade com as
normas da ABNT.
3.1 Ensaios
Mecânicos
Os principais
ensaios realizados em laboratório para caracterização do aço para armaduras
são:
3.2 Controle de
Qualidade
As siderúrgicas e
fornecedores de aço devem garantir que cada lote de produção atenda aos
requisitos da norma ABNT NBR 7480. Isso inclui:
Na obra, é responsabilidade do engenheiro civil ou técnico responsável verificar a conformidade do aço entregue com o especificado em projeto, bem como acompanhar a correta armazenagem, evitando exposição à umidade e à corrosão.
Considerações
Finais
O uso do aço como armadura no concreto armado exige conhecimento técnico preciso de suas propriedades mecânicas, geométricas e normativas. A escolha entre CA-50 e CA-60, a definição dos diâmetros das barras e o controle rigoroso da qualidade do material são fatores que influenciam diretamente a segurança estrutural e a durabilidade das edificações.
Projetistas devem considerar tanto os esforços previstos quanto os critérios de ductilidade e execução, enquanto os responsáveis pela obra devem assegurar o cumprimento das especificações e normas vigentes. A correta seleção e utilização do aço são, portanto, pilares fundamentais do bom desempenho do concreto armado.
Referências
Bibliográficas
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