Concreto Armado – Método Construtivo

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Concreto Armado - Método Construtivo

Conheça os Fundamentos do Método construtivo em CONCRETO ARMADO

No presente Artigo falaremos do Concreto Armado, vantagens, desvantagens e comparações dentre outros métodos construtivos.

ARTIGO REDIGIDO PELO ENGENHEIRO CIVIL DE LONDRINA GUSTAVO NOGUEIRA ZAMPA, ESPECIALISTA EM PATOLOGIAS DE CONSTRUÇÃO E DESENVOLVIMENTO DE PROJETOS ESTRUTURAIS E DE FUNDAÇÕES.

A presente publicação de caráter cientifico tem por principal objetivo desmitificar as principais características do concreto armado, apresentando seu histórico estudado e relatado durante sua jornada de desenvolvimento, acompanhando a evolução da humanidade, chegando até sua contemporânea estruturação, bem como o estudo de sua composição nas menores minúcias, explorando cada insumo presente em sua constituição, apresentando de forma unitária suas características químicas e físicas, a funcionalidade do composto, ainda apresentando comparativos entre demais metodologias construtivas, demonstrando suas vantagens e desvantagens, além de dissertar de forma breve suas principais etapas executivas para ajuda na compreensão de suas particularidades, tudo de acordo com as principais normas vigentes citadas exclusivamente com fundamentações em artigos e obras publicadas, com o principal objetivo de inteirar e nortear, através de discussão, o profissional na definição da metodologia técnica executiva de aplicação em sua estrutura a ser calculada e executada. Após analisar-se todos os capítulos, constata-se que não há a possibilidade de apresentar tais citações sobre o concreto armado de modo perfunctório, devendo todas as tratativas estudadas durante a graduação ser amplamente aprofundadas para o profissional inteirar-se de tais fundamentos do sistema estrutural, bem como para que o mesmo passe a possuir critério para avalizar de forma lógica a eleição do concreto armado como a metodologia aplicável.

 

Palavras-chave: estruturas em concreto armado; metodologias construtivas; história do concreto; sistemas estruturais; vantagens e desvantagens do concreto armado.

 

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABNT           Associação Brasileira de Normas Técnicas

NBR             Norma Brasileira

A/C               Água/Cimento

 

Notoriamente se deslumbra no Brasil uma massiva utilização do método construtivo em concreto armado para execução da estrutura de edificações, esta ampla utilização esta principalmente atrelada a tradição e capacitação da mão de obra do país, muitas vezes inviabilizando o investimento em empreendimentos em que se utilizem outra metodologias que não possuem tal qualificação profissional de fácil acesso, fazendo assim com que em grande parte dos engenheiros projetistas optem por projetar utilizando tal método.

Apesar das inúmeras exemplificações e bibliografias hoje dispostas, se apresentam de formas manifestas e concorrentes dúvidas pertinentes a qual escolha de metodologia construtiva para a solução de casos em que se há indecisão dentre as opções cabíveis. Logo, se faz necessário ponderar as principais características técnicas, funcionais e orçamentarias na escolha no atendimento das necessidades da obra.

Diante de todos os métodos construtivos para execução da estrutura de um edifício, a avaliação para a opção do melhor método aplicável é de critério do Projetista Estrutural, cabendo a ele comparar quais as principais relevâncias que se devem ser levantadas para a utilização da metodologia do sistema estrutural em concreto armado.

Ainda assim, mesmo com tamanha propagação da metodologia, a principal dentre os profissionais habilitados com pouca experiência é na opção do método executivo para o correto projeto, ou ainda dúvidas pertinentes a metodologia em sua execução, promovendo até mesmo embaraço destes profissionais no canteiro. Então, qual seria a melhor metodologia a optar-se diante cada situação?

O objetivo geral deste trabalho é discutir as principais característica e curiosidades do concreto armado para que o profissional consiga ponderar as opções de metodologias executivas, para tal observara-se a história do concreto, entendendo as características dos materiais aplicados, com o intuito de debater suas principais vantagens e desvantagens em relação as demais metodologias, além de apresentar os corretos métodos de execução de obras em que se o utiliza.

Nesta pesquisa, será abordado o concreto armado desde sua origem até sua aplicação, revisando, apontando e ponderando entre artigos, livros e publicações dos últimos 30 anos, objetivando assim buscar as principais relevâncias deste método construtivo em relação aos demais, tudo de acordo com as normas vigentes.

 

HISTÓRIA DO CONCRETO ARMADO

 

Perante as intempéries e desafios da evolução, os primeiros Homo Sapiens escondiam-se nos lugares que a natureza lhes concedia. Tais locais poderiam ser cavernas, grutas em montanhas etc. Após isso, com o desenvolvimento de tecnologias primitivas eles começaram a desenvolver as primeiras edificações com pele de animais caçados, ou ainda com as fibras vegetais de árvores, ou então combinando estes materiais, conforme afirma KAEFER (1998, p. 4).

 

AS PRIMEIRAS DESCOBERTAS

Segundo BASTOS (2006, p. 1), primeiramente o homem utilizou materiais de mais fácil alcance para o desenvolvimento de estruturas, como madeira e pedra. Somente após séculos de desenvolvimento tecnológico, como a descoberta dos minerais em suas idades fatídicas, foi utilizado funcionalmente para a execução de edificações materiais de maior complexidade, como o ferro e suas ligas, bem como o cimento e agregados para o desenvolvimento de concreto.

A utilização de aglomerantes e agregados possui um amplo histórico de aplicação na antiguidade, embora muito diferente do cimento hoje utilizado. Conhecido e aplicado em tempos longínquos, como por exemplo no antigo Egito, bem como em outras grandes civilizações, como os assírios e babilônicos, como exemplifica JÚNIOR (2012, p. 2).

