ESTÁDIOS  DO  CONCRETO

7.d

 

Calma! Não é estádio de futebol.

Estádios são situações em que se compara o estado de carregamento (peso aplicado na estrutura) com o estado de resistência do concreto e da armadura de aço.

O presente artigo apresenta uma sequencia de situações onde se carrega, paulatinamente, uma viga de concreto apoiada nas extremidades com cargas cada vez mais elevada exigindo, em cada situação, mais esforço resistente.

Entenda como ocorrem os fenômenos relacionados com a resistência do concreto e do aço e por que toda e qualquer peça de concreto-armado só começa a trabalhar quando surgem as fissuras.

Quando "carregamos" (aplicamos uma carga atuante) sobre uma peça de concreto armado, surgem esforços resistentes no interior da peça:

As forças atuantes tendem a "quebrar" a peça:

Vamos "ver" o que acontece no interior da peça:

ESTÁDIO I – É a situação em que a força de compressão C não chega a “esmagar” o concreto na zona comprimida e, ao mesmo tempo, a força de tração T não chega a “romper” o concreto na zona tracionada. Embora haja uma “tendência” ao rompimento do concreto na zona tracionada, isto não chega a ocorrer, então não surgem fissuras.

É situação desejada em componentes onde a estanqueidade é importante como em tanques, piscinas e caixas d’água.

Agora, vamos aumentar um pouco a carga atuante:

Vamos "ver" o que acontece no interior da peça:

Para evitar a ruína (com queda) da viga pela perda da capacidade de resistir à força de tração, substituímos o CONCRETO pelo CONCRETO-ARMADO.

Observe a diferença entre CONCRETO, que é um concreto simples sem armaduras de aço, e CONCRETO-ARMADO que é um concreto em que embutimos armaduras de aço na zona tracionada do concreto para que o aço exerça a resistência à tração e ajude a viga a ficar no lugar sem quebrar.

Vamos "ver" o que acontece no interior da peça:

O tamanho da zona comprimida depende do tipo de aço:

Para a armadura começar a atuar, ela deve ser "esticada". Para isso, o concreto precisa sofrer uma certa deformação. Ao se deformar, surgem fissuras na zona tracionada:

Esta situação em que se aceita a viga com fissuras porém equilibrada, e segura, pela ação das barras de aço, chamamos de Estádio II.

ESTÁDIO II – É a situação em que a força de compressão C não chega a “esmagar” o concreto na zona comprimida e, ao mesmo tempo, não existe a resistência à tração no concreto porém a força de tração T é exercida por uma armadura de aço instalada na zona de tração do concreto.

É situação desejada em componentes onde a estanqueidade não é importante como na maioria dos casos de lajes, pilares e vigas.

ESTÁDIO III – É a situação limite em que ocorre uma das duas situações de ruptura, isto é, ou o concreto da zona comprimida é esmagado ou o aço instalado na zona tracionada se rompe.

Analise as duas situações seguintes:

e:

Em qualquer das duas situações, a viga entra em colapso e cai. Nenhuma das duas situações é desejável, mas se tivermos que escolher, vamos dar preferência à situação 4-B pois o aço, deferentemente do concreto, não entra em colapso instantaneamente, ou seja, o aço “escoa” oferecendo uma deformação crescente mantendo a mesma força de resistência. Durante o escoamento do aço, as fissuras crescentes (vão aumentando de tamanho) produzem diversos PLACs e CRACs, com ruídos sonoros bem característicos de coisas se rompendo. Dizemos que a “estrutura está dando sinais de que vai cair”.

Na situação em que as forças se equilibram, chamamos de Viga com Armações Balanceadas e a ruptura da peça se dá simultaneamente por escoamento da armadura e esmagamento do concreto:

O caso 4-B nos leva a refletir sobre aquela situação do leigo que fala em "colocar bastante ferro" para "deixar a viga bem resistente". Pensando bem, a viga super-armada "cai sem avisar". Então é preferível ter viga que "avisa antes de cair".

Veja um gráfico que mostra a evolução de carregametnos em uma peça de concreto armado:

MONITORAMENTO ONLINE:

Na atualidade (dezembro de 2013) já é bem comum Engenheiros Civis e Arquitetos estudando tecnologias como o ARDUÍNO e estão criando aplicações como dobradiças e maçanetas inteligentes. Outros estão pensando em instrumentar peças de concreto armado com extensões digitais para realizar um monitoramento do estado de carregamento de forma dinâmica, isto é, ao vivo e de um ponto distante.

Veja uma ilustração com uma ponte de concreto-armado com instrumentação digital:

ET-10\www\roberto\concreto\estadios.htm em 13/12/2013, atualizado em 19/12/2013.