Aço para Construção Civil e Estruturas de Concreto

Características do Aço para Construção Civil

O aço é usado para suprir a baixa resistência do concreto à tração, mas também resiste à compressão.

• Classificação: De acordo com a norma NBR 7480, classifica-se em barras (diâmetro acima de Ø 5,0 mm) obtidas por laminação a quente, e fios (diâmetro de 10,0 mm ou inferior) obtidos por trefilação. CA significa Concreto Armado. Tipos: CA-25 (250 MPa), CA-50 (500 MPa) e CA-60 (600 MPa).
• Aço COM patamar de escoamento: Obtido por laminação a quente e deformação a frio (CA-25 e CA-50).
• Aço SEM patamar de escoamento: Deformação de 2,0‰, obtido por trefilação, torção e estiramento (CA-60).
• Massa específica: 7850 kg/m³
• Módulo de Elasticidade (E): 210.000 MPa
• Coeficiente de dilatação térmica: 1,0 × 10⁻⁵/ºC

Resistência Característica do Aço (f_yk)

A resistência característica do aço é de 25 kN/cm².

• Características geométricas das barras: Lisas (baixa aderência) para o CA-25; nervuras obrigatórias para o CA-50; o CA-60 pode apresentar ambas as características.
• Características mecânicas e ensaios: Tração (NBR 6152), dobramento (NBR 6153), tração em barra emendada (NBR 8548), fissuração do concreto (NBR 7477) e fadiga (NBR 7478).
• Marcações: Feitas diretamente nas barras para identificar o tipo de aço e o fabricante.
• Ensaio de dobramento: Realizado a 180º, sem que ocorra ruptura ou fissuração na zona tracionada.

Diagrama de Tensão / Deformação

Para ε_s < ε_yd (2,07‰) → σ_s = E_s · ε_s
Para ε_s > ε_yd (2,07‰) → σ_s = f_yd

Resistência de Cálculo

f_yd = f_yk / γ_s, sendo:

• γ_s: 1,15 para combinações normais;
• 1,15 para combinações especiais;
• 1,0 para combinações excepcionais.

Ações e Segurança nas Estruturas

As estruturas devem apresentar condições para suportar as ações com as intensidades e combinações mais desfavoráveis. Devem garantir:

• Estabilidade: Segurança contra a ruptura devido às solicitações (Estado Limite Último - ELU).
• Conforto: Evitar deformação excessiva e vibrações que comprometem o uso da estrutura ou causem danos não aceitáveis em elementos estruturais (Estado Limite de Serviço - ELS).
• Durabilidade: Evitar fissuração excessiva para impedir a corrosão das armaduras.

Quando a estrutura não atende a um dos requisitos acima, diz-se que ela atingiu o Estado Limite:

• Estado Limite Último (ELU ou ruína): Perda de estabilidade, ruptura das seções críticas, instabilidade elástica e deterioração por fadiga.
• Estado Limite de Serviço (ELS ou utilização): Deformações excessivas (flecha), fissuração excessiva e vibrações excessivas.

Ações em Estruturas de Concreto Armado

• Permanentes: Presentes em toda a vida útil da estrutura, divididas em Diretas e Indiretas (peso próprio, alvenaria e laje).
  • Permanentes - Diretas: Peso próprio, elemento construtivo permanente e empuxo permanente.
  • Permanentes - Indiretas: Retração, fluência e deslocamentos de apoio.
• Variáveis: Cargas acidentais previstas pela ação do vento e da chuva, divididas em diretas e indiretas. As indiretas são as variações de temperatura e insolação, além de ações dinâmicas.
  • Variáveis - Diretas: Cargas acidentais, vento e água.
  • Variáveis - Indiretas: Variações de temperatura e ações dinâmicas.
• Excepcionais: Ações cujos efeitos não podem ser controlados por outros meios. Devem ser consideradas ações excepcionais com valores definidos para cada caso particular (Exemplos: sismos, explosões e incêndios).

Valores das Ações

• Valores característicos de ações permanentes e variáveis.
• Valores convencionais excepcionais, para ações excepcionais.
• Valores reduzidos pela combinação de variáveis:
  • ELU: Quando a ação variável combina com a ação variável principal: φ₀ · F_k
  • ELS: Valor frequente e quase permanente que acompanha a ação principal: φ₁ · F_k e φ₂ · F_k