BASTOS (2006, p. 1) diz que os materiais de construção feitos à base de cimento, estes também conhecidos como “materiais cimentícios”, também podem ser considerados os materiais que, dentre os desenvolvidos pelo homem, um dos mais importantes até hoje produzidos, visto que  alavancou as execuções de edificações de maior complexidade até então apresentadas, como por exemplo as habitações, fortificações, barragens, aquedutos, obras sanitárias, rodovias, pontes, escolas, hospitais, teatros, museus, igrejas, palácios, dentre tantos outros tipos pertinentes a vivência de construção. A grande sobra de matérias primas em quase todas as regiões, aliada à sua grande facilidade para ocorrer sua aplicação nas mais distintas formas, foram dentre tantos fatores relevantes os principais motivos para o seu desenvolvimento, desde a antiguidades até os tempos contemporâneos.

O NASCIMENTO DO CIMENTO PORTLAND

O nome “Portland”, dado ao cimento que é utilizado até hoje, foi pela primeira vez em 1824, onde o escocês JOSEF ASPDIN criou um cimento bastante semelhante ao atual, atribuindo-lhe o nome de “Portland”, em referência ao nome de uma cidade do litoral sul da Inglaterra, cidade está que possui rochedos de mesma cor cinza esverdeado do cimento descoberto. Todavia, somente em décadas depois ainda do século XIX, iniciados os primeiros conceitos de se armar o concreto com um material de grande resistência a tração, para suprir este ponto franco do concreto, foi que progressos realmente relevantes aconteceram. Nascia assim como antes conhecido: “cimento armado”, e nos tempos contemporâneos, “concreto armado”, conforme nos informa JUNIOR (2012, p. 2).

Entretanto KAEFER (1998, p. 21) reitera que em o cimento Portland criado pelo Francês não é o mesmo hoje utilizado, apesar de partilhar a mesma nomenclatura. A descoberta de Aspdin foi realizada queimando-se calcário e argila muito finamente moídos e então misturados em elevadas temperaturas para que que o gás carbônico fosse então removido e o material obtido era então moído. Entretanto o Cimento de mesmo nome da Cidade da Inglaterra a que tem referência produzido hoje em dia tem seu processo de produção amplamente diferenciado ao seu antecessor, uma vez que o cimento Portland de hoje em dia é produzido a partir da queima a temperaturas amplamente elevadas até sua fusão, a partir de uma mistura definida de rocha calcária e argila finamente moídas resultando no clínquer. Portanto, seria de extrema dificuldade para a época, diante das tecnologias antepassadas, atingir a temperatura de fusão com um maquinário de baixa eficiência, logo, é duvidosa a constatação que Aspdin tenha conseguido com sucesso atingir o ponto de fusão capaz de criar o clínquer.

A INTRODUÇÃO DO AÇO

As primeiras manifestações do surgimento do ferro na humanidade que se tem notícia, são objetos encontrados no Egito, por volta de 2500 a.C. Foram construídas fogueiras a base de rochas de minério de ferro, com o intuito de promover a sua temperatura elevada, mesmo ainda não a temperatura de fusão para a época, e contato do carbono com o ferro em estado de óxido, fazendo assim com que se resulte em uma massa moldável através do forjamento, fazendo assim possível seu forjamento.  (NOLDIN JUNIOR, 2002).

 

Canoa-Concreto

Figura 1Remanescente de uma das canoas de Lambout

Fonte: KAEFER (1998, p. 24)

 

Como mencionado por KAEFER (1998, p. 24) O primeiro registro histórico da utilização do na época chamado “cimento armado” foi na França, onde um inventor Joseph Louis Lambout, construiu um barco utilizando massa de concreto com ferragens entrelaçadas, com barras de ferro fino e grossos, para conferir rigidez a tração. Hoje, Lambout é conhecido como o “pai” do concreto armado.

A forma como hoje é conhecida como aço foi concebida durante a Revolução industrial, marcada como a fronteira entre a definição do que é aço. Os fornos, invenção da época, possibilitou corrigir as impurezas do ferro, bem como adicionar propriedades ao mesmo com a inserção de outros minérios. Propriedades como resistência ao desgaste, a corrosão, ao impacto fez com que o aço passasse a ser cerca de 90% de todos os materiais consumidos pela civilização da “era industrial”, aliado ainda com seu baixo custo. (FELÍCIO, 2012).

Com o evidente destaque em países da revolução industrial, dentre eles Alemanha, França e Inglaterra, a produção do aço em escala industrial tornou-se extremamente popular com a construção de edifícios metálicos de múltiplos andares, como é exemplo no edifício da Fábrica de chocolates de Noisiel-sur-Marne.

 

Figura 2 – Fábrica de chocolates de Noisiel-sur-Marne.

Fonte: TEOBALDO (2004, p. 7)

 

Tal edifício, executado em 1872, é um dos exemplos do processo de modernização dos elementos do sistema estrutural, tal qual laterais apoiadas em vigas em balanço, bem como as primeiras aplicações de contraventamento calculado. Aliado a estes fatores, o avanço tecnológico e o surgimento dos primeiros elevadores fizeram com que aparecessem os primeiros edifícios altos e arranha-céus, conforme hoje são denominados. (TEOBALDO, p. 6)

Após os referidos fatos, no momento em que se foi utilizado liga de ferro para suprir a necessidade de tração das peças estruturais, as possibilidades de se executar uma maior gama de peças de diferentes formas e atendendo necessidades distintas aumentaram exponencialmente, tal capacidade de resistir as solicitações de forma tão surpreendente para a época, iniciou-se a projetar-se elementos de estrutura com maiores aplicabilidades, com maiores vãos e de altura inferiores as antes existentes, assemelhando-se mais as edificações dos tempos modernos, conforme explicitado por BASTOS (2006, p. 2).

Conforme amplamente abordado e apontado, KAEFER (1998, p. 39) conclui que de fato o concreto teve uma grande evolução muito desde os tempos da Roma antiga, em que se utilizava do composto para edificações e estradas. Hoje, na engenharia moderna, utiliza-se o concreto em campos diversificados, sendo até mesmo considerado como o segundo material mais consumido no mundo, por sua maleabilidade e aplicabilidade em diversos meios e ambientes, podendo estes até mesmo ser agressivos, garantindo a confiabilidade e resistência.

TEMPOS CONTEMPORÂNEOS

Ainda, KAEFER (1998, p. 39) conclui ainda que, aliado ainda as tecnologias modernas de aplicação, a capacidade de adaptação e aplicabilidade do concreto armado é quase infinita diante aos desafios impostos pelo uso insaciável da civilização moderna, como por exemplo a infinidade de tipos de cimentos, concretos e aditivos, bem como suas respectivas aplicações, seja no fundo do mar para fundações de plataformas marítimas, até mesmo a centenas de metros do chão para sustentar grandes torres, bem como suportar grandes desafios arquitetônicos e vãos elevados.

Notoriamente o desafio do mundo moderno no avanço das tecnologias aplicáveis ao concreto estão diretamente ligadas as suas capacidades de durabilidade, capacidade mecânica, economia e sustentabilidade em seu dimensionamento e até mesmo capacidade de regeneração.

 

Características dos materiais do Concreto Armado

COMPOSIÇÃO DO CONCRETO

Conforme descreve BASTOS (2006, p. 1), o concreto é um material composto, que constitui a inserção de cimento, água, agregado graúdo, agregado miúdo e ar, podendo ainda ser adicionado aditivos químicos ao mesmo com o intuito de modificar ou melhorar as suas propriedades físico-químicas. Com uma exemplificação simples, pode-se dizer que o cimento misturado a água se torna a pasta, já adicionando areia, cria-se a argamassa, e ainda, adicionando a argamassa o agregado graúdo, cria-se o concreto, este ainda sendo melhor denominado de concreto simples, ou seja, concreto sem armaduras.

A dosagem em que se é adicionado os materiais ao concreto, ou seja, as quantidades de cimento, água, agregados graúdos, agregados miúdos, ou ainda tempestivamente aditivos ao concreto, é chamada de traço, sendo um fator extremamente importante, pois é a partir dele que pode-se obter diferentes tipos de concreto, cada um com suas particularidades especiais, tornando-os mais ou menos resistentes ou ainda alterando suas propriedades para determinada utilização, sendo seus resultados aguardados de acordo com o pensamento do projetista que solicita determinado tipo de concreto, sempre prezando por fatores como economia e capacidades de supressão de desempenho mínimo esperado. O principal fator de resistência do concreto é a conhecida relação água/cimento, pois é a partir desta que se bem executada consegue-se melhores desempenhos do concreto com uma maior economia, principalmente quando aliado a aditivos químicos para reduzir essa relação, visto que o cimento é o material de maior custo do concreto, conforme é amplamente abordado por BENETTI (2007, p. 15).

Cimento

 

Figura 3 – Clinquer.

Fonte: BASTOS (2006, p. 3)

 

Conforme exemplifica BASTOS (2006, p. 3), o cimento Portland é um pó fino com propriedades ligantes, aglomerantes ou aglutinantes, que sob a ação da água endurece. Após este estando endurecido, ainda que seja mais uma vez submetido a água, não irá se decompor novamente. Dentre todos os materiais presentes no concreto, o cimento é o mais importante, pois é o único responsável da transformação dos demais materiais presentes aliados no produto almejado, ou seja, em concreto. O clinquer é o principal componente do cimento, ainda aliado aditivos, permanece ainda o clinquer sendo o material de maior presença. Este é formado por apenas duas matérias primas, a argila e o calcário. O clinquer tem como propriedade básica ser um ligante hidráulico, endurecendo sob a ação da água é endurecido. Seu processo de fabricação tem como base a britagem da rocha calcaria, então após este processo ainda é moída, e mistura a argila igualmente moída. Tal peculiar mistura é então aquecida em um forno de até 1450ºC sob calor intenso, para que então seja resfriada bruscamente, formando assim pelotas, ou seja, o clinquer propriamente dito. Após este composto pronto, ele então é moído e lhe é adicionado aditivos, estes que farão a composição e criação do tipo de cimento desejado conforme as propriedades almejadas.

Prosseguindo ainda BASTOS (2006, p. 3) detalha que, as principais adições realizadas ao clinquer comercialmente são o gesso, os materiais pozolânicos, os materiais carbonáticos e ainda as escórias de alto-forno. Para cada tio de cimento hoje difundido no Brasil, apresentam divergência em sua composição para que assim possuam diferentes funções, para que assim possuam diferença no tipo do concreto almejado. Tais mudanças são evidentes e pensadas na fase de projetos da utilização de cada tipo de projeto, sendo este podendo ser dimensionado para alta resistência inicial, como é o caso do cimento CPV-ARI, este sendo amplamente utilizado em fábrica de pré-moldados em que se há necessidade da rápida desforma. Possui também Cimentos aplicados para concretos de alta eficiência e desempenho (CAD), resistentes a agentes químicos, amplamente utilizados onde se há alta taxa de corrosão para que não seja transmitido a armadura. Além disso há cimento de baixo calor de hidratação, voltados principalmente em locais e regiões de temperaturas mais baixas. Dentre os tipos mais comuns de cimentos utilizados em obras no Brasil, pode-se destacar: CPII E-32, CPII F32, CPIII-40 e também o CPV-ARI.

Agregados

De acordo com que exemplificam ALMEIDA e LUZ (2009, p. 80) os agregados grossos são, em geral, utilizados como ingrediente na fabricação do concreto, ou ainda como constituinte de pavimentos de vias. Devendo estes reagirem de forma favorável com o cimento e o betume, e ter como característica resistir a cargas pesadas, alto impacto além de ótima abrasão e durabilidade. Por esta razão, foram desenvolvidos testes, alguns empíricos e outros realizados em laboratórios, com o intuito de prever o comportamento deste material. As propriedades testadas foram resistência à compressão, capacidade de absorção de água, a resistência à abrasão, como também a abrasividade, comportamento ao polimento, forma dos constituintes e resistência ao intemperismo. Já os agregados médios e finos são, em geral, utilizados unicamente para preenchimento, ou ainda para proporcionar rigidez em uma determinada mistura. Neste caso, a granulometria desses agregados, densidade relativa, a forma das partículas (podendo ser mais ásperas os possuir menores índices de atrito), e sua a composição mineralógica são parâmetros igualmente importantes. Os agregados podem ainda ter seus fragmentos unidos por ligantes como cimento e betume, para uso como, respectivamente, concreto hidráulico e concreto betuminoso. Quando os fragmentos são usados, sem ligantes, servem para lastro de ferrovias, filtros e entroncamentos. Devido as características geológicas do território brasileiro, existe uma grande diversidade de rochas utilizadas como agregados. O tipo de rocha utilizada vai depender basicamente da disponibilidade local ou regional. Para fins de exemplificação, pode-se citar o granito e gnaisse, que são utilizados na maioria dos estados brasileiros, o basalto que é utilizado na região sul e sudeste (bacia do Paraná), também os calcários e dolomitos, estes encontrados em Minas Gerais, Goiás, Bahia e norte fluminense, e há ainda as lateraritas, estas presentes na Região Amazônica e Minas Gerais e pôr fim a areia/cascalho, encontrado em praticamente todas as regiões do Brasil.

Água

Deve-se levar em consideração a quantidade de qualidade da água utilizada ao adiciona-la no concreto, pois estes fatores são diretamente proporcionais a qualidade do concreto em suas reações químicas, pois a água é responsável em transformar em uma pasta aglomerante o cimento. Se o traço for realizado de forma divergente ao fator A/C, sua reação pode não ocorrer de forma satisfatória, afetando de forma inadequada as propriedades do concreto, como a permeabilidade e resistência, conforme diz BENETTI (2007, p. 15).

Composição Final

Após a mistura de todos os materiais em seu perfeito traço, obtém-se o concreto fresco, conforme diz JUNIOR (2012, p. 3). A pasta que é formada pela junção da água com o cimento atua de forma envolvente aos grãos dos agregados miúdos e graúdos, preenchendo seus vazios e unindo-os, formando assim uma massa plástica. Os agregados graúdos e miúdos tem como principais objetivos proporcionar resistência mecânica, bem como preencher espaços diretamente ligados a redução de custos de produção do concreto, além de reduzir a contração do mesmo. O Concreto é um material plástico, moldável, com funções e opções de trabalhabilidade diversas devido a sua capacidade de se moldar as formas projetadas para o seu recebimento. Após o período de “secagem” e cura, o mesmo pode ser desformado e permanecerá em sua forma, com resistência elevada a compressão. Em virtude de suas propriedades químicas, principalmente ligados as propriedades de hidratação do cimento ao longo do tempo, o concreto é um material que aumenta a resistência com o tempo, propriedade esta que diverge aos outros materiais aplicados na construção civil, sendo seu tempo de vida útil extremamente elevado. Entretanto, a sua resistência é unicamente alta aos esforços de compressão, sendo que a ordem em proporção de resistência de tração a compressão se mostra em aproximadamente apenas 10%. Este valor, entretanto, pode ser alterado e suas capacidades físicas melhoradas com a inserção de aditivos específicos que conferem melhores propriedades físicas ao Concreto.

COMPOSIÇÃO DO AÇO

Existe uma diversificada variedade de aços que por sua vez se diferenciam pelo tamanho, forma e uniformidade dos grãos que o compõem e, é claro, por sua composição química. Sendo que esta pode ser facilmente alterada em função do interesse e necessidade de sua aplicação final, através da adição de um ou mais elementos químicos, obtém-se aços com diferentes graus de soldabilidade, ductilidade, resistência mecânica, resistência à corrosão, dentre outros fatores e formas. De forma geral, os aços possuem excelentes propriedades mecânicas, principalmente resistes à tração, à compressão, bem como à flexão, e como é considerado um material homogêneo, pode ser forjado, laminado, estampado, bem como estriado e ainda suas propriedades podem ser amplamente modificadas por tratamentos químicos e/ou térmicos, conforme evidencia em suas explicações FERRAZ (2003, p. 14)

Responsável em transformar minério de ferro em aço a usina siderúrgica tem como fim de tornar o aço um produto que consiga ser comercializado. Este minério de ferro (óxido de ferro) é aquecido em elevadas temperaturas em altos fornos adicionados carvão vegetal ou coque (ambos de teor carbonos) e de fundentes que são então adicionados com o fim de produzir a escória que é formada de materiais não desejáveis ao processo de fabricação. Nesta primeira etapa o objetivo é reduzir, ao máximo possível, o teor de oxigênio na composição do FeO, logo após isso surge o ferro-gusa, este que possui de 3,5 a 4% de carbono em sua composição, já em uma segunda fusão se obtém o ferro fundido, este com teores de carbono entre 2 e 6,7%, como diz FERRAZ (2003 p.1).

Aços Utilizados em Armaduras

O aço CA-25 é pouco utilizado na construção civil, pela baixa resistência (250MPA), tem superfície lisa e é fabricado através de laminação a quente. Já o aço CA-50 amplamente utilizado, devido a sua alta resistência (500 MPA), tem a superfície nervurada e é fabricado a partir do processo de laminação a quente. Este tipo de aço apresenta capacidade de soldabilidade com ótimo dobramento, sendo assim o mais utilizado e preferível. Além disso, O aço CA-60 é utilizado em escala mediana, tem superfície nervurada, utilizado principalmente para a utilização em estribos, este é fabricado através do processo de trefilação, conforme abordado por IMIANOWSKY e WALENDOWSKY (2015, p. 16).

CONCEITO DE CONCRETO ARMADO

O Concreto Armado é um material de construção civil resultante da união do concreto simples e de armação com barras de aço, estas envolvidas pelo concreto, com perfeita aderência entre estes dois materiais, tal forma com que resistam ambos juntamente aos esforços a que são submetidos. Logo, para a composição do concreto armado, indica-se o concreto simples, aliado a uma armadura de aço, obtém-se o concreto armado. Este podendo-se subdividir em função do regime de trabalho da armadura, sendo se esta armadura estiver sem nenhuma tensão inicial, lê-se armadura passiva, se trata do concreto armado, entretanto, caso a armadura possuir uma tensão inicial, ou seja, armadura ativa, observa-se o material conhecido como concreto protendido. Neste último caso a armadura (cordoalha) é inicialmente submetida a esforços de tração buscando melhorar o desempenho estrutural da peça a ser concretada. Destaca-se ainda a possibilidade de utilização da conhecida “argamassa armada”, chamada também de “micro concreto”, esta possui a mesma origem do concreto armado, entretanto unicamente sem a presença do agregado graúdo. Nestas é normalmente utilizado como armação as telas soldadas. Os elementos de argamassa armada são conhecidos pela baixa espessura com cerca de 2 cm em média, como explica JUNIOR (2012, p. 4).

Já PINHEIRO (2007, p. 7) reitera ainda que o concreto armado é a o material de construção mais usado no planeta. Basicamente, ele é utilizado nas estruturas, que é a parte resistente da construção e tem a função de resistir às diversas solicitações de carga e as transmitir para o solo. Com isso, se pode classificar os principais elementos estruturais de uma construção civil, que são as lajes, as vigas, os pilares e os elementos de fundação. As lajes são placas de concreto armado, armadas em uma ou duas direções que, além das cargas permanentes, recebem as ações de uso e as transferem aos apoios, travando os pilares e distribuindo as ações horizontais entre os demais elementos de contraventamento. Já as vigas são barras horizontais que por sua vez delimitam as lajes e recebem suas cargas, bem como suportam paredes e ainda até mesmo de outras vigas, então finalmente as transmitem para os Pilares. Estes “apoios” conhecidos como pilares são elementos verticais que recebem as ações das vigas e de todos os pisos superiores, e as transmitem para os elementos inferiores, podendo este abranger vários pisos, ou para a fundação. Os elementos de fundação como blocos, sapatas, radier e estacas são responsáveis por transferir os esforços para o solo.

ADITIVOS NO CONCRETO ARMADO

Os Aditivos são substâncias adicionadas de forma intencional ao concreto, com o objetivo de alterar as propriedades químicas ou físicas do concreto, objetivando melhorias de desempenho ou até economia, inclusive facilitando seu preparo e a própria utilização. Diante disso pode-se facilmente explicitar alguns casos de utilização de aditivos, como o seu uso para o acréscimo de resistência, como também aumento da durabilidade, ou ainda melhora na impermeabilidade, melhora na trabalhabilidade, em caso de necessidade de retirada de fôrmas em curto prazo também é possível, ou seja, aumentando sua resistência inicial, diminuição do calor de hidratação para utilizar em climas mais frios, retardamento ou aceleração da pega para determinados usos, diminuição da retração evitando assim patologias ligadas a este fator, aditivos plastificantes e “superplastificantes” para melhora da trabalhabilidade, aditivos incorporadores de ar para redução de peso, e ainda diversas outras aplicações que podem ser verificadas nos manuais técnicos dos fabricantes de aditivos, bem como estão em desenvolvimento novas funcionalidades conforme exemplifica JUNIOR (2012, p. 11 e 12).

Comparativos metodológicos e Execução do Concreto Armado

 

FUNCIONALIDADE PRINCIPAL

Segundo BASTOS (2006, p. 13) em 1850, na América, um estudioso chamado Hyatt fez uma série de ensaios, e pode assim vislumbrou a real função das armaduras em seu trabalho junto ao concreto. Entretanto, seus estudos não ganharam repercussão global por falta de divulgação. Logo após isso, o francês Hennebique foi o primeiro após Hyatt a conseguir entender a real função das armaduras em seu trabalho junto ao concreto. Assim, percebeu-se a necessidade de dispor outras armaduras, não somente a armadura reta que supria os esforços de tração. Imaginou-se armaduras dobradas, ou ainda prolongadas em diagonal e enfim ancoradas na área de compressão para assegura-la. Assim, o francês Hennebique o primeiro a dispor estribos com o intuito de absorver tensões verticais provenientes da força cortante, uma vez imaginado o pórtico como uma treliça, e ainda é considerado o criador das vigas T, ou seja, vigas que levam em conta a colaboração da laje com o efeito de mesa de compressão.

Utilizando-se de preceitos até hoje difundidos, no Brasil criou-se as normas vigentes para o correto dimensionamento, desenho e execução das estruturas em concreto armado. A norma que regulamenta o estudo do método construtivo, principais requisitos gerais de qualidade de estrutura, cálculo e dimensionamento, disposição de armaduras bem como outros critérios que se devem levar em conta no território nacional é a NBR 6118 (ABNT, 2014). Para a disposição das cargas que devem ser consideradas em projeto, utiliza-se a NBR 6120 (ABNT, 1980). Já para o correto detalhamento dos desenhos em projeto, assegurando a boa leitura dos mesmos, recomenda-se a utilização da NBR 7191 (ABNT, 1982).

 

VANTAGENS E DESVANTAGENS DO CONCRETO ARMADO

É notório que ao vislumbrar diferentes metodologias construtivas, o engenheiro visa sempre optar por aquele que após ponderar as desvantagens e os benefícios, este último prevaleça-se diante os malefícios, então JUNIOR (2012, p. 5 e 6) aponta que dentre tantos fatores relevantes, se tem que as principais vantagens em se utilizar o concreto armado na opção pelo método construtivo se dá primeiramente pela economia na maioria dos casos, visto que tal metodologia é amplamente difundida no território nacional, portanto, tradicionalmente é extremamente fácil encontrar mão de obra qualificada, bem como ampla concorrência para a sua execução, e ainda pode até mesmo encontrar agregados no próprio local da obra. Na questão de durabilidade, o concreto é um material a parte de todos os outros encontrados na construção civil, visto que a resistência do mesmo aumenta com o tempo.

Além disso, o concreto possui alta maleabilidade, adaptando-se aos mais variados tipos de forma. Sua manutenção e conservação são basicamente nulas, visto que não é necessário repara-lo na maioria dos casos. Por se tratar de um material cerâmico, possui alta resistência ao fogo e é impermeável. Devido à alta resistência a compressão, não se desgasta com choques e vibrações mecânicas.

Porém, JUNIOR (2012, p. 6) também revela que mesmo com inúmeras vantagens, a metodologia construtiva em concreto armado também possui inúmeras desvantagens, podendo até mesmo em alguns casos inviabilizar seu emprego, como por exemplo sua grande densidade, sendo 2400 kg / m3 para o concreto simples (sem armadura) e 2500 kg/m³ o considerado para o concreto armado. Além disso possíveis tentativas de reforma e demolições fogem de cogitação neste método construtivo, construções temporárias utilizando-se concreto armado são praticamente inviáveis na maioria dos casos, e ainda possui baixo grau de proteção térmica. Outro fator que é valido apresentar é a demora de sua utilização, como o período de cura e desforma (podendo ser reduzido com aditivos, mas ainda sim possui alto prazo diante dos outros métodos).

Concreto Armado comparado a Estruturas Metálicas

Para efeito comparativo, utilizara-se como exemplo as estruturas metálicas como metodologia construtiva alternativa ao concreto armado e, para acarear tais distinções NARDIN (2008 p. 13) diz que o aço, com suas características extremamente peculiares, permitiu um extremo avanço nas soluções de arquitetura moderna, bem como proporcionou diversas vantagens, dentre tantas, pode ser então exemplificadas a maior resistência do aço, que utilizado sozinho prevê estruturas mais leves, tendo como consequência o menor peso incidido nas fundações, consequentemente tornando-as menores e mais econômicas. Já em relação ao tempo disposto, o canteiro não necessitara de escoras, tornando-o mais limpo e fácil de fiscalizar. O tempo necessário para execução também é amplamente reduzido, visto que não é necessário o tempo de cura, e dispensando a utilização de formas, como acontece na utilização do concreto, podendo esse tempo ganho ainda ser diretamente proporcional a economia com mão de obra “parada” no canteiro. Além destes fatores, é valido reiterar que o meio ambiente também é amplamente beneficiado, pois raramente possui grandes perdas e consequentes resíduos sólidos nas estruturas metálicas, e quando existentes são 100% reutilizáveis e ainda economiza-se entre 35 a 40% da energia necessária para reciclar frente a extração do minério de ferro, diferente ao que se vê no concreto armado com os resíduos de concreto e formas sem reaproveitamento apresentados.

As vantagens, ainda não bastante, continuam com o fato de que a execução das estruturas metálicas não é afetada pelo clima, visto que se pode utiliza-la até mesmo em temperaturas extremas, como exemplifica NARDIN (2008 p. 13). Além disso, possui como uma de suas características a possibilidade de utilizar-se grandes vãos em relação ao concreto armado e até mesmo ao concreto protendido, reduzindo o número de pilares dispostos e maiores possibilidades arquitetônicas. A qualidade da obra em que se emprega as estruturas metálicas é na maioria das vezes maior, fator este devido ao maior grau de industrialização da estrutura metálica, bem como de proporcionar um resultado perfeito no alinhamento da construção. Oferece também a garantia, de acordo com os fornecedores, dos materiais serem previamente testados, oferecendo um alto grau de segurança na sua utilização. As estruturas metálicas possuem ainda maior grau de adaptabilidade, visto que em caso de possíveis futuras alterações, é possível sua solda, remoção, adição de elementos etc. desde que perfeitamente calculado com as novas solicitações de cálculo por um engenheiro.

Além das vantagens citadas, outras características inerentes à construção em estrutura metálica contribuem para sua competitividade econômica frente ao concreto, principalmente se aliadas a um projeto adequado, conforme prossegue explicando NARDIN (2008 p. 13). Dentre tantas características, pode-se citar ainda a precisão de medidas, estas dadas em milímetros, diferentemente do caso do concreto armado em que a precisão se dá em centímetros, possibilitando economia significativa na argamassa de regularização e consequente mão-de-obra, além da menor necessidade de madeiramento, podendo ainda possuir retorno mais rápido do investimento e menor necessidade de mão-de-obra, porém, esta necessita ser qualificada e especializada, muitas vezes sendo de maior valor em relação a metodologia em concreto armado. Além disso, é imprescindível a necessidade de um bom projeto, muitas vezes de maior valor por se tratar de uma necessidade especifica, bem como o material, o aço, possui valor relativamente maior, quando não dimensionado corretamente, principalmente em estruturas menores.

Hoje em dia, utiliza-se em larga escala as chamadas “estruturas mistas”, onde se obtém as vantagens de cada metodologia, como a capacidade de carga de compressão do concreto e a capacidade de vencer grandes vãos das estruturas metálicas.

Concreto Armado comparado a Alvenaria Estrutural

A metodologia construtiva em alvenaria estrutural tem como peculiaridade, onde os próprios elementos de vedação são ao mesmo tempo elementos portantes, compostos por unidades de blocos de alvenaria, unidos por juntas de argamassa, capazes até mesmo de resistir a cargas de ações externas, além de seu peso próprio, igualmente calculáveis as demais metodologias, conforme é explicado por NUNES e JUNGES (2008, p. 2 e 3).

Em relação à metodologia convencional e tradicional de estrutura de concreto armado, se tem como exemplo a não necessidade da utilização de formas para a sua execução, visto que não é necessário, uma vez que a própria alvenaria é autoportante, restringindo seu uso unicamente nas lajes. Além disso, com o maior controle na execução da alvenaria, pode obter-se materiais, bem como a sua execução de melhor qualidade, comparada a metodologia tradicional, fazendo assim com que tenha menores espessuras de revestimento de argamassa de regularização.

Não se limitando a isso, NUNES e JUNGES (2008, p. 2 e 3) prosseguem dizendo que no sentido ecológico, também é amplamente abordado o quesito da redução de resíduos sólidos da construção civil, uma vez que são eliminados os rasgos na alvenaria, devido ao fato de que a alvenaria de concreto possui suas aberturas no sentido vertical, possibilitando a passagem de tubulações hidros sanitárias e elétricas. Além disso, é reduzido a quantidade de especialistas em obra, visto que armadores e carpinteiros não se fazem necessários para a execução da alvenaria, possibilitando ampla redução de custos de mão de obra. Além disso, eliminando-se a necessidade de aguardar o período de cura e posterior desforma da estrutura, como é o caso da tradicional metodologia em concreto armado, as frentes de serviço são mais amplas e podem ser desenvolvidas sem maiores interferências. Aliando-se ainda as lajes pré-moldadas, exclui-se a necessidade de escoras e tempos de cura extremamente altos, desvinculando tal espera a obra, gerando menores custos de operação e menores prazos de entrega da obra.

Entretanto, apesar das numerosas vantagens, também é valido reiterar que as desvantagens também são amplamente consequentes, como por exemplo a impossibilidade de rearranjo da arquitetura, uma vez que as paredes fazem parte da estrutura, é impossível que as mesmas sejam removidas sem comprometer toda a estrutura. Ainda é possível o rearranjo, mas limita-se as capacidades portantes e deve ser novamente calculado por um profissional capacitado para a liberação e acompanhamento das mudanças requeridas. Além disso, mais do que em outros métodos, é imprescindível a utilização da extrema cautela na execução dos projetos complementares, uma vez que é extremamente necessário que possua a extrema precisão no momento da execução, pois os furos na alvenaria para a passagem de elementos, tais como tubulações elétricas, tomadas, disjuntores, pias, chuveiros etc. são calculados de forma exata e não é possível o rearranjo após a conclusão da construção.

Além disso, é necessária mão de obra qualificada para o atendimento exato dos procedimentos conforme acrescenta NUNES e JUNGES (2008, p. 2 e 3), tais citações exemplificam a necessidade de um treinamento prévio da equipe contratada para sua execução, pois caso contrário, os riscos de falhas aumentam de forma extrema, comprometendo assim a segurança, qualidade e economia da construção.

Concreto Armado comparado a Light Steel Frame

Ainda em comparativos, pode ser citado os principais temas de divergência da escolha da metodologia estrutural ofertada, conforme é explicitado por MIRANDA e ZAMBONI (2016, p. 25 e 26), que exemplificam os principais benefícios e vantagens no uso do sistema Light Steel Framing em edificações. O light steel frame consiste em um esqueleto de aço, no qual é revestido para a sua vedação. Dentre tantos fatores relevantes que podem ser apresentados observa-se que, aço é um material que apresenta grande resistência e alto controle de qualidade, além disso, o aço permite maior precisão dimensional, além disso, o sistema de light stell framing possui alta Durabilidade e Longevidade da estrutura, principalmente observados em situações de cataclismos e movimentação geológica, devido a sua excelente capacidade estrutural e baixo peso. Destaca-se ainda a facilidade de manuseio e montagem das peças que os constituem, além de que possui níveis de desperdícios mínimos, visto que os perfis são perfurados previamente e a utilização de gesso acartonado, facilita as instalações hidráulicas e elétrica. Tais facilidades na execução das ligações resultam em rapidez na construção, uma vez que o canteiro de obra se torna de certa forma o local de montagem da estrutura e diminuição do tempo de mão de obra, apresentando ainda grande flexibilidade arquitetônica.

As maiores vantagens do Light Steel Framing em relação a alvenaria convencional são, menor peso próprio dos elementos estruturais, prazo de execução menor e baixa geração de resíduos durante a obra. Já suas desvantagens frente a alvenaria convencional são, em sua maioria maior custo devido à falta de mão de obra especializada, pouca aceitação do sistema construtivo, além de possuir baixa disponibilidade dos materiais necessários para execução do sistema estrutural, problema esse ocorrido em todo território nacional. As maiores vantagens da Alvenaria Convencional frente ao Light Steel Framing são, baixo custo, método amplamente aceito no mercado da construção civil e facilidade de acesso aos insumos do sistema. Já suas desvantagens são, maior prazo de execução, grande geração de resíduos durante a obra e consequente desperdício de material e peso próprio elevado, conforme é reiterado por MIRANDA e ZAMBONI (2016, p. 65).

PRINCIPAIS ETAPAS EXECUTIVAS DO CONCRETO ARMADO

Conforme já abordado anteriormente, a norma que compreende os critérios para execução de obras em Concreto Armado, é a NBR 14931 (ABNT, 2004). Com fim de resumir as principais etapas executivas da metodologia, AZEREDO (1997, p. 83 e 84) aponta que a execução, diferentemente dos cálculos, inicia-se da fundação (infraestrutura) até os pavimentos superiores (superestrutura), mostrando que para o início da execução das estruturas, algumas condições devem estar asseguradas. As fôrmas devem estar devidamente escoradas, perfeitamente limpas e com o desmoldante eximiamente conferido, tudo completamente de acordo com o projeto, seguindo rigorosamente seus limitantes. A armadura necessita ser rigorosamente conferida, devendo ser garantida, pelos seus espaçadores o seu cobrimento total, uma vez que a exposição das armaduras compromete diretamente de forma expressiva sua durabilidade. Já no caso das instalações, sejam elas elétricas ou hidros sanitárias, precisam estar rigorosamente posicionadas conforme o projeto. A concretagem deve, de forma rigorosa e aferida, obedecer a um plano de concretagem, sempre prezando por um acompanhamento do responsável técnico ou fiscal responsável designado, devendo-se ainda evitar com grande ênfase as juntas de concretagem, ou seja, as linhas de interrupção forçadas, fazendo assim com que se possa garantir uma estrutura monolítica.

A facilidade de execução e a não necessidade de mão de obra para efetuar realização das estruturas de concreto armado, não podem se confundir com displicência nas metodologias necessárias, tal qual despreparo da equipe. YAZIGI (2009, p. 229) diz ainda que na localidade de onde se é realizada a concretagem, somente deve-se permanecer a equipe responsável pela tarefa, com ressalva aos agentes fiscalizadores devidamente qualificados e responsáveis técnicos, para evitar divergência de metodologias e displicências. Os vibradores necessitam ser necessariamente protegidos, bem como ser inspecionado antes e ao longo do uso, e o transporte do concreto precisa ser assegurado com dispositivos e de forma extremamente rápida e eficaz, de forma que impeçam o seu descarregamento acidental, além de permitir com que seja trabalhado e moldado nas formas durante seu período máximo de exposição. Seu período de forma, conforme orientações do projetista, deve ser rigorosamente respeitado, e as formas deverão sair sem grande esforço por conta da ação do desmoldante.

Considerações finais

 

Sendo necessárias as comparativas de metodologias para a eleição do sistema estrutural de determinada obra, se apresentaram de formas numerosas e manifestas as vantagens e desvantagens de cada sistema comparado, podendo até mesmo coibir a seleção da pratica mais usual, sendo está o Concreto Armado em todo o território nacional, ainda que a sua principal vantagem seja a facilidade de obter mão de obra, devido a ampla disseminação de suas etapas executivas. Com isto, observa-se que o objetivo geral de promover a discussão, dentre as variáveis, para ponderação da metodologia mais aplicável à estrutura avalizada, foi concluído.

Este estudo possuía inicialmente em escopo apresentar de forma breve a história do sistema estrutural em concreto armado, bem como descrever suas principais características comparativas, entretanto, ao decorrer da pesquisa foi verificado que não há a possibilidade de apresentar tais citações de modo perfunctório.

Percebeu-se que o concreto, é resultado de árduos estudos e pesquisas, principalmente de forma experimental, realizadas por séculos através da observância da natureza e esmero na capacidade de produzir novas tecnologias a partir desta, até mesmo nos tempos contemporâneos, onde seja por mera diligência ou competitividade mercadológica, busca-se o aperfeiçoamento do concreto.

Consumando as tratativas, é valido salientar que a escolha do método estrutural está sujeita a vários fatores. Dentre eles, alguns fogem da acuidade do engenheiro de estruturas. Há ainda o fato de que as imposições arquitetônicas, dependendo das circunstâncias e padrão almejado, podem inviabilizar a aplicação de uma determinada metodologia estrutural, em razão de suas especificidades e imposições. Sendo assim, o presente trabalho não tem a intenção de tornar genéricos os estudos apresentados, mas torna-los públicos de forma que possam auxiliar na estruturação de analises de edificações, e ainda auxiliar na opção de tipologia estrutural adequada demonstrando as principais etapas executivas. Ainda há possibilidades de estender-se as minúcias dos detalhes da composição do concreto, como exemplo de seus aditivos utilizados, bem como estudar mais profundamente a história do mesmo em determinado período ou região, ou ainda maximizar os detalhamentos em seus processos executivos, sendo estes possíveis temas de grande importância para abordar-se em estudos futuros.

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YAZIGI, Walid. A Técnica de Edificar. 10. ed. São Paulo: Pini, 2009. 772 p.

 

 

CONCRETO ARMADO – MÉTODO CONSTRUTIVO

ZAMPA, Gustavo Nogueira.

Diretor Executivo da Construtora HLX Engenharia

Engenheiro Civil

Londrina – PR

Engenheiro Civil de Londrina. Especialista em Estruturas e Patologias de Construção Civil, executa projetos estruturais e de fundação, bem como Laudos, Perícias e Pareceres, além de Execução de Obras. “Seu Deus, nada sou”

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